一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置的制作方法

本发明属于阴极保护领域，具体涉及一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置。

背景技术：

1、阴极保护包括外加电流阴极保护和牺牲阳极阴极保护。外加电流阴极保护系统一般有外加直流电源、辅助阳极、参比电极和连接电缆组成。整个保护系统的60％电能消耗在辅助阳极接地电阻上，因此如何降低辅助阳极的接地电阻，成为影响外加电流阴极保护系统使用寿命和节能的关键。

2、现有的外加电流阴极保护，主要为城市管网和地面管道阴极保护。油气田系统中的套管阴极保护应用较少，油气田丛式井组阴极保护系统是以保护地下200-1500m的套管为目的，其阳极床一般在地下100-300m深，系统本发明主要针对丛式井组阴极保护系统设计的。

3、现有阳极专利中，关于牺牲阳极专利较多，如专利号zl03211028.6（埋地钢制管道手镯式阳极），是保护油田埋地的钢管腐蚀的牺牲阳极。专利号zl201020175853.6（套管防腐多点接地的牺牲阳极装置），是保护油田套管的牺牲阳极。专利号zl201220591945.1（储罐内腐蚀控制用牺牲阳极装置），是防止储罐内腐蚀用的牺牲阳极装置。

4、关于外加电流阴极保护方面的辅助阳极专利较少，只有专利号zl20179504.6（非等径埋地阳极），是外加电流阴极保护的方式对埋地管线进行防护的浅层辅助埋地阳极。没有关于套管阴极保护中使用的100-300m深埋辅助阳极。

5、因此需要开展油气田丛式井组阴极保护系统的辅助阳极研究，降低辅助阳极的接地电阻，达到提高阴极保护系统使用寿命和节能的的双重效果。

技术实现思路

1、为了克服现有使用寿命短且不节能的问题，本发明提供一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，本发明通过将辅助阳极（单体阳极）配装在金属壳体中，同时在金属壳体内添加了填料，能有效降低辅助阳极的接地电阻，从而达到提高其寿命和降低系统能耗的目的。

2、本发明采用的技术方案为：

3、一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，包括外连接钢丝电缆、悬挂下放连接虹、金属外壳、辅助阳极内部并联电缆、单体阳极电缆、填料和单体阳极；所述的悬挂下放连接结构设在金属外壳上端，所述的单体阳极为多个，且并列设在金属外壳内；每个所述的单体阳极通过对应的单体阳极电缆与辅助阳极内部并联电缆连接；所述的外连接钢丝电缆上端位于悬挂下放连接结构外，下端穿过悬挂下放连接结构，并与金属外壳内的辅助阳极内部并联电缆上端连接；所述的金属外壳内上部设有挡板，所述的填料填充在挡板下端的金属外壳内；挡板上端的金属外壳内填充有降电阻剂；单体阳极位于挡板下方的金属外壳内。

