CN113529094B - 油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统及方法 - Google Patents

油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及管材防腐领域，公开了油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统及方法，在内悬挂牺牲阳极之前或之后进行内挤涂层，包括：S1.将带有镁铝合金阳极组合的内悬挂装置投放至套管内人工井底，并通过地面绞车控制悬挂器本体座挂在套管内壁，使镁铝合金阳极组合位于原油液下；S2.内挤涂层装置在套管内上移，刮刀清理待喷涂部位，喷涂机构动作，气液仓中的高压氮气膨胀并渗入复合防腐剂对其雾化，然后携带雾化后的复合防腐剂进入喷腔，由多个喷嘴喷射至套管内壁，涂抹条将复合防腐剂涂抹均匀；S3.监控电路记录并存储井下反应产生的电流、电压或电阻数据；定期起出内悬挂装置，下载并处理数据，再根据数据更换镁铝合金阳极组合或修复涂层。

Description

油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统及 方法
技术领域
本发明涉及油井管材防腐技术领域，特别涉及一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统及方法。
背景技术
随着油井综合含水的不断上升，油井中的H2S，侵蚀性CO2，氯离子和细菌等与管柱接触后会对管柱产生氢脆、应力腐蚀及其他类型的腐蚀；对于油气采集系统来说会降低管道系统可靠性及使用寿命。
现有技术中的防腐方式及其缺陷如下：1)通过加药装置加注缓蚀剂保护套管内壁防腐，该方法会导致缓蚀剂随原油被采出，造成缓蚀剂浪费；2)采用专用防腐管柱，该方法使用效果好且能够提高防腐性能和防腐时间，但是费用较高，不易推广；3)采用预置式内喷涂防腐管柱，该方法在防腐层被破坏后，防腐性能急剧下降，需要再次喷涂：4)用弹簧将防腐挂片连接在油管与套管的环空之间，通过弹簧触手与套管内壁相接触，但是由于油管和套管间隙小，受空间限制，防腐挂片可设置的体积小，放电量有限，防腐时间短，不足以满足防腐要求，此外，弹簧与套管的接触效果差。
发明内容
本发明提供了一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统及方法，解决现有防腐挂片可设置的体积小、接触不良、防腐时间短，井下防腐状况无法监控以及内涂层被破坏后需要停止生产，起出套管进行二次喷涂的问题。
本发明是通过以下方案来实现的：
一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐方法，在内悬挂牺牲阳极之前或之后进行涂层的内挤涂，包括以下步骤：
S1.将带有镁铝合金阳极组合的内悬挂装置投放至套管内的人工井底，并通过地面绞车控制内悬挂装置中的悬挂器本体座挂在套管内壁，使镁铝合金阳极组合位于原油液下；镁铝合金阳极组合中的镁合金阳极优先与井下的产出液反应，为套管提供保护电位；铝合金阳极长期与产出液缓慢反应；
S2.沿气液加注口向内挤涂层装置的气液仓中依次加注复合防腐剂和高压氮气，在井口现场密封后，将其下放至套管内待喷涂管段下方；控制内挤涂层装置中的喷涂机构动作，使气液仓与喷嘴连通，高压氮气膨胀并渗入复合防腐剂内部对其雾化，并携带雾化后的复合防腐剂进入喷腔，再由多个喷嘴喷射至套管内壁；随内挤涂层装置在套管内匀速上移，喷嘴上方的刮刀将待喷涂部位清理，喷嘴下方的涂抹条将套管内壁的复合防腐剂涂抹均匀；待喷涂管段被喷涂完后，起出内挤涂层装置；
S3.内悬挂装置中的监控电路记录并存储井下产生的电流、电压或电阻数据；定期起出内悬挂装置，下载电流、电压或电阻数据并显示，或基于数据绘制出电流、电压或电阻变化曲线；根据数据和/或数据变化曲线得出井下防腐状况，再根据防腐状况判断是否更换镁铝合金阳极组合；一定周期内，若更换频率超过阈值，则修复涂层。
