CN203715727U - 油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜，包括柜体，所述柜体内安装有监控仪表、脉宽调制开关直流电源和RTU模块三部分，其中：所述脉宽调制开关直流电源，用于输出连续调控直流电压；所述监控仪表，用于就地显示直流电压和电流，并通过标准RS485接口将采集的电压、电流和启停信号数据上传至RTU模块；所述RTU模块，用于将接收到的电压、电流和启停信号数据通过无线方式传输到监控站内，实现远程监控。本实用新型结构新颖，并实现了远程监控，做到真正的无人值守，保证了阴极保护系统控制参数的真实性，打雷闪电时不烧毁极保护系统；不需要瓷盘电阻器进行分流，运行效率高。
Description
技术领域
本实用新型涉及小型户外型远程监控设备，尤其涉及一种油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜。
背景技术
油水井套管处于多层土壤岩石地下水中，由于土壤岩石底层中含有多种腐蚀性物质，构成对地层套管的腐蚀作用，使得套管壁减薄、穿孔，严重时油水井出现套管壁大面积腐蚀穿孔，采油注水井报废，使得油田注采失控，直接影响油田开发效果，严重影响了原油产量和经济效率的提高。
随着油田开发时间的延长,油井套管的腐蚀也日益严重,直接影响着油田的进一步开采。油井套管腐蚀以外壁腐蚀为主,阴极保护是公认的控制外部腐蚀行之有效的技术。合理的阴极保护设计将有效地延长油井套管的使用寿命。阴极保护是最为经济合理、十分有效的技术措施。阴极保护是一项安全成熟的防腐技术，它具有保护能力强、施工简便且投资较少，且保护效果好的特点。
套管腐蚀产生的原因是实质是在钢铁表面产生原电池作用的电化学腐蚀，钢铁表面各部分其电位是不完全相同的，电位较高的部分形成阴极区，发生的是阴极反应；电位较低的部分形成阳极区，发生的是阳极反应。阳极区发生金属电离后产生的电子转移到阴极区发生阴极反应，离子在电解质溶液中的流动构成了局部腐蚀电池。对于整个井身套管，由于地下各层水质矿化度、酸碱度、微生物等含量的不同，将形成不同的阴极区和阳极区。这样在套管表面的腐蚀将表现为因钢管表面不同而形成的无数微腐蚀电池和套管所处地层不同而形成的宏观腐蚀电池双重作用，套管壁表面铁原子失去电子成为铁离子而发生腐蚀。随着腐蚀电池的进行，套管壁逐渐减薄，甚至穿孔。长庆油田公司每年新增套损井1000多口，并且近年来还有加快的趋势。
阴极保护是采用直流电源给被保护金属通以阴极极化电流，使金属表面阴极极化，当极化电位大于或等于腐蚀电池的开路电位时，金属腐蚀电池阴阳二极的电极电位相等或更负，被保护金属停止腐蚀。
为适应油田外部恶劣环境，增加运行可靠性并降低成本，丛式井组阴极保护工艺采取以井组为单元，以套管为重点建立阴极保护系统。丛式井组阴极保护实现这一原理的过程是，直流电源负极与各单井套管连接，直流电源正极与深井接地阳极连接，从而构成保护回路。
阴极保护最重要设备是阴极保护控制柜，长庆油田公司历年已建一千二百多个阴极保护单元，每个单元需要1台配电柜、1台硅整流防蚀仪、1台直流分配柜，三个柜体，占地面积大，设备重达600多公斤，需建专门的配电房，搬运费力。硅整流防蚀仪运行效率低，采用瓷盘电阻器进行分流浪费电能严重，用调压器调电压冒火花不安全，分流柜电流相互牵制难以调整需要的电流。安装井场分布区域广，山高路远，还没有专职人员巡查管理。因各种原因，每年有相当一部分保护柜损坏，需要大量维修费。特别是雷雨天，不及时关掉，会造成阴极保护柜雷击破坏，如果管理跟不上，管理人员长期不知道，结果造成阴极保护柜不能给油水井套管提供阴极保护电流, 套管得不到保护将发生腐蚀；当阴极保护柜给套管提供的阴极保护电流过大时, 油水井外防腐层会发生析氢剥离，同时还不能满足现阶段长庆油田数字化建设发展的要求。
发明内容
本实用新型旨在针对上述现有技术所存在的缺陷和不足，提供一种油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜，本实用新型结构新颖，并实现了远程监控，做到真正的无人值守，保证了阴极保护系统控制参数的真实性，打雷闪电时不烧毁极保护系统；不需要瓷盘电阻器进行分流，运行效率高；不需要专门配电房，减少了初期投入费用；达到了油水井套管不被腐蚀而长期安全高效运行的目标。
本实用新型是通过采用下述技术方案实现的：
一种油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜，包括柜体，其特征在于：所述柜体内安装有监控仪表、脉宽调制开关直流电源和RTU模块三部分，其中：
所述脉宽调制开关直流电源，用于输出连续调控直流电压；
