模擬鹽膏層環境套管電極電位變化曲線。
[0052] 符號的說明：
[0053] 1:石油套管；2,2'，2":測試粧；3、腐蝕介質；4、參比電極；5、高阻電壓表；6: 犧牲陽極（陽極短節形式）；7:檢測槽側壁；8 :檢測槽底部；9 :陽極短節的邊緣。
【具體實施方式】
[0054] 為使本實用新型的目的、技術方案和技術效果更加清楚，下面將結合本實用新型 具體實施例及相應附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，但W下 實施例不能理解為對本實用新型的可實施范圍的限定，基于本實用新型中的實施例，本領 域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用 新型保護的范圍。
[00巧]實施例1本實用新型的檢測裝置和腐蝕介質準備
[0056] 1)檢測裝置的準備
[0057] 參見圖1，所述裝置包括檢測槽，通過W下方式制成：檢測槽側壁7和檢測槽底部8 均為20mm厚的PP(聚丙締）塑料板，通過焊接形成尺寸為：24mX0.SmX0. 4m(長X寬X 高）的檢測槽；在檢測槽底部8設立固定裝置，例如套管支架，用于固定和支撐待檢測套管， 所述套管支架可W每隔1米放置一個；套管支架同樣采用20mm厚塑料板焊接而成，檢測槽 側壁7采用螺桿加強，可W每隔I米一組；同時可W對檢測槽底部8進行加厚處理，防止檢 測槽破裂；
[0058] 所述裝置還包括：由陽極短節形式的犧牲陽極6連接石油套管1和石油套管 1'(未顯示）形成的待檢測套管；所述待檢測套管通過上述套管支架固定在所述檢測槽底 部8 ;所述陽極短節形式的犧牲陽極6位于石油套管1'和石油套管1之間，并將石油套管1 和石油套管1'連通。
[0059] 所述石油套管1和石油套管1'均為符合API標準的套管，例如：外徑：177. 8mm、壁 厚：10. 36mm、長度：11. 36m，所述犧牲陽極6為陽極短節形式的國標侶陽極、國標鋒陽極或 侶合金，具體規格可W為：外徑201mm、長度：50cm的陽極短節。
[0060] 在所述石油套管1和石油套管r長度方向的外壁上間隔設置有多個測試粧（如 2,2'，2"未全部顯示）；所述測試粧的材質與所述石油套管的材質相同，所述測試粧與所 述石油套管的外壁通過焊接方式連接；
[0061] 所述裝置還包括：沒過該待檢測套管并低于所述測試粧頂端至少2cm的腐蝕介質 3,W及設置在所述檢測槽底部用于控制所述裝置溫度的控溫裝置；
[0062] 所述腐蝕介質為模擬井下腐蝕環境中的地層水、固井水泥環、軟泥層W及鹽膏層 中一種或多種。
[0063] 2)腐蝕介質制備
[0064] 2-1、模擬井下腐蝕環境中的地層水（簡稱模擬地層水）模擬地層水的制備，其主 要成分見表1，將表1中各成分溶于水混合，即得到礦化度為2. 8X102g/L的模擬地層水。
[0065] 表1模擬地層水主要組成成分
[0067] 2-2.模擬井下腐蝕環境中的軟泥層的準備：
[0068] 主要成分是黃±、河沙、碎石，各成分質量比為8 :1 :1，加水混合形成軟泥狀態。
[0069] 2-3.模擬井下腐蝕環境中的鹽膏層的準備：
[0070] 主要成分為化Cl(含量> 90wt% )，其余為小于lOwt%為鐘離子、儀離子、巧離子 等，可W分別由硝酸鐘，氯化儀，氯化巧來提供。用少量水溶解上述成分，最終制成的鹽膏層 中鹽呈過飽和的狀態，水高出析出的鹽2cm左右即可。
[0071] 2. 4固井水泥環
[0072] 固井水泥環的制備使用專業用于油井、氣井的固井工程的水泥，具有合適的密度 和凝結時間、較低的稠度、良好的抗沉降性W及可累性，并且固化后應具有良好的抗滲性、 穩定性和耐腐蝕性。
