CN204874749U - 一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，所述可调式直流开关电源供电系统，用于输出连续调控直流电压和电流；所述电流监控仪表和电压监控仪表，用于就地显示直流电压和电流，并通过标准RS485接口将采集的电压和电流数据上传至高度集成的RTU模块；所述高度集成的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，实现数字化远程监控。本实用新型结构新颖，并实现了数字化远程监控，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；用可调式直流开关电源供电系统代替硅整流供电系统，运行效率高。

Description

一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置

技术领域

本实用新型涉及防蚀仪及数字化远程监控设备，尤其涉及一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置。

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,油水井套管的腐蚀也日益严重,直接影响着油田的进一步开采。油水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100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防蚀仪，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；当阴极保护系统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

为了克服现有装置运行效率低、易腐蚀的问题，本实用新型提供一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，本实用新型结构新颖，并实现了数字化远程监控，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；用可调式直流开关电源供电代替硅整流电源供电，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。

本实用新型采用的技术方案为：

一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，包括柜体，柜体由上盖板、上面板、内面板、前面板、底板、侧板、上背板、下背板、安装版和下背板组成，所述柜体中部设置有隔板，所述隔板分别于上面板和侧板接触连接；上面板和内面板上设置有门锁；内面板上面均匀分布多个电压监控仪表、电流监控仪表和多个调电压的旋转电位器；所述侧板上设置有百叶窗，上面板下方设置有用来安装瓷盘电阻器的电阻器安装条，所述电阻器安装条两端固定在侧板上；

所述安装板上面用来安装开关电源模块和RTU模块，开关电源模块并联电连接有电压监控仪表，电压监控仪表电连接RTU模块，RTU模块电连接电流监控仪表，所述RTU模块通过无线发射器连接监控站。

所述上背板和下背板上设置有散热孔。

所述监控仪表包括电压监控仪和电流监控仪，所述电压监控仪表为4个，电流监控仪表为8个，所述4个电压监控仪表位于8个电流监控仪表上方。

所述开关电源模块为四个可调式直流开关电源，型号为SZH60—18，输入电压为AC220V±20%，输出最大电压为60V,额定电流为18A。

调电压的旋转电位器为四个，所述调电压的旋转电位器位于电流监控仪表的下方。

本实用新型的有益效果为：

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，本实用新型中运行效率高节能。

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。本实用新型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，本实用新型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，本实用新型远程可以关闭阴极保护防蚀装置，不被烧毁，事后可以远程启动阴极保护防蚀装置正常运行。

下面将结合说明书附图对本实用新型作进一步的详细说明。

附图说明

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为柜体侧视示意图。

图3为柜体后视图。

图4为本实用新型工作原理图。

图中标记：

1、上盖板；2、上面板,3、隔板,4、内面板；5、前面板,6、底板；7、侧板；8、百叶窗；9、瓷盘电阻器安装条；10、上背板；11、安装板；12、下背板；13、柜体；14、门锁；15、电流监控仪表；16电压监测仪表；17、调电压的旋转电位器。

具体实施方式

为了克服现有装置运行效率低、不安全和不能数字化远程监控等问题，本实用新型提供如图1、图2、图3、图4所示的一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，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。

一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，包括柜体13，柜体13由上盖板1、上面板2、内面板4、前面板5、底板6、侧板7、上背板10、下背板11、安装版11和下背板12组成，其特征在于：所述柜体13中部设置有隔板3，所述隔板3分别于上面板2和侧板7接触连接；上面板2和内面板4上设置有门锁14；内面板4上面均匀分布多个电压监控仪表16、电流监控仪表15和多个调电压的旋转电位器17；所述侧板7上设置有百叶窗8，上面板2下方设置有用来安装瓷盘电阻器的电阻器安装条9，所述电阻器安装条9两端固定在侧板7上；

所述安装板11上面用来安装开关电源模块和RTU模块，开关电源模块并联电连接有电压监控仪表16，电压监控仪表16电连接RTU模块，RTU模块电连接电流监控仪表15，所述开关电源模块用于输出连续调控直流电压；所述电压监控仪表16和电流监控仪表15，用于就地显示直流电压和电流，并通过RS485接口将采集的电压、电流数据上传至RTU模块；所述RTU模块接收电压监控仪表16和电流监控仪表15显示的电压、电流和启停信号数据通过无线方式传输到监控站内，实现数字化远程监控。

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，前面是双开门，后面是双开门，尺寸：宽为700mm，高为1780mm，深为400mm。主要由上顶盖、下底座、前双开门、后双开门、安装接线板以及底座上开有进出线孔的隔板组成的。柜体前上门门宽为700mm，高为700mm，厚度为30mm，柜体前内下门为盘装式安装构造，门宽为500mm，高为740mm，厚度为30mm，后上门门宽为700mm，高为700mm，厚度为30mm，后下门宽为500mm，高为740mm，厚度为30mm，安装接线板面积为650mm×900mm。外形设计符合人体工学原理，操作方便，功能齐全。上盖板1面积为700mm×80mm；上面板2面积为700mm×700mm,上面有门锁；隔板3面积为700mm×30mm；内面板4面积为700mm×910mm，上面有4个电压监控仪、8个电流监控仪和4个电压调节旋钮器，均匀分布，距隔板3为100mm；电压监控仪在电流监控仪上，面积为91mm×45mm，间距为45mm；电流监控仪在电压监控仪下，面积为91mm×45mm，间距为45mm，电压调节旋钮器距电流监控仪为50mm，各部分均匀分布；前面板5面积为700mm×970mm,上面有门锁；底板6面积为700mm×30mm；侧板（2件）7面积为700mm×400mm，百叶窗8面积为170mm×170mm，安装台湾卡固175风扇；电阻器安装条（6件）9安装距上面板80mm，用来安装8个瓷盘电阻器；上背板10面积为700mm×700mm，上面开散热孔散热的；安装板11面积为700mm×910mm，上面用来安装开关电源模块RTU模块、空开、接线端子、无线发射器、无线启停模块和防雷设备，各部分分布均匀，协调安装；下背板12面积为700mm×910mm，上面开散热孔散热的。

