專利名稱：可更換的cp陽極的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于位于水下的裝備的陰極保護的陽極和用于對位于水下的裝備提供腐蝕保護的方法。適當的位于水下的裝備可包括用于例如海底烴流體抽取設施的井樹。
背景技術：
如眾所周知的那樣，待部署在水下的金屬裝備有被腐蝕的風險。為了保護該裝備，通常是在裝備附近提供電陽極(也稱為“犧牲陽極”)，從而對裝備提供陰極保護(CP)。這樣的陽極包括比裝備的金屬具有更大的負電化電勢的犧牲金屬材料，使得在被部署吋，陽 極的犧牲材料比裝備金屬更容易腐蝕。目前，被用作電陽極的犧牲材料的最普通的金屬材料包括鋁、鎂和鋅的合金，鋁和鋅適于在海底使用。雖然部署在海里的所有裝備都有受到這種腐蝕的風險，但是存在與部署在海床上的烴流體抽取設施(例如井樹)相關聯的特別的問題。這些是較大型的非常昂貴的結構，常常需要在原位達二十多年之久，而且如果發生腐蝕，可能存在重大的安全和環境問題。典型地，井樹設有U形鋁電陽扱，U形的“支腿”被焊接到樹上，以確保良好的電連續性。在圖I中示意性地顯示了這種典型的陽極。如所顯示的那樣，陽極包括鋁塊1，金屬支腿2從各個端部延伸。在使用中，將支腿2的自由端焊接到井樹上。目前的慣例是在制造階段將陽極焊接到樹構架(或其它結構、歧管、模板、出油基座等)上。這為CP系統提供良好的電連續性以便其高效地工作。所使用的陽極的數量/鋁的量根據樹的預計田開采壽命而變化。對于具有長的壽命的樹，這意味著需要許多陽極。例如，如果計算結果顯示對于二十年的田開采壽命將需要八個陽極，則將在車間里把所有的八個陽極焊接到樹構架(或其它結構)上。這種方法可使樹被密集地組裝，而且所以裝配進許多陽極可為困難的，并且此外可導致陽極必須比期望的更靠近易損區域。另外，陽極的布置是重要的——必須謹慎地考慮陽極位置，以最大程度地降低氫脆化的危險，以及優化陰極保護。
發明內容
本發明的目的是克服這些問題，以及使得能夠在裝備的使用年限的時期里對水下裝備(例如井樹)進行有效的陰極保護。請注意，在以下論述中以及實際上在權利要求中，用語“陽扱”用來表示包括犧牲材料的項目，而不是犧牲材料本身。通過利用可更換的電陽極來實現這個目的。在一個優選實施例中，適于借助于遙控潛水器(ROV)插入和移除這些陽扱。根據本發明的第一方面，提供了一種用于位于水下的裝備的陰極保護的陽極，包括支承本體；由支承本體固持的犧牲材料；以及用于可釋放地將陽極附連到裝備上的附連器件。
根據本發明的第二方面，提供了一種用于對位于水下的裝備提供腐蝕保護的方法，包括以下步驟提供用于裝備的陰極保護的陽扱，該陽極包括支承本體、由支承本體固持的犧牲材料，以及可釋放地將陽極附連到裝備上的附連器件；以及將陽極附連到裝備上。使用本發明的優點本發明提供了優于現有技術的多種優點，包括(但不限干)
i)各個陽極可比傳統陽極在樹上占用更少空間；ii)在樹處不是需要許多陽極，而是需要使用相對少的陽極，可按需要來更換這些陽極；iii)考慮到上面的i)和ii)，樹上有更多表面空間可用于其它目的；iv)由于按需要更換陽極，所以樹存在具有相當長的壽命的可能；V)不需要進行焊接；vi)由于陽極是模塊化的，所以降低了樹的總重量；vii)不需要從水面將各個陽極送入到樹。因為使用可更換的陽極意味著可通過ROV部署來將ー組陽極送入到海床。然后ROV可依次拾取各個陽扱，以如需要的那樣將其放置就位。這通過具有可涵蓋所有裝備(例如，例如在局部區域中的樹和歧管)的僅ー個部署行程而簡化了動作；以及viii)可在沒有水面操作的情況下，通過ROV來執行所有操作，即可在不良天氣中執行更換。可在例如樹檢查巡視期間執行更換。
現在將參照附圖來描述本發明，其中圖I示意性地顯示了用于在海底井樹處使用的已知的鋁電陽極； 圖2示意性地顯示了根據本發明的一個實施例的陽極的橫截面圖。
具體實施例方式在圖2中示意性地顯示了本發明的第一個實施例。這里，顯示了正好在部署到井樹4處之前的根據本發明的一個實施例的陽極3。陽極3設計成由ROV操縱，但是為了清楚，沒有顯示R0V。陽極3包括伸長的支承本體10，該支承本體10支承和固持犧牲材料5的質量。如所顯示的那樣，犧牲材料5沿周向模制在支承本體10的周圍。材料5例如可包括選自由鋁、鋅和鎂組成的組的材料，但是可使用其它材料。支承本體10的一個端部包括形成為漸縮凸出部6的部件。這成形成以便使得能夠與井樹4進行摩擦接合，這個摩擦接合導致陽極3在使用中固持在樹處。更具體而言，凸出部6是漸縮的，以便插入(“刺入”)和固持在設置在井樹4處的基本對應地成形的容座7內。漸縮幫助確保在陽極6和樹4之間保持電連續性。容座7是尤其適于固持陽極3的新裝置，在陽極部署之前，例如在制造期間，該裝置必須位于樹處。將容座7置于樹構架上的允許通過ROV來較簡單地部署的適當的位置處。大體上，容座將被定位在樹4的外部處，但是在其它實施例中，容座可被置于樹4的本體中，使得例如陽極3可從上面(例如通過頂部中的孔)或下面(例如使用水平軌道)插入到樹的本體中的容座中。