进一步地，所述内悬挂装置的投放为，将内悬挂装置依次与投送头、震击器、加重杆、地面绞车连接，地面绞车下放与加重杆之间的线缆或钢丝绳，将内悬挂装置投放至人工井底；所述悬挂器本体的座挂为，地面绞车上提线缆或钢丝绳，使悬挂器本体中的限位爪固定于套管箍槽中，进而使悬挂器本体被座挂于套管内壁；
所述喷涂机构动作的控制为，与井下内挤涂层装置连接的井口控制终端向喷涂机构中的电机发送指令，使电机控制针阀在针阀腔内上移，进而使气液仓与喷腔连通；随着复合防腐剂的喷涂，气液仓内的气压传感器实时检测气压并反馈至控制终端，以便复合防腐剂被喷涂完后及时将内挤涂层装置起出，加注复合防腐剂和高压氮气后再下井，直至待喷涂管段被喷涂完毕；
所述电流、电压或电阻数据的记录和存储为，监控电路中的电流单元、电压单元或电阻监测单元分别连接至镁铝合金阳极组合、套管，以检测电流、电压或电阻数据，并通过微处理单元存储至存储单元。
进一步地，以质量份数比计，所述复合防腐剂由如下组分混合制成：90～92％的油溶性咪唑啉、0.01～0.30％的增稠剂、5～7％的云母粉和2.2～3％的石蜡。
进一步地，所述复合防腐剂在20℃的密度为1.0～1.2g/cm3；闪点>50℃；pH值为8～9；
用腐蚀深度法测得的腐蚀速率<0.076mm/ɑ。
一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，包括被投放至套管内人工井底的内悬挂装置和被投放至套管内待喷涂管段部位内挤涂层装置；
所述内悬挂装置为内悬挂牺牲阳极装置，其包括悬挂器本体和设在其下方并由镁合金阳极和铝合金阳极组成的镁铝合金阳极组合；
所述内挤涂层装置包括在壳体下段的气液仓，其与气液加注口相连通以加注复合防腐剂和高压氮气；气液仓内设有与开设在壳体中段的上升腔相连通的导流管；所述上升腔顶部至壳体外周开设多个喷腔，其外端与壳体外周的喷头之间开设多个喷嘴，喷嘴上方设有多个刮刀，下方设有多个涂抹条；上升腔顶部还设有喷涂机构，其包括与上升腔连通的针阀腔，针阀腔内设有受电机驱动可上下移动的针阀；
所述悬挂器本体中设置有记录并存储井下反应产生电流、电压或电阻数据的监控电路。
进一步地，所述悬挂器本体头部设有打捞头，中间设有燕尾台、限位件和锁芯；
所述打捞头与所述投送头相互套接并通过第一铆钉相固定；
所述限位件尾部的内端设有与锁芯匹配的梯形凹槽，外端设有与套管箍槽匹配的限位爪，梯形凹槽至限位件头部内壁的距离与燕尾台至锁芯的距离相适应；限位爪下部设有将限位件末端与悬挂器本体相固定的第二铆钉。
进一步地，座挂时，在地面绞车下放的惯性作用下，第二铆钉剪断，限位件末端与悬挂器本体断开，限位件被锁芯打开后其尾部的限位爪固定在套管的箍槽中；震击器剪断第一铆钉，投送头与悬挂器本体断开，悬挂器本体被座挂于人工井底的套管箍槽中，镁铝合金阳极组合位于原油液面以下。
进一步地，所述内挤涂层装置中的喷嘴、刮刀、涂抹条均由弹性材料制成，且均与套管内壁贴合。
进一步地，所述内挤涂层装置中还设置有检测电路；所述气液仓内部设有气压传感器；所述气压传感器连接至所述检测电路的输入端，所述检测电路的输出端与所述控制终端相连接。
进一步地，所述监控电路包括微处理单元，其输入端分别连接有电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元，接电端连接有供电单元，输出端连接有存储单元以及与井上终端实现通信的有线传输单元，两个检测端分别连接至镁铝合金阳极组合、油井套管。
本发明具有以下优点：
1).复合防腐系统包括投放至套管内人工井底的内悬挂牺牲阳极装置和投放至套管待喷涂管段的内挤涂层装置，通过在人工井底设置大尺寸的镁铝合金阳极组合，在套管内壁形成致密的防腐层，将人工井底电化学防腐和套管内壁物理防腐的方式组合，实现了对套管的双重防腐保护，大大降低了套管被腐蚀的速率；具体的，用将镁铝合金阳极组合设置在原油液面之下的方式替代了在油管、套管环空部位的防腐挂片的方式，镁铝合金阳极组合不受空间限制可设置的尺寸较大，工作时间长，能够满足套井下防腐的电量要求；此外，用内挤涂层装置在线二次修复、加厚损坏防腐层的方式替代了起出套管进行二次涂覆的方式，保证了油井的生产效率；