4、所述的悬挂下放连接结构焊接在金属外壳上端。

5、所述的悬挂下放连接结构为悬挂下放连接虹或变换接头。

6、所述的多个单体阳极沿着金属外壳的中轴线从上到下均匀分布。

7、所述的单体阳极为高硅铸铁阳极、贵金属氧化物阳极、石墨阳极和铂阳极中的一种或多种的组合。

8、所述的填料包括焦炭颗粒和无机盐，所述的焦炭颗粒和无机盐的质量比为1:1～2。

9、所述的焦炭颗粒为球形，其粒径范围为2mm～5mm。

10、所述的无机盐包括氯化钠和氯化钾，氯化钠和氯化钾的重量比1:1～3。

11、所述的金属外壳壁厚至少为5mm，金属外壳上均匀分布直径为1mm的小孔，所述的金属外壳下端为椎体。

12、所述的金属外壳采用铬镍不锈钢材质。

13、本发明的有益效果为：

14、本发明将多个单体阳极并联组成辅助阳极后设在金属外壳内，同时在金属壳体内添加了填料，能有效降低辅助阳极的接地电阻，从而达到提高其寿命和降低系统能耗。

15、本发明方便了辅助阳极装置的运输和安装，当投入生产时能有效降低辅助阳极的接地电阻，从而达到提高其寿命和降低系统能耗的目的。

16、本发明中金属外壳上均布有小孔，地层水通过金属外壳周围均匀分布的小孔，进入本装置内，并与单体阳极周围的填料接触，填料中的焦炭颗粒将吸水降低单体阳极的接地电阻，同时填料中的无机盐nacl和kcl溶解于地层水，提高了填料的电导率，降低了单体阳极的接地电阻。

17、本发明中，金属外壳采用铬镍不锈钢材质，抗腐蚀性强。

18、本发明中，金属外壳下端采用抛物线形椎体，通体采用一次铸造成型，便于在后续运输中，造成金属外壳的损坏。

技术特征：

1.一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：包括外连接钢丝电缆（1）、悬挂下放连接结构（2）、金属外壳（3）、辅助阳极内部并联电缆（4）、单体阳极电缆（5）、填料（6）和单体阳极（7）；所述的悬挂下放连接结构（2）设在金属外壳（3）上端，所述的单体阳极（7）为多个，且并列设在金属外壳（3）内；每个所述的单体阳极（7）通过对应的单体阳极电缆（5）与辅助阳极内部并联电缆（4）连接；所述的外连接钢丝电缆（1）上端位于悬挂下放连接结构（2）外，下端穿过悬挂下放连接结构（2），并与金属外壳（3）内的辅助阳极内部并联电缆（4）上端连接；所述的金属外壳（3）内上部设有挡板，所述的填料（6）填充在挡板下端的金属外壳（3）内；挡板上端的金属外壳（3）内填充有降电阻剂；单体阳极（7）位于挡板下方的金属外壳（3）内。

2.根据权利要求1所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的悬挂下放连接结构（2）焊接在金属外壳（3）上端。

3.根据权利要求2所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的悬挂下放连接结构（2）为悬挂下放连接虹或变换接头。

4.根据权利要求1所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的多个单体阳极（7）沿着金属外壳（3）的中轴线从上到下均匀分布。

5.根据权利要求4所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的单体阳极（7）为高硅铸铁阳极、贵金属氧化物阳极、石墨阳极和铂阳极中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的填料（6）包括焦炭颗粒和无机盐，所述的焦炭颗粒和无机盐的质量比为1:1～2。

7.根据权利要求6所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的焦炭颗粒为球形，其粒径范围为2mm～5mm。

8.根据权利要求6所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的无机盐包括氯化钠和氯化钾，氯化钠和氯化钾的重量比1:1～3。

9.根据权利要求1所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的金属外壳（3）壁厚至少为5mm，金属外壳（3）上均匀分布直径为1mm的小孔，所述的金属外壳（3）下端为椎体。

10.根据权利要求9所述的一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，其特征在于：所述的金属外壳（3）采用铬镍不锈钢材质。

技术总结
本发明提供一种丛式井组阴极保护系统的辅助阳极装置，包括外连接钢丝电缆、悬挂下放连接虹、金属外壳、辅助阳极内部并联电缆、单体阳极电缆、填料和单体阳极；所述的悬挂下放连接虹设在金属外壳上端，所述的单体阳极为多个，且并列设在金属外壳内；每个所述的单体阳极通过对应的单体阳极电缆与辅助阳极内部并联电缆连接；所述的外连接钢丝电缆上端位于悬挂下放连接虹外，下端穿过悬挂下放连接虹，并与金属外壳内的辅助阳极内部并联电缆上端连接；所述的填料填充在金属外壳内。本装置运输方便和安装简单，当投入生产时能有效降低单体阳极的接地电阻，从而达到提高其寿命和降低系统能耗的目的。

技术研发人员：王小勇,郑明科,李琼玮,杨立华,程碧海,孙雨来,陈博,高阳,毕台飞,申振坤
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13