[0073] 實施例2采用本實用新型裝置，檢測犧牲陽極的電化學性能
[0074] 1、設定溫度為20。采用實施例1準備的裝置，其中所述檢測槽平行設置4個，分 別檢測1)模擬地層水、2)軟泥層、3)固井水泥環+模擬地層水、4)鹽膏層環境中犧牲陽極 的電化學性能，犧牲陽極材料為國標鋒陽極。
[00巧]2、檢測過程如下：
[0076] 所述腐蝕介質3分別為上述1) -4)所述的腐蝕介質；
[0077] 分別在所述石油套管1長度方向的外壁上距離所述陽極短節的邊緣50畑1、100cm、 200cm、300cm、500cm、800cm和1000 cm的位置處（例如圖3中0點右邊的測試點，0點代表 陽極短節所在位置），W及石油套管1'長度方向的外壁上距離所述陽極短節的邊緣50cm、 100cm、200cm、300cm、500cm處（例如圖3中0點左邊的測試點）焊接測試粧并連接測試導 線，所述測試導線用于連接測試粧與電化學測量裝置，例如高阻電壓表5 ;
[0078] 在倒入腐蝕介質后一周后，采用近參比法測量所述測試粧處的電極電位。使用的 參比電極4為化/化S〇4,每10天測量一次，試驗周期50天。
[0079] 3、4個檢測槽的檢測結果分別為
[0080] 電極電位隨測試粧距離變化曲線見圖3-6,圖3為20°C模擬地層水環境套管電極 電位變化曲線，圖4為2(TC模擬軟泥層環境套管電極電位變化曲線，圖5為2(TC模擬固井 水泥環+模擬地層水環境套管電極電位變化曲線，圖6為2(TC模擬鹽膏層環境套管電極電 位變化曲線。圖3-6中的橫坐標距離指的是測試點（即測試粧的設置位置）距離陽極短節 的距離。
[0081] 實施例3采用本實用新型裝置，檢測犧牲陽極的電化學性能
[00礎 1)設定溫度為80°C，采用實施例1制備的檢測槽，所述檢測槽平行設置4個，分別 檢測1)模擬地層水、2)軟泥層、3)固井水泥環+模擬地層水、4)鹽膏層環境中犧牲陽極的 電化學性能，犧牲陽極材料為侶合金。
[0083] 2)檢測過程同實施例2。
[0084] 3)4個檢測槽的檢測結果分別為圖7-10,圖7為80°C模擬地層水環境套管電極電 位變化曲線，圖8為8(TC模擬軟泥層環境套管電極電位變化曲線，圖9為8(TC模擬固井水 泥環+模擬地層水環境套管電極電位變化曲線，圖10為80°C模擬鹽膏層環境套管電極電位 變化曲線。圖7-10中橫坐標距離指的是測試點（即測試粧的設置位置）距離陽極短節的 距離。
[0085] 由實施例2-3的結果可知，采用模擬井下腐蝕環境評價套管犧牲陽極性能的試驗 方法分別在2〇°c，8(rc條件下，進行周期為50天的套管腐蝕試驗，試驗結果顯示：
[0086] (1)陽極短節處的電極電位最低，隨測試粧距陽極位置增大，電位升高，套管的頂 端位置電極電位最高，但< -0. 85V，達到保護設計要求；
[0087] 似隨腐蝕試驗持續時間增長，電極電位下降，陽極材料均勻溶解，沒有因溫度升 高出現純化、晶界偏析等現象；
[008引 做對比上述各組曲線，相同位置測試粧電極電位沒有明顯變化，陽極材料可滿足 20-80°C井底環境使用要求。
[0089] 實施例4本實用新型陽極短節對石油套管保護距離
[0090] 下面W20°C下模擬地層水的腐蝕介質為例，說明本實用新型陽極短節對石油套管 保護距離的計算過程：
[0091] 測定的各測試點處的電極電位值見表1。
[0092] 表 1
[0095] 將0~1000 cm之間的測試點依此設定為1#、2#、3#......7#，各測試點之間的電位 值見表2。