2).内挤涂层装置中，高压氮气膨胀并渗入复合防腐剂内部对其雾化，然后携带雾化后的复合防腐剂进入喷腔，再由多个喷嘴喷射至套管内壁的过程中，高压氮气将复合防雾剂雾化为雾状液体颗粒，并将雾状液体颗粒状的复合防腐剂喷涂至套管内壁，增加了对套管的覆盖面积，提高了喷涂效率；同时，随着内挤涂层装置在套管内上移，刮刀清理待喷涂表面，喷涂机构控制在线喷涂，涂抹条涂抹均匀复合防腐剂，能够使套管内壁形成一层致密的防腐层；
3).在内悬挂装置中还设置有记录并保存井下反应产生的电流、电压或电阻数据的监控电路；当内悬挂牺牲阳极装置起出后，下载电流、电压或电阻数据并显示，或基于数据绘制出电流、电压或电阻变化曲线；根据数据和/或数据变化曲线判断井下的防腐状况，根据防腐情况更换镁合金阳极、铝合金阳极或修复涂层；
4).复合防腐剂由油溶性咪唑啉、增稠剂、云母粉、石蜡混合制成，其黏稠、电阻高，便于雾化及内挤涂层装置的喷出和涂抹条的涂抹，有利于致密防腐层的形成；且缓蚀剂的腐蚀速率小于0.076mm/ɑ，能够对套管实现长时间的防护。
附图说明
图1为井底防腐方法的流程图；
图2为内悬挂牺牲阳极装置的示意图；
图3为内挤涂层装置的示意图；
图4为监控电路与井上终端有线连接的示意图；
图中：1-套管，2-内挤涂层装置，20-壳体，21-检测电路，22-电机，23-针阀，24-喷头，241-刮刀，242-喷嘴，243-涂抹条，25-喷腔，26-气液加注口，27-气液仓，28-导流管，29-上升腔，3-复合防腐剂，4-内悬挂牺牲阳极装置，41-投送头，42-悬挂器本体，43-镁铝合金阳极组合，44-监控电路。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本申请为了解决现有的防腐挂片体积小，容易接触不良、无法实现长期防腐以及套管内壁防腐涂层被破坏后需要停止生产，起出管段进行二次喷涂的技术问题，在套管内人工井底设置了内悬挂牺牲阳极装置并在套管中待喷涂管段设置了内挤涂层装置，通过将内悬挂牺牲阳极装置的镁铝合金阳极组合设置于原油液下，镁铝合金阳极组合不受空间限制，可设置的尺寸大，进而使镁合金阳极能够在短时间内达到保护电压，使铝合金阳极实现长时间稳定的防腐；通过在线喷涂的方式使刮刀刮除套管内壁待喷涂部位的油渍，使气液仓中的高压氮气将复合防腐剂雾化并携带复合防腐剂喷涂至井筒套管内壁，涂抹条涂抹均匀套管内壁的复合防腐剂，对破损的防腐层实施在线二次修复、加厚，以保证油井的生产效率。
此外，本申请为了解决现有井下防腐设施中未设置监控机构，无法进行防腐状态监控的技术问题，在内悬挂牺牲阳极防腐装置中设置了包括电压检测电路、电流检测电路和/或电阻检测电路的监控电路，能够对镁铝合金阳极组合与井下产出液反应过程中产生的电流、电压或电阻数据进行检测及存储，便于及时了解井下防腐情况，根据防腐情况更换镁合金阳极、铝合金阳极或修复涂层。
为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案精细型详细的说明。
实施例1
一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐方法，参见图1，包括以下步骤：
S1.将带有镁铝合金阳极42的内悬挂装置投入套管内人工井底，并通过地面绞车控制内悬挂装置中的悬挂器本体42座挂在套管内壁，使镁铝合金阳极组合43位于原油液下；镁铝合金阳极组合43中的镁合金阳极优先与井下的产出液反应，为套管提供保护电位，铝合金阳极长期与产出液缓慢反应；
具体的，内悬挂装置为内悬挂牺牲阳极装置4，包括悬挂器本体42和设在其下方并由镁合金阳极和铝合金阳极组成的镁铝合金阳极组合43；悬挂器本体42头部设有打捞头，中间设有燕尾台、限位件和锁芯；限位件尾部的内端设有与锁芯匹配的梯形凹槽，外端设有与套管箍槽匹配的限位爪，梯形凹槽至限位件头部内壁的距离与燕尾台至锁芯的距离相适应；
投放内悬挂装置时，将打捞头与投送头41相互套接并通过第一铆钉相固定；将限位爪下部与悬挂器本体通过第二铆钉相固定，并将悬挂器本体42依次与投送头41、震击器、加重杆、地面绞车连接，地面绞车下放与加重杆之间的线缆或钢丝绳，将内悬挂装置投放至人工井底；
座挂内悬挂装置时，在地面绞车下放的惯性作用下，第二铆钉剪断，限位件末端与悬挂器本体42断开，限位件被锁芯打开；地面绞车上提线缆或钢丝绳，限位件尾部的限位爪固定在套管的箍槽中；震击器剪断第一铆钉，投送头41与悬挂器本体42断开，悬挂器本体42被座挂于人工井底的套管内壁，镁铝合金阳极组合43位于原油液面以下；
