[发明专利]一种注水井套管内壁牺牲阳极保护方法

权利要求书

1.一种注水井套管内壁牺牲阳极保护方法，套管中设置油气管，其特征在于，油气管外壁设置牺牲阳极材料，牺牲阳极材料连接导电装置，当油气管与套管之间的液体使得导电装置中的可溶合金溶解完毕后，导电装置接触套管内壁，牺牲阳极材料与套管的电路导通，实现对套管内壁的保护；

其中，油气管和套管之间设置牺牲阳极保护装置，所述牺牲阳极保护装置包括牺牲阳极材料(1)、导电装置；牺牲阳极材料(1)固定连接至少一个导电装置，牺牲阳极材料(1)为管状结构，油气管(8)外壁套接牺牲阳极材料(1)，油气管(8)与牺牲阳极材料(1)为绝缘连接；所述导电装置包括导电连杆(3)、可溶合金(5)、螺旋弹簧(2)和导电弹簧(6)，所述牺牲阳极材料(1)固定连接一对螺旋弹簧(2)的一端，一对螺旋弹簧(2)包括两个螺旋弹簧(2)，螺旋弹簧(2)的另一端固定连接导电连杆(3)的一端，两个导电连杆(3)的另一端通过可溶合金(5)固定连接，螺旋弹簧(2)为压缩状态；所述导电连杆(3)的长度大于油气管(8)外壁与套管(4)内壁的距离，一对螺旋弹簧(2)之间设置有两个导电弹簧(6)，每个螺旋弹簧(2)附近设置一个导电弹簧(6)，导电弹簧(6)的两端分别连接牺牲阳极材料(1)、导电连杆(3)；螺旋弹簧(2)、导电弹簧(6)在可溶合金(5)未溶解之前为压缩状态，可溶合金(5)溶解后，螺旋弹簧(2)、导电弹簧(6)为伸长状态，导电连杆(3)的端部接触套管(4)内壁；在螺旋弹簧(2)、导电弹簧(6)从压缩状态向伸长状态转变时，导电弹簧(6)的弹力小于螺旋弹簧(2)的弹力；所述导电连杆(3)、螺旋弹簧(2)、导电弹簧(6)与牺牲阳极材料(1)的材料相同；所述可溶合金(5)的成分为86wt％Mg、6wt％Zn、5wt％Ca、1wt％Ni、1wt％Cu和1wt％Fe。

2.根据权利要求1所述的一种注水井套管内壁牺牲阳极保护方法，其特征在于，所述牺牲阳极材料的材料、尺寸、个数、净重的确定方法如下：

(1)选定牺牲阳极材料为Al-Zn-In系合金；

(2)计算得到牺牲阳极材料电流量，确定牺牲阳极材料的使用寿命，计算得到牺牲阳极材料的净重，进一步获得牺牲阳极材料的尺寸；

(3)计算得到牺牲阳极材料的个数；

(4)根据套环内壁的保护面积，均匀设置牺牲阳极保护装置。

3.根据权利要求2所述的一种注水井套管内壁牺牲阳极保护方法，其特征在于，所述牺牲阳极材料电流量的计算公式为支架式牺牲阳极材料接水电阻按照计算，式中

式中：I_f-每支牺牲阳极材料发生电流的数值，单位为安培A；

ΔE-牺牲阳极材料驱动电位的数值，单位为伏特V；

R-牺牲阳极材料接水电阻的数值，单位为欧姆Ω；

ρ-介质电阻率的数值，单位为欧姆厘米Ω·cm；

L-牺牲阳极材料长度的数值，单位为厘米cm；

r-牺牲阳极材料截面当量半径的数值，单位为厘米cm；

C-牺牲阳极材料截面周长的数值，单位为厘米cm。

4.根据权利要求2所述的一种注水井套管内壁牺牲阳极保护方法，其特征在于，所述牺牲阳极材料的净重获得可根据获得，其中I_m＝(0.6～0.8)I_f，

式中：Y-牺牲阳极材料设计寿命的数值,单位为年a；

Q-牺牲阳极材料实际电容量的数值，单位为安培小时每千克A·h/kg；

G-每支牺牲阳极材料净重的数值，单位为千克kg；

I_m-每支牺牲阳极材料平均发生电流的数值，单位为安培A；

1/K-牺牲阳极材料利用系数，取值0.85。

5.根据权利要求2所述的一种注水井套管内壁牺牲阳极保护方法，其特征在于，所述牺牲阳极材料的个数按照计算，式中

式中：I-保护电流的数值，单位为安培A；

i_n-被保护管道内各种材质及不同表面状态下的保护电流密度的数值，单位为毫安每平方米mA/m²；

S_n-被保护管道内不同表面状态浸水面积的数值，单位为平方米m²。