[0096] 表2各測試點之間電位降及平均電位降
[0097]
[0098] 根據公式
可推算陽極對套管的保護距離。
[0099] 式中套管表面上M，N兩點之間距離巧Ocm)上電位降的平均值為AVmw為 7. 036X10 ;
[0100] 套管的直徑D為177. 8mm;
[0101] 套管的壁厚d為10. 36mm;
[0102] 套管金屬的電阻率P。為9. 78X10Sq.m;
[010引套管最小保護電流密度Ia為lOmA/m2
[0104] 其中，套管金屬的電阻率P。可根據鋼型查常用材質電阻率表得知，iA查陰極保護 工程手冊得出。
[0105] 將上述值帶入公式中計算得到20°C模擬地層水的腐蝕介質下，所述陽極短節對石 油套管保護距離為39. 96m，通常設及要求的保護距離> 20m，可W看出該距離滿足保護設 計要求。
【主權項】
1. 一種在模擬井下套管外壁腐蝕環境中檢測犧牲陽極電化學性能的裝置，其特征在 于，包括： 檢測槽，以及由所述犧牲陽極連接至少一個石油套管所形成的待檢測套管，所述石油 套管長度方向的外壁上間隔設置有多個測試粧，所述測試粧的材質與所述石油套管的材質 相同，所述測試粧與所述石油套管的外壁通過焊接方式連接； 所述檢測槽內還容置有沒過該待檢測套管并低于所述測試粧頂端至少2cm的腐蝕介 質； 所述檢測槽底部還設置有用于控制所述裝置溫度的控溫裝置。2. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述待檢測套管通過設置在所述檢測槽 底部的固定裝置固定在所述檢測槽底部。3. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述犧牲陽極為國標鋁陽極、國標鋅陽極 或錯合金。4. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述犧牲陽極以陽極短節的形式設置在 所述套管上。5. 根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述檢測槽的材質為聚丙烯、玻璃鋼或耐 腐蝕金屬板。6. 根據權利要求4所述的裝置，其特征在于，所述測試粧分別在所述石油套管長度方 向的外壁上距離所述陽極短節邊緣5〇cm、100cm、200cm、300cm、500cm、800cm和1000 cm的位 置處設置。7. 根據權利要求1-6任一項所述的裝置，其特征在于，所述腐蝕介質為模擬井下腐蝕 環境中的地層水、固井水泥環、軟泥層或鹽膏層。
【專利摘要】本實用新型提供一種在模擬井下套管外壁腐蝕環境中檢測犧牲陽極電化學性能的裝置，所述裝置包括檢測槽，以及由所述犧牲陽極連接至少一個石油套管所形成的待檢測套管，所述石油套管長度方向的外壁上間隔設置有多個測試樁，所述測試樁的材質與所述石油套管的材質相同，所述測試樁與所述石油套管的外壁通過焊接方式連接；所述檢測槽內還容置有沒過該待檢測套管并低于所述測試樁頂端至少2cm的腐蝕介質，所述檢測槽底部還設置有用于控制所述裝置溫度的控溫裝置。本實用新型方案能在模擬井下套管外壁腐蝕環境中對犧牲陽極材料電化學性的準確測定，進而為確定所述犧牲陽極對石油套管的有效保護距離提供數據。
【IPC分類】C23F13/22
【公開號】CN204939618
【申請號】CN201520669690
【發明人】趙密鋒, 吳保玉, 常澤亮, 郭亮, 毛學強, 宋文文, 李巖, 袁靜, 王鵬, 黎真
【申請人】中國石油天然氣股份有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年8月31日