本步骤中，用镁铝合金阳极组合设置在原油液面之下的方式替代了在油管、套管环空部位的防腐挂片的方式，镁铝合金阳极组合不受空间限制可设置的尺寸较大，工作时间长，以满足套井下防腐的电量要求；
S2.沿气液加注口26向内挤涂层装置2的气液仓26中依次加注复合防腐剂和高压氮气，在井口现场密封后，将其下放至待喷涂管段的下方；控制内挤涂层装置2中的喷涂机构动作，高压氮气膨胀并渗入复合防腐剂内部实现气液雾化，并携带雾化后的复合防腐剂进入喷腔25，再由多个喷嘴242喷射至套管内壁；随内挤涂层装置2匀速上移，喷嘴242上方的刮刀将待喷涂部位清理，喷嘴242下方的涂抹条将套管内壁的复合防腐剂涂抹均匀，喷涂完待喷涂管段后，起出内挤涂层装置2；
具体的，内挤涂层装置2包括壳体20下段的气液仓27，其与气液加注口26相连通以加注复合防腐剂和高压氮气；气液仓27内设有与开设在壳体20中段的上升腔29相连通的导流管28；上升腔29顶部至壳体20外周开设多个喷腔25，其外端与壳体20外周的喷头24之间开设多个喷嘴242，喷嘴242上方设有多个刮刀241，下方设有多个涂抹条243；上升腔29顶部还设有喷涂机构，其包括与上升腔29连通的针阀腔，针阀腔内设有受电机22驱动可上下移动的针阀23；
控制喷涂机构动作时，与井下内挤涂层装置2连接的井口控制终端向喷涂机构中的电机22发送指令，使电机22控制针阀23在针阀腔内上移，使气液仓27与喷腔25连通，气液仓27内的高压氮气膨胀并渗入复合防腐剂内部实现气液雾化，然后携带雾化后的复合防腐剂进入喷腔25，再由多个喷嘴242喷射至套管内壁；随着复合防腐剂的喷涂，气液仓27内的气压传感器实时检测气压并反馈至控制终端，以在复合防腐剂喷涂完成后及时将内挤涂层装置2起出，重新加注复合防腐剂和高压氮气，再下井喷涂，直至待喷涂管段被喷涂完毕；
本步骤中，挤涂层装置被投入井下套管中后，随着内挤涂层装置在套管内上移，刮刀清理待喷涂表面，喷涂机构控制在线喷涂，涂抹条涂抹均匀复合防腐剂，使套管内壁形成一层致密的防腐层，用在线二次修复、加厚损坏防腐层的方式替代了起出套管进行二次涂覆的方式，保证了油井的生产效率；
此外，复合防腐剂以质量份数比计由如下组分混合制成：90～92％的油溶性咪唑啉、0.01～0.30％的增稠剂、5～7％的云母粉和2.2～3％的石蜡；其中，油溶性咪唑啉可选用1-(2-氨基乙基)-2-(顺式-8-十七碳烯-1-基)咪唑啉或油溶性缓蚀剂，其中，1-(2-氨基乙基)-2-(顺式-8-十七碳烯-1-基)咪唑啉的分子式为C22H43N3，化学式为
Figure GDA0003717765640000111
1-(2-氨基乙基)-2-(顺式-8-十七碳烯-1-基)咪唑啉分子中引入有多个极性吸附中心和覆盖面积大的非极性基团，通过覆盖效应和提高腐蚀反应的活化能来防止氧气和二氧化碳对井筒套管的腐蚀，对HCl的腐蚀具有非常好的抑制效果；在酸性介质中，经中和成盐后，可以稳定存在；
经过测试，在总压为15Mpa、CO2分压为0.2Mpa、H2S分压为0.05Mpa的3％NaCL溶液中，维持72小时，测得的腐蚀速率<0.076mm/ɑ；且经过其他测试，复合防腐剂在20℃的密度为1.0～1.2g/cm3；闪点>50℃；pH值为8～9。
本步骤中，复合防腐剂黏稠、电阻高且具有隔绝腐蚀介质，其能够便于雾化、挤出和涂抹，也便于套管内壁形成防腐层，且缓蚀剂的腐蚀速率小于0.076mm/ɑ，能够对井筒套管长时间的防护；
S3.内悬挂装置中的监控电路44记录并存储井下产生的电流、电压或电阻数据；定期起出内悬挂装置，下载电流、电压或电阻数据并显示，或基于数据绘制出电流、电压或电阻变化曲线；根据数据和/或数据变化曲线得出井下防腐状况，再根据防腐状况判断是否更换镁铝合金阳极组合；若更换频率超过阈值，则修复涂层；