RTU模块英文全称RemoteTerminalUnit，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。

本实施例中，所述上背板10和下背板12上设置有散热孔。

所述监控仪表包括电压监控仪和电流监控仪，所述电压监控仪表16为4个，电流监控仪表15为8个，所述4个电压监控仪位于8个电流监控仪上方。

所述开关电源模块为四个可调式直流开关电源，型号为SZH60—18，输入电压为AC220V±20%，输出最大电压为60V,额定电流为18A。

调电压的旋转电位器17为四个，所述调电压的旋转电位器17位于电流监控仪表15的下方。

用工业级微电脑及电气元件组成的检测控制单元对四个SZH60—16开关电源模块进行控制输出连续调控直流电压，直流供电系统正端与深井接地阳极连接，瓷盘电阻器另一端和被保护的油水井单井套管和瓷盘电阻器一端相连，瓷盘电阻器另一端和电流监控仪15一端相连，电流监控仪表15另一端和直流供电系统的负极相连，构成一控制回路，电压监控仪表16并联在直流供电系统两端监控电压，通过开关电源模块外接电位器可以调整直流输出大小，改变保护回路中的电流，瓷盘电阻器也可以改变保护电流的大小值。柜体里面装有8个瓷盘电阻器，通电可以对1～8个油水井套管防蚀进行阴极保护，每个油水井需要供电电流一般为4A，井口保护电位为-1.4V～-1.0V,井间电位差小于250mV。所述电流监控仪表15和电压监控仪表16，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RS485接口；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，实现数字化远程监控。

实施例2：

基于实施例1的基础上，如图4，开关电源模块通过一根导线16m²导线与阳极井连接；开关电源模块并联电连接有电压监控仪表16，电压监控仪表16电连接RTU模块，RTU模块电连接电流监控仪表15，所述开关电源模块用于输出连续调控直流电压；所述电压监控仪表16和电流监控仪表15，用于就地显示直流电压和电流，并通过RS485接口将采集的电压、电流数据上传至RTU模块；所述RTU模块接收电压监控仪表16和电流监控仪表15显示的电压、电流和启停信号数据通过无线方式传输到监控站内，实现数字化远程监控。

电压监控仪表电连接瓷盘电阻器，瓷盘电阻器电连接保护油水井管套，这样直流电源给被保护油水井套管金属通以阴极极化电流，使油水井套管金属表面阴极极化，当极化电位大于或等于腐蚀电池的开路电位时，油水井套管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。

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：72A。

8、输出过功率保护：110%～120%。

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。

综上所述，油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置能解决上述存在的问题。直流供电系统采用高频脉宽调制技术，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，实现数字化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。

Claims (5)

1.一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，包括柜体（13），柜体（13）由上盖板（1）、上面板（2）、内面板（4）、前面板（5）、底板（6）、侧板（7）、上背板（10）、下背板（11）、安装版（11）和下背板(12)组成，其特征在于：所述柜体（13）中部设置有隔板（3），所述隔板（3）分别于上面板（2）和侧板（7）接触连接；上面板（2）和内面板（4）上设置有门锁（14）；内面板（4）上面均匀分布多个电压监控仪表（16）、电流监控仪表（15）和多个调电压的旋转电位器（17）；所述侧板（7）上设置有百叶窗（8），上面板（2）下方设置有用来安装瓷盘电阻器的电阻器安装条（9），所述电阻器安装条（9）两端固定在侧板（7）上；

所述安装板（11）上面用来安装开关电源模块和RTU模块，开关电源模块并联电连接有电压监控仪表（16），电压监控仪表（16）电连接RTU模块，RTU模块电连接电流监控仪表（15），所述RTU模块通过无线发射器连接监控站。

2.根据权利要求1所述的一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，其特征在于：所述上背板（10）和下背板（12）上设置有散热孔。

3.根据权利要求1所述的一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，其特征在于：所述监控仪表包括电压监控仪和电流监控仪，所述电压监控仪表（16）为4个，电流监控仪表（15）为8个，所述4个电压监控仪位于8个电流监控仪上方。

4.根据权利要求1所述的一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，其特征在于：所述开关电源模块为四个可调式直流开关电源，型号为SZH60—18，输入电压为AC220V±20%，输出最大电压为60V,额定电流为18A。

5.根据权利要求1所述的一种油水井套管防蚀阴极保护及数字化远程监控装置，其特征在于：调电压的旋转电位器（17）为四个，所述调电压的旋转电位器（17）位于电流监控仪表（15）的下方。