需要摩擦來迫使凸出部6和容座7的表面合并，以及確保有良好的電接觸。一旦以摩擦的方式接合，諸如保持閂鎖件的鎖定機構(未顯示)就起作用來將陽極3固持在容座內。優選地,這個鎖定機構也將能夠由ROV促動。如本領域技術人員將理解的那樣，定位銷可具有較簡單較不受甲殼類動物損害的多種設計，例如螺紋布置或鎖定條/銷、閂鎖件。如上面所提到的那樣，陽極3設計成由ROV操縱。所以，陽極包括對ROV友好的抓握柄部8。如所顯示的那樣，柄部在凸出部6的遠端處安裝在支承本體上。陽極3還包括用于使得能夠選擇陽極的密度的浮力器件，在這種情況下，這包括位于支承本體10內的充有空氣的腔體9。因此，實際上，可認為支承本體10包括具有足以經受住安裝位置處的環境壓カ的強度的密封空心管。腔體的尺寸和/或填充材料優選經選擇以使陽極3在浮力上基本是中性(neutral)的。這提供多種優點，特別是用以安裝/更換陽極3的操作將更簡單且更成本有效。在大約一千米的深度之下(即密度躍層的深度)，水的密度不會隨深度的增加而較大地改變，但是依賴于安裝的深度來選擇合適的陽極浮力可為優選的。作為ー個備選方案，可使陽極比安裝處的海水的密度更大，使得在意外釋放的情況下，陽極將下沉到海底，以促進恢復。在實踐中，適當的安裝程序可為如下所述a)在ROV發射構架上裝載如需要的那樣多的陽極3，這樣的發射構架在現有技術中是已知的；b)通過ROV拾取發射構架，并且將其帶到需要的安裝位置；c)通過ROV將單獨的陽極3置于相應的井樹容座7中，以在凸出部6和容座7之間產生摩擦配合；d)接合強制鎖定機構，以更牢固地將陽極3固持在容座7中。當然，在初始安裝之后，在可插入新的陽極之前，舊的用盡的陽極將通過ROV移除。這將需要通過ROV來脫開強制鎖定機構。陽極將優選包括在使用ROV (或驅動器)和攝影機的定期檢查過程中。從而直觀檢查將確定何時必須進行更換。上面描述的實施例僅是示例性的，并且在本發明的范圍內的其它可能性和備選方案對本領域技術人員而言將是顯而易見的。例如，對于ー些裝置，浮力腔體9可填充有空氣之外的材料。例如，用固體材料填充腔體9可為優選的，使得支承本體更能夠經受住高的環境壓力，而不會過度變形。備選地，浮力器件可包括例如附連到支承本體上的浮箱。陽極可以可選地配備有簡單的電流/電壓監測器件來檢測CP保護何時降低到表明需要更換陽極的無法接受的水平。在這種情況下，電流/電壓監測器件可連接到井的狀態監測系統上。
權利要求
1.一種用于位于水下的裝備的陰極保護的陽極，包括 支承本體； 由所述支承本體固持的犧牲材料；以及 可釋放地將所述陽極附連到所述裝備上的附連器件。
2.根據權利要求I所述的陽極，其特征在于，所述附連器件包括用干與所述裝備進行摩擦接合的部件，所述摩擦接合導致所述陽極在使用中被固持在所述裝備處。
3.根據權利要求2所述的陽極，其特征在于，部件包括從所述支承本體漸縮的凸出部，以插入和固持在位于所述裝備處的容座內。
4.根據前述權利要求中的任一項所述的陽極，其特征在于，所述附連器件包括可釋放的強制鎖定機構。
5.根據前述權利要求中的任一項所述的陽極，其特征在于，所述陽極包括為由遙控潛水器操縱而特別設計的柄部。
6.根據權利要求5所述的陽極，其特征在于，所述柄部安裝在所述支承本體上。
7.一種陽極，包括用于使得能夠選擇陽極的密度的浮力器件。
8.根據權利要求7所述的陽極，其特征在于，所述浮力器件包括位于所述支承本體內的腔體。
9.根據權利要求8所述的陽極，其特征在于，所述腔體充有空氣。
10.根據前述權利要求中的任一項所述的陽極，其特征在于，所述犧牲材料包括由鋁、鋅和鎂組成的組中的ー個。
11.根據前述權利要求中的任一項所述的陽極，其特征在于，所述位于水下的裝備包括海底井樹。
12.一種用于對位于水下的裝備提供腐蝕保護的方法，包括以下步驟 提供用于所述裝備的陰極保護的陽極，所述陽極包括 支承本體、由所述支承本體固持的犧牲材料，以及用于可釋放地將所述陽極附連到所述裝備上的附連器件；以及 將所述陽極附連到所述裝備上。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，通過遙控潛水器的操縱來將所述陽極附連到所述裝備上。
14.根據權利要求12和13中的任一項所述的方法，其特征在于，所述陽極設有用于使得能夠選擇所述陽極的密度的浮力器件。
15.根據權利要求12至14中的任一項所述的方法，其特征在于，所述位于水下的裝備包括海底井樹。
全文摘要
本發明涉及可更換的CP陽極。一種用于位于水下的裝備的陰極保護的陽極包括支承本體、由支承本體固持的犧牲材料，以及可釋放地將陽極附連到該裝備上的附連器件。
文檔編號C23F13/18GK102677067SQ201210082468
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月16日 優先權日2011年3月17日
發明者R·貝爾 申請人:韋特柯格雷公司