具体的，内悬挂牺牲阳极装置中的悬挂器本体42中还设置与监控电路44，监控电路44包括微处理单元，微处理单元输入端分别连接有电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元，电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元的正接线端电连接至镁铝合金阳极组合，负接线端电连接至油井套管；微处理单元接电端连接有供电单元，有线传输单元采用GPIO接口和/或USART接口；微处理单元输出端连接有存储单元以及与井上终端实现通信的有线传输单元，两个检测端分别连接至镁铝合金阳极组合、油井套管；
在镁合金阳极和铝合金阳极的与井下产出液反应以及涂层防腐的过程中，电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元分别检测井下产生的电流、电压或电阻数据，并传输至微处理单元，微处理单元将上述数据存储至存储单元；防腐一定时间后，将内悬挂牺牲阳极装置4起出至地面，并通过GPIO接口与显示器有线连接，在显示器上实现电压、电流或电阻数据的显示，或通过USART接口与电脑或手机有线连接，在电脑或手机端实现数据的显示与处理；具体的处理方法为，将数据绘制成电流、电压或电阻数据变化曲线，管理人员根据变化曲线判断井下防腐情况，并根据防腐情况判断是否需要更换镁合金阳极、铝合金阳极；在一定的周期内，当镁铝合金阳极组合更换频率超过阈值，如5次后，认为涂层可能出现破损，控制内挤涂层装置修复涂层。
本实施例的有益效果是：首先，通过在人工井底设置大尺寸的镁铝合金阳极组合，在套管内壁形成致密的防腐层，将人工井底电化学防腐和套管内壁的涂层物理隔离防腐组合，实现了对套管的双重防腐保护，大大降低了套管被腐蚀的速率；其次，高压氮气将雾状复合防腐剂液体颗粒状喷涂至套管内壁，增加了对套管的覆盖面积，提高了涂效率；且随着内挤涂层装置在套管内上移，刮刀清理待喷涂表面，喷涂机构控制在线喷涂，涂抹条涂抹均匀复合防腐剂，能够使套管内壁形成一层致密的防腐层；再次，复合防腐剂由油溶性咪唑啉、增稠剂、云母粉、石蜡混合而成，其黏稠、电阻高，便于雾化及内挤涂层装置的喷出和涂抹，有利于防腐层的形成；且缓蚀剂的腐蚀速率小于0.076mm/ɑ，能够对套管实现长时间的防护；最后，内悬挂装置中设置有记录并保存井下反应产生的电流、电压或电阻数据的监控电路；当内悬挂牺牲阳极装置起出后，将数据传输至井上终端进行显示、绘制出数据变化曲线；根据数据和/或数据变化曲线判断井下的防腐状况，根据防腐情况更换镁合金阳极、铝合金阳极或修复涂层。
实施例2
一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，包括被投放至套管内人工井底的内悬挂装置和被投放至套管内待喷涂管段部位内挤涂层装置；
投放时，内悬挂装置由投放机构投放至套管内人工井底；投放机构包括与地面绞车依次连接的加重杆、震击器、投送头41；投送头41上部设有用于起出的凸块，下部设有接头；
参见图2，内悬挂装置具体为内悬挂牺牲阳极装置4，其包括的座挂机构、防腐机构；
座挂机构包括悬挂器本体42，其上部一体设置有打捞头，打捞头上部设有接口，其与投送头41下部的接头相套接，并通过设置在套接部位的第一铆钉相固定；由于第一铆钉需要承受悬挂器本体42和镁铝合金阳极组合43的重力，其设置的直径较大；悬挂器本体42中间设有燕尾台、限位件和锁芯，燕尾台的头部为斜面，能够减小起出时的阻力，尾部为平面，能够增加座挂时与限位件的接触面积，限位件尾部的内端设有与锁芯匹配的梯形凹槽，尾部的外端设有与套管箍槽匹配的限位爪；梯形凹槽的上口部位设置有梯形凸台，当限位件与锁芯相对位置发生变化时，梯形凸台两边的斜面能够便于锁芯滑出或固定在梯形凹槽内部，梯形凹槽至限位件头部内壁的距离与燕尾台至锁芯之间的距离相适应，便于座挂时限位件头部与燕尾台相顶紧，而锁芯正好位于梯形凹槽中；限位爪的上端面设为斜面，便于悬挂器本体42和镁铝合金阳极组合43的起出，下端面设为平面，防止其从套管箍槽中滑出，导致座挂失败；限位爪下部通过第二铆钉与悬挂器本体42相固定，由于第二铆钉的作用是将限位爪锁合在悬挂器本体42上，无须承载其他构件作用力，因此，第二铆钉设置的直径较小，便于剪断；锁芯设为头部直径大于尾部的喇叭状，能够便于限位件尾部锁合；悬挂器本体42下部设有和镁铝合金阳极组合43固定的接头；
