CN104214468B - 一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀装置及方法，装置包括耐压阳极腔与高压软管短接连接，电缆与耐压可伸缩导电器及耐压阳极腔连接，高压软管短接与耐压可伸缩导电器及耐压阳极腔连接，耐压可伸缩导电器与中间接头连接，中间接头与高压球阀连接，高压球阀与管线连接头连接；在需要进行内防腐的管线上，根据公式：L＝170+R×720计算保护距离，间隔的安装一种管线可更换阳极保护装置，当装置中牺牲阳极消耗后，在不需要停产的情况下更换阳极，从而达到可长期的控制管线内壁的腐蚀。

Description

一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀装置及方法
技术领域
本发明涉及油罐内壁防腐技术领域，特别涉及一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀装置及方法，采用牺牲阳极对输送腐蚀性介质的管线内壁进行保护，防止介质对管线的内壁产生腐蚀。
背景技术
在油田开发过程中，大量的油井产出液需要通过管线管输至联合站进行处理，随着开发时间的延长，特别是进入开发的中后期，油井产出液含水不断上升，产出液综合含水率一般在60％以上，甚至90％以上，在管输的过程中，管线中的产出液有大量的自由水从原油中分离，由于分离的自由水含有较高的矿化度，较高的细菌，较高的二氧化碳与硫化氢气体，pH值低，含有一定量的悬浮物等，导致分离的自由水不但腐蚀性非常强，而且存在结垢与悬浮物沉积，对输送的管线内壁造成严重腐蚀，使管线的管壁减薄，强度降低，管线破裂与穿孔，产出液外漏，一方面造成大面积的油井生产停产，原油漏失损失，另一方面严重的污染农用土地，造成土地无法复耕，甚至污染地下饮用水与地面河流，造成不可挽回的环境污染。
在油田开发过程中，随着开发时间的延长，油层压力下降，弹性开采不能满足开发的要求，为了平衡油层压力，同时也为了保护环境，需要对产出液的分离水进行处理后回注至油层，回注过程需要大量的管线输送处理后的产出液分离水，由于产出液分离水成分复杂，细菌繁殖严重，除腐蚀性非常强之外还伴随有结垢，对输送的管线内壁会产生严重的腐蚀，加之，管输压力较高，一般在10MPa左右，高的达到30-40MPa，腐蚀极易导致管线开裂与穿孔，污水外漏，一方面造成大面积的注水井停注，影响配注量的完成，另一方面严重的污染农用土地，造成土地无法复耕，甚至污染地下饮用水与地面河流，造成不可挽回的环境污染。
目前对管线管输过程的内防腐与垢下腐蚀的控制采取的方法均为投加缓蚀剂与缓蚀阻垢剂，但由于输送介质成分的复杂性，管输工艺的多变性，管线的腐蚀不能得到有效控制，特别是管线的垢下腐蚀与点腐蚀穿孔无法通过投加缓蚀剂与缓蚀阻垢剂达到控制目的，管线腐蚀与腐蚀破裂、穿孔仍然频繁发生，对油田的生产造成了巨大的经济损失，而牺牲阳极保护技术能够有效的控制产出液分离水与回注污水对管线内壁的腐蚀，但由于管线内径小，无法置入牺牲阳极，当阳极消耗后更无法更换，目前管线内壁的腐蚀没有采取牺牲阳极的方法进行保护，导致管线腐蚀穿孔与破裂频繁发生，成为油田腐蚀控制的难题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，全面有效的控制油田生产过程中输送产出液与回注污水管线的内腐蚀，解决管线内无法采取牺牲阳极进行保护的问题，本发明的目的是提供一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀装置及方法，采取管线外置牺牲阳极，对管线内壁进行保护，而且能够在管线生产的过程中，当牺牲阳极消耗后，不需要停产即可随时更换牺牲阳极，达到长期有效，全面控制介质对管输管线内壁的腐蚀。
为了达到上述目的，本发明的目的是这样实现的：
一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，由管线连接头1，高压球阀2，中间接头3，耐压可伸缩导电器4，高压软管短接5，电缆6，耐压阳极腔7组成；耐压阳极腔7的连接法兰8d与高压软管短接5一端连接，电缆6与耐压可伸缩导电器4及耐压阳极腔7连接，高压软管短接5另一端与耐压可伸缩导电器4的连接法兰7f连接，耐压可伸缩导电器4的活接头7e与中间接头3的一端连接，中间接头3的另一端与高压球阀2的一端连接，高压球阀2的另一端与管线连接头1连接；