所述监控仪表，用于就地显示直流电压和电流，并通过标准RS485接口将采集的电压、电流和启停信号数据上传至RTU模块；
所述RTU模块，用于将接收到的电压、电流和启停信号数据通过无线方式传输到监控站内，实现远程监控。
所述脉宽调制开关直流电源为现有技术，如采用型号为SZH60—8的脉宽调制开关稳压电源。
所述监控仪表包括电压监控仪和电流监控仪。
RTU模块英文全称 Remote Terminal Unit，中文全称为远程终端控制系统。RUT具有的特点是：1：通讯距离较长 2：用于各种恶劣的工业现场 2：模块结构化设计，便于扩展。4：在具有遥信、遥测、遥控领域的水利，电力调度，市政调度等行业广泛使用。RTU 产品目前与无线设备，工业TCP/IP产品结合使用，正在发挥越来越大的作用。
工作原理如下：
本申请用工业级微电脑及电气元件组成的检测控制单元对自激振荡SZH60—8直流电源进行脉宽调控，输出连续调控直流电压，用监控表就地显示出控制直流电压和电流，并通过标准RS485接口将采集数据上传RTU模块，RTU模块再将上传数据和启停信号通过无线方式传输到井场数字化建设好的网络交换机位置，网络交换机位置增加1套无线接收装置，数据通过RJ45接口传输到交换机，然后通过已有网络传输回站内，实现远程监控。
与现有技术相比，本实用新型所达到的有益效果如下：
一、针对原来硅整流防蚀仪，采用瓷盘电阻器进行分流浪费电能严重，用调压器调电压冒火花不安全，分流柜电流相互牵制难以调整需要的电流情况。本申请采用脉宽调制开关直流电源，不需要瓷盘电阻器进行分流，运行效率高节能。
二、针对原来需要三个柜体控制，设备重达600公斤，建专门的配电房，搬运费力情况。本申请改成一个户外型柜体控制，占地面积小，120多公斤重量轻，不需要专门配电房，节省初投入费用。
三、针对原来不能和现场数字化生产运行平台对接情况，本申请能和现场数字化生产运行平台对接，实现远程监控油水井套管阴极保护的总电流、分支电流以及运行工况，并能连续记录一个多月历史数据，真正做到了无人值守，解决了现场管理跟不上大难题。
四、当遇见打雷闪电时，本申请远程可以关闭阴极保护防蚀柜，不被烧毁，事后可以远程启动阴极保护防蚀柜正常运行。
综上所述，油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜能解决上述存在的问题。直流控制电源采用高频脉宽调制技术，不需要瓷盘电阻器进行分流，运行效率高节能；一个柜体代替原来三个柜体占地面积小，改进成户外型，不需要专门配电房，120多公斤重量轻，和现场数字化生产运行平台对接，实现远程监控油水井套管阴极保护的总电流、分支电流以及运行工况，并能连续记录一个多月历史数据，真正做到了无人值守，解决了现场管理跟不上大难题。打雷闪电时，远程可以关闭阴极保护系统，不被烧毁，事后可以远程启动阴极保护系统运行。对提取阴极保护数据的真实性，建设长庆数字化油田，保护油水井套管不被长期腐蚀安全低能耗运行有着重要的意义。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明，其中：
图1为柜体内前门电压调节旋钮器和组合监控仪盘装示意图；
图2为柜体内部安装板上电器元器件布置示意图；
图3为柜体主视图；
图4为柜体俯视图。
图中标记：
1—柜体上顶盖；2—1～4号电压监控仪；3—1～4号电流监控仪；4—1～4号电压控制调控旋钮器；5—5～8号电压监控仪；6—5～8号电流监控仪；7—5～8号电压控制调控旋钮器；8—前门把手；9—柜体下底座；10—总开关、分开关、浪涌器、中间继电器等；11—1～4号开关直流电源；12—5～8号开关直流电源；13—数据采集模块、发射模块、远程启停模块；14—接线端子排；15—前面双开门外层玻璃门；16—后开门；17—柜体内部接线板。
具体实施方式
作为本实用新型的最佳实施方式，其包括柜体，所述柜体内安装有监控仪表、脉宽调制开关直流电源和RTU模块三部分，其中：所述脉宽调制开关直流电源，用于输出连续调控直流电压；所述监控仪表，用于就地显示直流电压和电流，并通过标准RS485接口将采集的电压、电流和启停信号数据上传至RTU模块；所述RTU模块，用于将接收到的电压、电流和启停信号数据通过无线方式传输到监控站内，实现远程监控。所述脉宽调制开关直流电源为现有技术，如采用型号为SZH60—8的脉宽调制开关稳压电源。所述监控仪表包括电压监控仪和电流监控仪。
并详细说明如下：