防腐机构包括镁铝合金阳极组合43，其由镁合金阳极和铝合金阳极相互连接形成；镁合金阳极和铝合金阳极的头部均设有接口，尾部均设有接头，二者通过接头和接口相连接；镁合金阳极和铝合金阳极至少设置一组；悬挂器本体42的接头与最上端的镁合金阳极或铝合金阳极的接头相套接，实现悬挂器本体42与镁铝合金阳极组合43的固定；
下井时，将地面绞车、加重杆、震击器、投送头41、悬挂器本体42和镁铝合金阳极组合43依次连接；具体的，先将投送头41下部的接头嵌入打捞头上部的接口中，并通过套接部位的第一铆钉将二者固定，固定后，第一铆钉承受悬挂器本体42和镁铝合金阳极组合43的重力；再将镁合金阳极和铝合金阳极相互套接后，将悬挂器本体42下部的接头套接在最上端镁合金阳极或者铝合金阳极的接口中，并将监控电路封装在悬挂器本体下端设置的空腔中；最后向下调整限位件，使限位件头部的内壁与锁芯的头部相顶紧，并通过第二铆钉将限位爪锁合在悬挂器本体42的外周；将内悬挂牺牲阳极装置4投入人工井底部位，使镁铝合金阳极组合43低于原油液面；
座挂时，地面绞车快速下放内悬挂牺牲阳极装置4，在惯性作用下，限位件尾部的第二铆钉剪断，限位爪张开；地面绞车快速上提5-10m，使限位爪与套管接箍槽的位置对应，限位爪伸入套管的箍槽内；弹簧震击器剪断投送头41和打捞头之间的第一铆钉，地面绞车将加重杆、震击器和投送头41上提至地面；之后，在重力作用下，悬挂器本体42和镁铝合金阳极组合43下移一定距离使限位件头部与燕尾台相顶紧，锁芯位于梯形凹槽中，完成悬挂器本体42和镁铝合金阳极组合43座挂；
防腐时，足量大尺寸的镁合金阳极优先与井下的产出液反应，提供启动大电流，使套管原始电位负移，达到保护电位；足量大尺寸的铝合金阳极长期与产出液缓慢反应，实现套管长期防腐。
参见图3，内挤涂层装置2包括设置在壳体20上的药剂/气体仓总成、弹性挤涂器总成和电路/电机控制总成；
药剂/气体仓总成包括设置在壳体20下段的气液仓27，其与气液加注口26相连通以加注复合防腐剂和高压氮气；气液仓27内设有导流管28，导流管28与开设在壳体20中段的上升腔29相连通；上升腔顶29部至壳体20外周开设多个喷腔25；弹性挤涂器总成包括套接在壳体20外周的喷头24；喷腔25外端与喷头24表面之间开设多个喷嘴242，喷嘴242上方设有多个用于刮除套管内壁油污的刮刀241，下方设有多个用于涂抹复合防腐剂的涂抹条243，喷嘴242、刮刀241、涂抹条243均由弹性材料制成，且均与套管内壁贴合；电路/电机控制总成包括设置在上升腔29顶端的针阀腔，其内部设有受电机22驱动可上下移动的针阀21，气液仓27内部设有气压传感器；气压传感器连接至检测电路21的输入端，检测电路21的输出端与控制终端相连接；
在井上，沿气液加注口26向气液仓27中依次注入复合防腐剂和高压氮气；具体的，首先，通过与内挤涂层装置2相连接的控制终端向内挤涂层装置中的电机22发送针阀关闭信号，电机22接收到针阀关闭信号并启动，带动针阀23下移，将上升腔29与各个喷腔25的连接口封堵，沿气液加注口26向气液仓27中注入定量的复合防腐剂；其次，将内挤涂层装置2与高压气泵连接，并通过高压气泵向气液仓27中充入高压氮气；最后，将气液加注口26封堵；
挤涂时，控制终端控制线缆将内挤涂层装置2送入井下套管中待喷涂的位置，并控制喷涂机构中的电机22发送针阀开启信号，电机22接收到针阀开启信号并启动，使针阀23上移动，使得上升腔29与各个喷腔25的连接口开通；气液仓27中的高压氮气膨胀并渗入复合防腐剂中实现气液雾化，高压氮气携带雾化后的复合防腐剂进入导流管28，并经升腔29、喷腔25后，由喷嘴242喷出至套管内壁；上述过程中，控制终端控制线缆将内挤涂层装置2匀速向上提拉，喷头24上的刮刀241对待喷涂套管部位的原油刮除，喷嘴242向刮除原油后的部位喷涂防腐剂，涂抹条243将防腐剂涂抹均匀，在套管内壁形成一层致密的防腐层；喷涂过程中，气压传感器实时检测气液仓27中的气压信号并反馈至检测电路，随着防腐剂被喷涂，气液仓27中的气压逐渐降低，当防腐剂被喷涂完后，气压发生突变，控制终端接收到该突变信号后控制线缆将内挤涂层装置2向上提拉至地面，再向内挤涂层装置2中依次注入防腐剂与气体，如此循环，直至套管待喷涂管段被喷涂完毕，将内挤涂层装置2起出。
参见图4，内悬挂牺牲阳极装置4的悬挂器本体42下部的空腔中还设置有监控机构，包括两个接线端分别连接至镁铝合金阳极组合43、套管的监控电路44；