一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀方法，包括以下步骤：
步骤一、首先将管线可更换阳极保护装置的管线连接头1焊接在需要保护的管线的底部或管线的下部侧面，或者焊接在带孔的卡箍上，然后将卡箍卡在管线上的底部或管线的下部侧面，连接上管线可更换阳极保护装置的高压球阀2，用带压打孔器对管线进行打孔，打孔结束后将带压打孔器取出，关闭高压球阀2，依次连接上管线可更换阳极保护装置的中间接头3、耐压可伸缩导电器4、高压软管短接5、电缆6、耐压阳极腔7；
步骤二、连接好上述装置后，打开高压球阀2，检查连接处与装置是否密封无泄漏，确保完全密封后，将耐压可伸缩导电器4中的导电杆推至管线中与管壁紧密连接，对管线实现阳极保护；
步骤三、根据不同的管径，在管线上每间隔一段距离安装一个管线可更换阳极保护装置，管线上可更换阳极保护装置安装的间距计算公式：L＝170(单位为m)+R×720；
其中：L——可更换阳极保护装置的保护距离，单位为m；
R——管线的直径,单位为m；
步骤四、阳极的更换周期与更换：第一次安装时，使用周期达到理论周期的三分之二时，将耐压可伸缩导电器4中的导电杆从高压球阀2中抽出至耐压可伸缩导电器4的耐压腔中，关闭高压球阀2，打开耐压阳极腔7中的泄压测试阀，对耐压阳极腔7中的阳极进行保护电位测试，当保护电位低于设计要求则更换耐压阳极腔7中的阳极，同时记录好阳极的消耗周期，第二次更换的周期则根据第一次测试的周期进行；更换时，首先将耐压可伸缩导电器4中的导电杆从高压球阀2中抽出至耐压可伸缩导电器4的耐压腔中，关闭高压球阀2，打开耐压阳极腔7中的一个泄压测试阀将压力释放，然后卸去耐压阳极腔7上的法兰盖板，取出耐压阳极腔7中的阳极，更换并安装好新的阳极，再安装好法兰盖板，打开高压球阀2，恢复耐压可伸缩导电器4中的导电杆至原来位置，即更换和安装好了阳极。
本发明的有益效果是：
适应性广：能够适应油田生产系统中各种管线的内腐蚀控制，避免了投加缓蚀剂缓蚀率有限的问题，解决了管线垢下腐蚀问题，解决了细菌繁殖导致的不均匀腐蚀问题。
腐蚀控制效果好：对管线内壁的保护度能够达到99％以上。
成本低：投资费用低，因管理简单，管理费用低。
附图说明
图1为本发明的管线可更换阳极保护装置结构示意图。
图2为本发明的管线可更换阳极保护装置中管线连接头1的螺纹口结构示意图。
图3为本发明的管线可更换阳极保护装置中管线连接头1的螺纹与法兰结构示意图。
图4为本发明的管线可更换阳极保护装置中中间接头3的外螺纹连接结构示意图。
图5为本发明的管线可更换阳极保护装置中中间接头3的内螺纹与外螺纹连接结构示意图。
图6为本发明的管线可更换阳极保护装置中中间接头3的法兰连接结构示意图。
图7为本发明的管线可更换阳极保护装置中耐压可伸缩导电器4结构示意图。
图8为本发明的管线可更换阳极保护装置中耐压阳极腔7结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细叙述。
参照图1，一种管线可更换阳极保护装置，由管线连接头1，高压球阀2，中间接头3，耐压可伸缩导电器4，高压软管短接5，电缆6，耐压阳极腔7组成；耐压阳极腔7一端的连接法兰8d与高压软管短接5一端连接，电缆6与耐压可伸缩导电器4及耐压阳极腔7连接，高压软管短接5的另一端与耐压可伸缩导电器4的连接法兰7f连接，耐压可伸缩导电器4的活接头7e与中间接头3的一端连接，中间接头3的另一端与高压球阀2的一端连接，高压球阀2的另一端与管线连接头1连接。
参照图2、图3,管线连接头1的结构是一根带内螺纹1b与外螺纹1a的可密封管柱形短接，或者是一根带法兰1c连接与内螺纹1b的可密封管柱形短接；
参照图4、图5、图6，中间接头3的结构是一根两端带外螺纹3a的可密封管柱形短接，或是一根一端为内螺纹3b一端为外螺纹3a的可密封管柱形短接；或是一根两端带法兰3c的可密封管柱形短接。
所述的高压球阀2的连接方式以内螺纹或外螺纹或法兰形式连接。
参照图7，所述的耐压可伸缩导电器4的结构由高压腔7a，接触弹簧器7b，密封头7c，导电杆7d，活接头7e，连接法兰7f，电缆接头7g，高压腔法兰7h，管线同曲率接触导电头7I和固定螺帽7k组成；其中高压腔7a带法兰连接的一端有内螺纹，另一端为活接头7e，高压腔7a通过内螺纹将接触弹簧器7b安装在腔中，高压腔7a通过所述高压腔法兰7h与密封头7c连接，高压腔7a一侧有一个连接法兰7f的出口，在出口内壁上安装了一个电缆接头7g，导电杆7d穿过密封头7c与接触弹簧器7b连接，导电杆7d由密封头7c密封，固定螺帽7k固定导电杆7d。
