抽油杆牺牲阳极保护距离的计算

(4) IR 压降法测量结果如下式计算 :
I=
△VMN
RLMN
(2)
式中 : I —管内所需的保护电流 ,A;
△VMN —在长度为 LMN米的管道上测量出的电
压降平均值 ,V;
R —单位长度管道纵向电阻 ,Ω/m;
LMN —MN 两测点间距离 ,m。 2.3 单位长度管道纵向电阻计算[1]
ρ
0
图 1 仪表连接示意图
(1) 在欲测管道上选择两个测试点 M,N;
(2) 用钢尺量出两测点之间的距离 LMN ;
(3) 按 图 1 接 线 , 读 出 MN 两 点 间 的 电 压 降
△V 。对于稳定的管内电流每 1 分钟读数一次 ,共
测 15 分钟 。读数记录于专用表格中 ,并计算出电
压平均值 △VMN ;
I = S ·Js =πDLJs 式中 : I —管道保护电流 ,A;
S —管道的表面积 ,m2 ; D —管道直径 ,mm; L —管道长度 ,m; Js —管道最小保护电流密度 ,mA/m2 。 2.2 所需保护电流测试 利用 IR 压降法可测出被保护管道所需的保护 电流 I, 仪表连接如图 1 所示 。
摘要 :据文留油田 2002 年统计 ,全年抽油井共出现设备故障 498 井次 ,其中因杆节箍出现断 、脱事故占 70.7% 。2003 年采用牺牲阳极扶正短节措施后 ,使泵检周期延长了 35 天 。经计算 ,锌铝合金阳极的保护距离 为 15.4m, 从而使抽油杆得到了有效保护 。
关键词 :抽油杆 阴极保护 锌铝合金阳极 保护电流 中图分类号 : TE933.2 文献标识码 :B 文章编号 :1007-015X (2004) 03-0037-02
No . 1 Oil Production Plant of Zhongyuan Oil Field ( Puyang , Henan 457172)
Abstract AsseenfromthestatisticsofWenliuOilField,498equipmenttroublesoccurredintheoilwellin2002,inwhichthebreaking andslippingaccidentsofhoopsandjointsoftherodaccountedfor70.7%.Whenthesacrificinganodewasappliedin2003,theturnaround ofthepumpswasextendedby35days.TheprotectionlengthoftheZn-Alalloyanodeof15.4metershaseffectivelyprotectedthesucker rod. Keywordssuckerrod,cathodicprotection,Zn-Alalloyanode,Protectionelectriccurrent
采取下述办法可减少事故发生 : (1) 加强质量 管理 ,应用 JFX —1 抽油杆超声波自动检测系统进 行检测 ,杜绝不合格杆下井 ; (2) 提高作业质量 ,杜 绝人为因素造成事故 ; (3) 严格按 API 标准认真优 化杆柱组合和确定生产参数 ; (4) 增强杆的抗拉 、抗 疲劳强度 。抽油杆在井筒环境下的复杂受力情况 和发生的偏磨 (偏磨广义讲也是腐蚀 ,属于腐蚀中 的磨蚀现象) 腐蚀现象是不以人的意志为转移的 。 文留油田通过 20 多年的生产开发目前已处于“高
1 抽油杆腐蚀概况 管道的阴极保护分为外加电流阴极保护和牺
牲阳极阴极保护 。管道阴极保护距离有一个成熟 的公式可以计算 。管道是空心的管子 ,但对于象抽 油井上的抽油杆这种实心管 (杆) 应用牺牲阳极保 护及其保护距离的计算 ,就笔者检索所知还没有资 料涉及 。抽油井采油是世界各大油田较为常见 、也 是较为主要的采油方式之一 。因此 ,重视对抽油杆 的保护就显得至关重要 。
被保护管道所需保护电流可通过下式计算 :