监控电路44包括分别连接至微处理单元输入端的电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元，微处理单元为单片机，型号为STM32RGT6，电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元均采用现有的干电池检测电路，电路的正接线端电连接至镁铝合金阳极组合，负接线端电连接至套管；微处理单元的接电端连接有供电单元，供电单元采用现有的供电电路；微处理单元的输出端连接有存储单元以及与井上终端实现通信的有线传输单元，存储单元采用24C128，有线传输单元为GPIO接口和/或USART接口；井上终端采用显示器、电脑或手机，也可采用其他具有显示功能的装置；具体的，微处理单元通过GPIO接口与显示器有线连接，并通过USART接口与电脑有线连接；
在镁合金阳极、铝合金阳极与井下产出液反应过程中，电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元分别检测井下产生的电流、电压或电阻数据，并传输至微处理单元，微处理单元将上述数据存储至存储单元；防腐一定时间后，将内悬挂牺牲阳极装置4起出至地面，并通过GPIO接口与显示器有线连接，在显示器上实现电压、电流或电阻数据的显示，或通过USART接口与电脑或手机有线连接，在电脑或手机端将数据绘制成电流、电压或电阻数据变化曲线，根据数据或变化曲线判断井下防腐情况，并根据防腐情况判断是否需要更换镁铝合金阳极组合，在一定的周期内，当镁铝合金阳极组合更换频率超过阈值，如5次后，认为涂层可能出现破损，控制内挤涂层装置修复涂层。
本实施例的有益效果是：复合防腐系统包括投放至套管内人工井底的内悬挂牺牲阳极装置和投放至套管待喷涂管段的内挤涂层装置，通过在人工井底设置大尺寸的镁铝合金阳极组合，在套管内壁形成致密的防腐层，将人工井底的电化学防腐与套管内壁的物理防腐结合，实现了对套管的双重保护，大大降低了套管被腐蚀的速率；此外，监控电路的设置便于管理人员定期了解井下的防腐情况，及时调整镁铝合金阳极组合或修复防腐涂层，避免产生套管被大面积腐蚀，影响原油生产效率。
需要说明的是，监控电路还可以包括压力传感器和温度传感器，对井下的压力和温度数据进行检测，便于作为辅助数据对防腐状态进行判断。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐方法，其特征在于，在内悬挂牺牲阳极之前或之后进行内挤涂层，包括以下步骤：
S1.将带有镁铝合金阳极组合的内悬挂装置投放至套管内的人工井底，并通过地面绞车控制内悬挂装置中的悬挂器本体座挂在套管内壁，使镁铝合金阳极组合位于原油液下；镁铝合金阳极组合中的镁合金阳极优先与井下的产出液反应，为套管提供保护电位，铝合金阳极长期与产出液缓慢反应；
S2.沿气液加注口向内挤涂层装置的气液仓中依次加注复合防腐剂和高压氮气，在井口现场密封后，将其下放至套管内待喷涂管段下方；控制内挤涂层装置中的喷涂机构动作，使气液仓与喷嘴连通，高压氮气膨胀并渗入复合防腐剂内部对其雾化，然后携带雾化后的复合防腐剂进入喷腔，再由多个喷嘴喷射至套管内壁；随内挤涂层装置在套管内匀速上移，喷嘴上方的刮刀清理待喷涂部位，喷嘴下方的涂抹条将套管内壁的复合防腐剂涂抹均匀；待喷涂管段被喷涂完后，起出内挤涂层装置；
S3.内悬挂装置中的监控电路记录并存储井下产生的电流、电压或电阻数据；定期起出内悬挂装置，下载电流、电压或电阻数据并显示，或基于数据绘制出电流、电压或电阻变化曲线；根据数据和/或数据变化曲线得出井下防腐状况，再根据防腐状况判断是否更换镁铝合金阳极组合；一定周期内，若更换频率超过阈值，则修复涂层。
2.根据权利要求1所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐方法，其特征在于，所述内悬挂装置的投放为，将内悬挂装置依次与投送头、震击器、加重杆、地面绞车连接，地面绞车下放与加重杆之间的线缆或钢丝绳，将内悬挂装置投放至人工井底；所述悬挂器本体的座挂为，地面绞车上提线缆或钢丝绳，使悬挂器本体中的限位爪固定于套管箍槽中，并使悬挂器本体被座挂于套管内壁；