所述的耐压可伸缩导电器4上的连接法兰7f用外螺纹接头结构替换。
高压软管短接5的两端是法兰，或者是活接头，根据耐压可伸缩导电器4的连接法兰7f与耐压阳极腔7的连接法兰(8d)确定。
参照图8，耐压阳极腔7的结构由高压腔8a，A密封法兰8b，B密封法兰8c，连接法兰8d，电缆接头8e，放空与测试口8f，接触导电弹簧8g，牺牲阳极8h组成；其中高压腔8a一端与A密封法兰8b连接，一端与B密封法兰8c连接，高压腔8a本体上一端一侧上有一个带连接法兰8d的出口，在出口内安装了一个电缆接头8e，高压腔8a本体上一端两侧上各有一个放空与测试口8f，A密封法兰8b有一个内螺纹口，B密封法兰8c带一个空腔，在B密封法兰8c空腔内安装有接触导电弹簧8g，牺牲阳极放置于高压腔中一端通过螺杆与A密封法兰8b连接，一端直接插入B密封法兰8c的空腔中。
另外、耐压阳极腔7上的连接法兰8d够用外螺纹接头结构替换。
一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀方法，包括以下步骤：
步骤一、首先将管线可更换阳极保护装置的管线连接头1焊接在需要保护的管线的底部或管线的下部侧面，或者焊接在带孔的卡箍上，然后将卡箍卡在管线上的底部或管线的下部侧面，连接上管线可更换阳极保护装置的高压球阀2，用带压打孔器对管线进行打孔，打孔结束后将带压打孔器取出，关闭高压球阀2，依次连接上管线可更换阳极保护装置的中间接头3、耐压可伸缩导电器4、高压软管短接5、电缆6、耐压阳极腔7；
步骤二、连接好上述装置后，打开高压球阀2，检查连接处与装置是否密封无泄漏，确保完全密封后，将耐压可伸缩导电器4中的导电杆推至管线中与管壁紧密连接，对管线实现阳极保护；
步骤三、根据不同的管径，在管线上每间隔一段距离安装一个管线可更换阳极保护装置，管线上可更换阳极保护装置安装的间距计算公式：L＝170(单位为m)+R×720；
其中：L——可更换阳极保护装置的保护距离，单位为m；
R——管线的直径,单位为m；
步骤四、阳极的更换周期与更换：第一次安装时，使用周期达到理论周期的三分之二时，将耐压可伸缩导电器4中的导电杆从高压球阀2中抽出至耐压可伸缩导电器4的耐压腔中，关闭高压球阀2，打开耐压阳极腔7中的泄压测试阀，对耐压阳极腔7中的阳极进行保护电位测试，当保护电位低于设计要求则更换耐压阳极腔7中的阳极，同时记录好阳极的消耗周期，第二次更换的周期则根据第一次测试的周期进行；更换时，首先将耐压可伸缩导电器4中的导电杆从高压球阀2中抽出至耐压可伸缩导电器4的耐压腔中，关闭高压球阀2，打开耐压阳极腔7中的一个泄压测试阀将压力释放，然后卸去耐压阳极腔7上的法兰盖板，取出耐压阳极腔7中的阳极，更换并安装好新的阳极，再安装好法兰盖板，打开高压球阀2，恢复耐压可伸缩导电器4中的导电杆至原来位置，即更换和安装好了阳极。

Claims (8)

1.一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，由管线连接头(1)，高压球阀(2)，中间接头(3)，耐压可伸缩导电器(4)，高压软管短接(5)，电缆(6)，耐压阳极腔(7)组成；耐压阳极腔(7)的连接法兰(8d)与高压软管短接(5)一端连接，电缆(6)与耐压可伸缩导电器(4)及耐压阳极腔(7)连接，高压软管短接(5)另一端与耐压可伸缩导电器(4)的连接法兰(7f)连接，耐压可伸缩导电器(4)的活接头(7e)与中间接头(3)的一端连接，中间接头(3)的另一端与高压球阀(2)的一端连接，高压球阀(2)的另一端与管线连接头(1)连接；
管线连接头(1)的结构是一根带内螺纹(1b)与外螺纹(1a)的可密封管柱形短接，或者是一根带法兰(1c)连接与内螺纹(1b)的可密封管柱形短接；
中间接头(3)的结构是一根两端带外螺纹(3a)的可密封管柱形短接，或是一根一端为内螺纹(3b)一端为外螺纹(3a)的可密封管柱形短接；或是一根两端带法兰(3c)的可密封管柱形短接。
2.根据权利要求1所述的一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，所述的高压球阀(2)的连接方式以内螺纹或外螺纹或法兰形式连接。