1、所述的前内门电压调节旋钮器和组合监控仪盘装示意图1，图1为前内门电压调节旋钮器和组合监控仪盘装示意图，1表示柜体的上盖，四周有透风窗，内部装有两个电风扇向外抽风用来降低柜体内部温度，尺寸宽为650mm，高为80mm，厚度为500mm；下部所述的为电压和电流监测显示窗口和电压调节旋钮器，2表示第一排功能控制单元：1～4号电压监控仪，面积为91mm×45mm，最上端距顶盖100 mm、距柜体左侧板38 mm，电压监控仪间距为20 mm。3表示第二排功能控制单元：1～4号电流监控仪，面积为91mm×45mm，上端距电压监控仪10 mm、距柜体左侧板38 mm，电流监控仪间距为20 mm；4表示第三排功能控制单元：1～4号电压监控仪电压调节旋钮器，上端距电流监控仪40 mm、距柜体左侧板83.5 mm，间距为111 mm；5表示第四排功能控制单元：5～8号电压监控仪，面积为91mm×45mm，上端距1～4号电压监控仪电压调节旋钮器40mm、距柜体左侧板38 mm，电压监控仪间距为20 mm。6表示第五排功能控制单元：5～8号电流监控仪，面积为91mm×45mm，上端距电压监控仪10 mm、距柜体左侧板38 mm，电流监控仪间距为20 mm；7表示第六排功能控制单元：5～8号电压调节旋钮器，上端距电流监控仪40 mm、距柜体左侧板83.5 mm，间距为111 mm；8表示柜体前门把手；9表示柜体底座，面积为650mm×500mm，高度为60mm。各部分分布均匀，协调设置。
2、柜体内部接线安装板上元器件布置示意图2，第一排10表示总开关、分开关、浪涌器、中间继电器等距上顶盖100mm；第二排11表示四个开关电源1～4模块距第一排10下端100mm，间距20 mm；第三排12表示四个开关电源5～8模块距第二排11开关电源模块下端100mm，间距20 mm；第四排13表示RTU模块、无线发射器、无线启停模块距第三排12开关电源模块下端100mm；第五排14表示接线端子上距第四排13 RTU模块、无线发射器、无线启停模块下端100mm，下距地座140mm。各部分分布均匀，协调安装。
3、本发明柜体正视和府视示意图3，所述的柜体为长方体结构，前面是双开门，后面是单开门，尺寸：宽为650 mm，高为1500 mm，深为500 mm。主要由上顶盖、下底座、前双开门、后开门、安装接线板以及底座上开有进出线孔的隔板组成的。柜体前内门为盘装式安装构造，门宽为500mm，高为1360mm，厚度为30mm，前外门为玻璃结构，宽为650mm，高为1500mm，厚度为30mm。后门宽为650mm，高为1440mm，厚度为30mm，安装接线板面积为1360mm×500mm。外形设计也符合人体工学原理，操作方便，功能齐全。
本申请在技术上实现了：
1、采用脉宽调制技术直流控制电源，不需要瓷盘电阻器进行分流，运行效率高节能。
2、改成一个户外型柜体控制，占地面积小，120多公斤重量轻，不需要专门配电房，节约初投入费用。
3、和现场数字化生产运行平台对接，实现远程监控油水井套管阴极保护的总电流、分支电流以及运行工况，并能连续记录一个多月历史数据，真正做到了无人值守，解决了现场管理跟不上大难题。
4、打雷闪电时，远程可以关闭阴极保护系统，不被烧毁，事后可以远程启动阴极保护系统正常运行。
为油田正常化生产提供了可靠的监控节能保护设备。
主要技术参数
1、工作环境：-20～+60℃，相对湿度≤85%。
2、工作电源：AC220V±10%,50Hz。
3、数字显示：四位0.36英寸数码管，最大显示0～9999。
4、显示精度：±0.5%。
5、输出最大直流电压：0～60VDC。
6、输出直流电压精度：±1%。
7、输出额定电流：80A。
8、输出过功率保护：110%～130%。
9、输出短路保护：有。
10、绝缘强度：输入对输出、输入对接地、输出对接地，在1.5KVAC/1min条件下，漏电流≤9mA，无闪烁、击穿。
11、RTU模块：将CPU、模拟量输入、开关量输入、开关量输出、通讯口等高度集成，保证RTU模块稳定可靠运行。
Claims (2)
1.一种油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜，包括柜体，其特征在于：所述柜体内安装有监控仪表、脉宽调制开关直流电源和RTU模块三部分，其中：
所述脉宽调制开关直流电源，用于输出连续调控直流电压；
所述监控仪表，用于就地显示直流电压和电流，并通过标准RS485接口将采集的电压、电流和启停信号数据上传至RTU模块；
所述RTU模块，用于将接收到的电压、电流和启停信号数据通过无线方式传输到监控站内，实现远程监控。
2.根据权利要求1所述的油水井套管防蚀阴极保护数字化远程监控柜，其特征在于：所述监控仪表包括电压监控仪和电流监控仪。
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