所述喷涂机构动作的控制为，连接至井下内挤涂层装置的井口控制终端向喷涂机构中的电机发送指令，使电机控制针阀在针阀腔内上移，进而使气液仓与喷腔连通；随着复合防腐剂的喷涂，气液仓内的气压传感器实时检测气压并反馈至控制终端，以便复合防腐剂被喷涂完后及时将内挤涂层装置起出，加注复合防腐剂和高压氮气后再下井，直至待喷涂管段被喷涂完毕；
所述电流、电压或电阻数据的记录与存储为，监控电路中的电流单元、电压单元或电阻监测单元分别连接至镁铝合金阳极组合、套管，以检测电流、电压或电阻数据，并通过微处理单元存储至存储单元。
3.根据权利要求1所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐方法，其特征在于，以质量份数比计，所述复合防腐剂由如下组分混合制成：90～92％的油溶性咪唑啉、0.01～0.30％的增稠剂、5～7％的云母粉和2.2～3％的石蜡。
4.根据权利要求3所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐方法，其特征在于：所述复合防腐剂在20℃的密度为1.0～1.2g/cm3；闪点>50℃；pH值为8～9；
用腐蚀深度法测得的腐蚀速率<0.076mm/ɑ。
5.一种油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，其特征在于，包括被投放至套管内人工井底的内悬挂装置和被投放至套管内待喷涂管段部位内挤涂层装置；
所述内悬挂装置为内悬挂牺牲阳极装置，其包括悬挂器本体和设在其下方并由镁合金阳极和铝合金阳极组成的镁铝合金阳极组合；
所述内挤涂层装置包括在壳体下段的气液仓，其与气液加注口相连通以加注复合防腐剂和高压氮气；气液仓内设有与开设在壳体中段的上升腔相连通的导流管；所述上升腔顶部至壳体外周开设多个喷腔，其外端与壳体外周的喷头之间开设多个喷嘴，喷嘴上方设有多个刮刀，下方设有多个涂抹条；上升腔顶部还设有喷涂机构，其包括与上升腔连通的针阀腔，针阀腔内设有受电机驱动可上下移动的针阀；
所述悬挂器本体中设置有记录并存储井下反应产生电流、电压或电阻数据的监控电路。
6.根据权利要求5所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，其特征在于，所述悬挂器本体头部设有打捞头，中间设有燕尾台、限位件和锁芯；
所述打捞头与投送头相互套接并通过第一铆钉相固定；
所述限位件尾部的内端设有与锁芯匹配的梯形凹槽，外端设有与套管箍槽匹配的限位爪，梯形凹槽至限位件头部内壁的距离与燕尾台至锁芯的距离相适应；限位爪下部设有将限位件末端与悬挂器本体相固定的第二铆钉。
7.根据权利要求6所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，其特征在于，座挂时，在地面绞车下放的惯性作用下，第二铆钉剪断，限位件末端与悬挂器本体断开，限位件被锁芯打开后其尾部的限位爪固定在套管的箍槽中；震击器剪断第一铆钉，投送头与悬挂器本体断开，悬挂器本体被座挂于人工井底的套管内壁，镁铝合金阳极组合位于原油液面以下。
8.根据权利要求5所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，其特征在于，所述内挤涂层装置中的喷嘴、刮刀、涂抹条均由弹性材料制成，且均与套管内壁贴合。
9.根据权利要求5所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，其特征在于，所述内挤涂层装置中还设置有检测电路；所述气液仓内部设有气压传感器；所述气压传感器连接至所述检测电路的输入端，所述检测电路的输出端与控制终端相连接。
10.根据权利要求5所述的油井井底内悬挂牺牲阳极与内挤涂层相复合的防腐系统，其特征在于，所述监控电路包括微处理单元，其输入端分别连接有电流检测单元、电压检测单元或电阻检测单元，接电端连接有供电单元，输出端连接有存储单元以及与井上终端实现通信的有线传输单元，两个检测端分别连接至镁铝合金阳极组合、油井套管。
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