3.根据权利要求1所述的一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，所述的耐压可伸缩导电器(4)的结构由高压腔(7a)，接触弹簧器(7b)，密封头(7c)，导电杆(7d)，活接头(7e)，连接法兰(7f)，电缆接头(7g)，高压腔法兰(7h)，管线同曲率接触导电头(7I)和固定螺帽(7k)组成；其中高压腔(7a)带法兰连接的一端有内螺纹，另一端为活接头(7e)，高压腔(7a)通过内螺纹将接触弹簧器(7b)安装在腔中，高压腔(7a)通过所述高压腔法兰(7h)与密封头(7c)连接，高压腔(7a)一侧有一个连接法兰(7f)的出口，在出口内壁上安装了一个电缆接头(7g)，导电杆(7d)穿过密封头(7c)与接触弹簧器(7b)连接，导电杆(7d)由密封头(7c)密封，固定螺帽(7k)固定导电杆(7d)。
4.根据权利要求1所述的一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，其高压软管短接(5)的两端是法兰，或者是活接头，根据耐压可伸缩导电器(4)的连接法兰(7f)与耐压阳极腔(7)的连接法兰(8d)确定。
5.根据权利要求1所述的一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，耐压阳极腔(7)的结构由高压腔(8a)，A密封法兰(8b)，B密封法兰(8c)，连接法兰(8d)，电缆接头(8e)，放空与测试口(8f)，接触导电弹簧(8g)，牺牲阳极(8h)组成；其中高压腔(8a)一端与A密封法兰(8b)连接，一端与B密封法兰(8c)连接，高压腔(8a)本体上一端一侧上有一个带连接法兰(8d)的出口，在出口内安装了一个电缆接头(8e)，高压腔(8a)本体上一端两侧上各有一个放空与测试口(8f)，A密封法兰(8b)有一个内螺纹口，B密封法兰(8c)带一个空腔，在B密封法兰(8c)空腔内安装有接触导电弹簧(8g)，牺牲阳极放置于高压腔中一端通过螺杆与A密封法兰(8b)连接，一端直接插入B密封法兰(8c)的空腔中。
6.根据权利要求3所述的一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，所述的耐压可伸缩导电器(4)上的连接法兰(7f)能够用外螺纹接头结构替换。
7.根据权利要求5所述的一种管线可更换阳极保护装置，其特征在于，耐压阳极腔(7)上的连接法兰(8d)能够用外螺纹接头结构替换。
8.一种外置牺牲阳极防止管线内壁腐蚀方法，包括以下步骤：
步骤一、首先将管线可更换阳极保护装置的管线连接头(1)焊接在需要保护的管线的底部或管线的下部侧面，或者焊接在带孔的卡箍上，然后将卡箍卡在管线上的底部或管线的下部侧面，连接上管线可更换阳极保护装置的高压球阀(2)，用带压打孔器对管线进行打孔，打孔结束后将带压打孔器取出，关闭高压球阀(2)，依次连接上管线可更换阳极保护装置的中间接头(3)、耐压可伸缩导电器(4)、高压软管短接(5)、电缆(6)、耐压阳极腔(7)；
步骤二、连接好上述装置后，打开高压球阀(2)，检查连接处与装置是否密封无泄漏，确保完全密封后，将耐压可伸缩导电器(4)中的导电杆推至管线中与管壁紧密连接，对管线实现阳极保护；
步骤三、根据不同的管径，在管线上每间隔一段距离安装一个管线可更换阳极保护装置，管线上可更换阳极保护装置安装的间距计算公式：L＝170(单位为m)+R×720；
其中：L——可更换阳极保护装置的保护距离，单位为m；
R——管线的直径,单位为m；
步骤四、阳极的更换周期与更换：第一次安装时，使用周期达到理论周期的三分之二时，将耐压可伸缩导电器(4)中的导电杆从高压球阀(2)中抽出至耐压可伸缩导电器(4)的耐压腔中，关闭高压球阀(2)，打开耐压阳极腔(7)中的泄压测试阀，对耐压阳极腔(7)中的阳极进行保护电位测试，当保护电位低于设计要求则更换耐压阳极腔(7)中的阳极，同时记录好阳极的消耗周期，第二次更换的周期则根据第一次测试的周期进行；更换时，首先将耐压可伸缩导电器(4)中的导电杆从高压球阀(2)中抽出至耐压可伸缩导电器(4)的耐压腔中，关闭高压球阀(2)，打开耐压阳极腔(7)中的一个泄压测试阀将压力释放，然后卸去耐压阳极腔(7)上的法兰盖板，取出耐压阳极腔(7)中的阳极，更换并安装好新的阳极，再安装好法兰盖板，打开高压球阀(2)，恢复耐压可伸缩导电器(4)中的导电杆至原来位置，即更换和安装好了阳极。
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