收稿日期 :2003-09-26; 修稿日期 :2004-04-02 。 作者简介 :冉箭声 ,男 ,1996 年毕业于管道职工学院防腐蚀 专业 ,工程师 。目前从事油田化学及防腐蚀工作 。
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据 2002 年文留油田作业调查统计 ,全年抽油 井事故发生 498 井次 ,其中因抽油杆节箍出现断 、 脱事故的总数为 352 井次 ,占抽油井事故总数的 70.7% 。抽油杆节箍处易断原因主要有以下几个 方面 : (1) 抽油杆材质的缺陷 ; (2) 抽油杆在井筒内 受复杂拉伸压缩交变应力的作用 ; (3) 杆偏磨腐蚀 严重 。造成杆脱的主要原因是 : (1) 抽油杆下井时 上扣扭矩不够 ; (2) 杆柱组合或生产参数不合理 ; (3) 杆柱固有的工作特性所致 ; (4) 抽油杆节箍处存 在严重的偏磨 、腐蚀现象 。
2 抽油杆牺牲阳极保护 抽油杆牺牲阳极保护采用了扶正短节 ,即将抽
油杆节箍适当加长 ,然后在节箍加长空间内装填锌 铝合金牺牲阳极块 ,同时利用尼龙扶正器解决偏磨 问题 。参考管道阴极保护距离的计算方法 ,推导出 了抽油杆牺牲阳极保护距离的计算公式 ,并供专家 学者指正 Байду номын сангаас 2.1 所需保护电流计算
应用技术 石 油 化 工 腐 蚀 与 防 护
Corrosion&ProtectioninPetrochemicalIndustry
2004,21
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抽油杆牺牲阳极保护距离的计算
冉箭声 白忆平 史庆建 王荣军 娄秀娥
(中原油田采油一厂 ,河南 濮阳 457172)
保护距离达 15.4m, 因此能够很好地起到保护抽油
杆的作用 。
3 结束语 油井抽油杆的牺牲阳极保护技术国内外鲜有
报道 ,采用牺牲阳极扶正短节措施后 ,对减少抽油 杆的腐蚀 、延长其使用寿命有重要作用 。
参考文献 1 唐明华. 油气管道阴极保护. 北京 :石油工业出版社 ,1986.62
CalculationofProtectionLengthofSacrificingAnodesforSuckerRod Ran Jiansheng , Bai Yiping , Shi Qingjian , Wang Qingjun , Lou Xiu , e
R=
(3)
π( D - T) T
式中 : R —单位长度管道纵向电阻 ,Ω/m 。
D —管道外径 ,mm;
T —管道壁厚 ,mm;
ρ—管道金属的电阻率 ,Ω·mm2/m 。 0
由三式换算得出下式 :
L=
△VMN ( D - T) ρ0DJsL MN
T
抽油杆相当于管壁厚度与管直径相等的特殊
管子 ,即 D=T, 则上式可变为 :
L =ρ△0JsVLMMNN
(4)
上式中管子无论空心 、实心 ,ρ0 是一个定值 ,
它只与管的材质有关 。金属的电阻率ρ0 可根据使
用的不同钢型查表得知 ; △VMN , LMN 可利用抽油井
作业时进行测定得知 ;管道最小保护电流密度 Js
根据所处环境 ,取 50～100μA/m 2 。
应用 (4) 式可计算出 ,锌铝合金牺牲阳极块的
温 、高矿化度 、高含水”及伴生有 CO2 ,H2S 气体和细 菌等介质的恶劣环境 (井温 90～120 ℃,矿化度 30 ～170g/L, 综合含水 77.1%,SRB 细菌含量 10～104 个/mL,Cl - 含量 40～120g/L ) ,产出水 pH 值为 5.0 ～6.5 (呈弱酸性) ,再加上杆节箍处应力集中以及 材质缺陷等因素 ,从而造成抽油杆断裂和脱扣 。据 2002 年文留油田统计 ,全年发生杆断 、脱扣事故的 352 井次中 ,因杆节箍腐蚀造成的有 274 井次 ,占全 年抽油井事故作业总数的 55% 。因此 ,于 2003 年 初研制应用了抽油杆牺牲阳极扶正短节 。2003 年 1～4 月份共在 68 口偏磨腐蚀严重的抽油井上进 行了应用 ,平均检泵周期较过去延长了 35 天 ,经济 效益显著 。