本發(fā)明屬于油田開采設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置。

背景技術(shù)：

除油器是油田開發(fā)油氣水集輸處理工藝中的重要設(shè)備之一，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且處理的介質(zhì)腐蝕性強(qiáng)，工況差異大，在力學(xué)和復(fù)雜電化學(xué)腐蝕的共同作用下，其內(nèi)腔的金屬腔壁會(huì)被腐蝕以至于嚴(yán)重縮短除油器的使用壽命。如果除油器腐蝕失效問(wèn)題頻繁發(fā)生，造成除油器功能不能有效發(fā)揮，不僅直接影響了所在油、氣、水集輸處理系統(tǒng)正常生產(chǎn)運(yùn)行，同時(shí)也增加現(xiàn)場(chǎng)操作人員管理難度，穿孔造成的油、氣、水漏出會(huì)影響安全生產(chǎn)運(yùn)行以及帶來(lái)環(huán)境污染隱患，同時(shí)也由于除油器頻繁維修增加了操作人員的工作量和生產(chǎn)運(yùn)行成本。

現(xiàn)有技術(shù)中防止除油器腐蝕通常采用的措施有三種：一是內(nèi)涂層防護(hù)技術(shù)；二是緩蝕劑防護(hù)技術(shù)。然而在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，由于除油器內(nèi)部的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，這兩種措施的防腐蝕效果均不佳，因此亟需一種能夠更有效地防止除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁被腐蝕的裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置，能夠更有效地防止除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁被腐蝕，從而加強(qiáng)對(duì)除油器的防護(hù)效果。

本發(fā)明提供一種用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置，其包括：輔助陽(yáng)極，設(shè)置在所述除油器的內(nèi)腔中，并能與所述內(nèi)腔中的液體相接觸；直流電源，其正極與所述輔助陽(yáng)極相連，而其負(fù)極與所述除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁相連；在所述直流電源的作用下，所述除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁發(fā)生還原反應(yīng)，而所述輔助陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。

優(yōu)選地，所述除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁的保護(hù)電位為-1.5～-0.85v，保護(hù)電流密度為20～50ma/m²。

優(yōu)選地，所述直流電源包括恒電位儀，在所述除油器的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有能與所述內(nèi)腔中的液體相接觸的參比電極，所述恒電位儀的參比接線端與所述參比電極相連，而其零位接線端與地面相連。

優(yōu)選地，所述輔助陽(yáng)極的形狀為管狀，且所述輔助陽(yáng)極被設(shè)置成沿著所述除油器內(nèi)液體的流動(dòng)方向延伸。

優(yōu)選地，所述輔助陽(yáng)極的材質(zhì)為鎂合金。

優(yōu)選地，所述輔助陽(yáng)極的數(shù)量是多個(gè)。

優(yōu)選地，所述參比電極的材質(zhì)為ag或agcl。

優(yōu)選地，還包括連接所述恒電位儀的正極接線端與所述輔助陽(yáng)極的陽(yáng)極電纜、連接所述恒電位儀的負(fù)極接線端與所述除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁的陰極電纜、連接所述恒電位儀的參比接線端與所述參比電極的參比電纜和連接所述恒電位儀的零位接線端與地面的零位電纜；所述除油器的內(nèi)部設(shè)有固定所述陽(yáng)極電纜、陰極電纜和參比電纜的電纜線固定樁。

優(yōu)選地，還包括防爆接線箱，所述恒電位儀的各接線端均通過(guò)所述防爆接線箱與所述除油器的內(nèi)部或地面相連。

根據(jù)本發(fā)明的用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置，通過(guò)設(shè)置直流電源和輔助陽(yáng)極，并以輔助陽(yáng)極為陽(yáng)極，以除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁為陰極，構(gòu)成供電回路，迫使電流由除油器中的液體流向需要被保護(hù)的除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁。在此過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電源的輸出電流和輸出電壓的大小，使得金屬腔壁的電位一直處在低于周圍環(huán)境的狀態(tài)下，這樣除油器的內(nèi)腔的腔壁就不會(huì)因?yàn)槭ル娮佣l(fā)生腐蝕。因此，本發(fā)明的用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置能夠有效地防止除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁被腐蝕，延長(zhǎng)了除油器的使用壽命，在油田開發(fā)油氣水集輸處理生產(chǎn)工藝中具有廣闊的應(yīng)用前景。另外，該用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入成本低，便于廣泛地推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。附圖中，各元件或部分并不一定按照實(shí)際的比例繪制。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1、除油器；2、輔助陽(yáng)極；3、直流電源；4、參比電極；5、陽(yáng)極電纜；6、陰極電纜；7、參比電纜；8、零位電纜；9、防爆接線箱；10、電纜線固定樁；31、恒電位儀。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，因此只作為示例，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置包括：輔助陽(yáng)極2，設(shè)置在除油器1的內(nèi)腔內(nèi)，并能與內(nèi)腔中的液體相接觸；直流電源3，其正極與輔助陽(yáng)極2相連，而其負(fù)極與除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁。直流電源的負(fù)極也可以與除油器內(nèi)腔的易腐蝕金屬構(gòu)件相連，實(shí)現(xiàn)金屬構(gòu)件的防腐蝕。另外，此處所謂的直流電源是指能夠向輔助陽(yáng)極2和除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁提供直流電的裝置。在直流電源3的作用下，除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，而輔助陽(yáng)極2發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明的用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置，通過(guò)設(shè)置直流電源3和輔助陽(yáng)極2，并以輔助陽(yáng)極2為陽(yáng)極，以除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁為陰極，構(gòu)成供電回路，迫使電流由除油器1中的液體流向需要被保護(hù)的除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁。在此過(guò)程中，通過(guò)調(diào)節(jié)直流電源3的輸出電流和輸出電壓的大小，使得金屬腔壁的電位一直處在低于周圍環(huán)境的狀態(tài)下，這樣除油器1的內(nèi)腔的腔壁就不會(huì)因?yàn)槭ル娮佣l(fā)生腐蝕。因此，本發(fā)明的用于除油器1的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置能夠有效地防止除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁被腐蝕，延長(zhǎng)了除油器1的使用壽命，在油田開發(fā)油氣水集輸處理生產(chǎn)工藝中具有廣闊的應(yīng)用前景。另外，該用于除油器1的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投入成本低，便于廣泛地推廣應(yīng)用。

在對(duì)除油器實(shí)施陰極保護(hù)的過(guò)程中，保護(hù)電位和保護(hù)電流密度是兩個(gè)非常重要的參數(shù)。保護(hù)電位是使除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁腐蝕停止或可忽略時(shí)的電位值。陰極保護(hù)的效果與保護(hù)電位值直接相關(guān)，而保護(hù)電位與除油器的內(nèi)腔的材質(zhì)以及除油器內(nèi)液體的組成、溫度、濃度等因素有關(guān)。保護(hù)電流密度是指使除油器的內(nèi)腔的金屬腔壁的腐蝕降低至最小程度時(shí)，單位面積上所需的外加保護(hù)電流的大小。保護(hù)電流密度也與除油器1的內(nèi)腔的材質(zhì)以及除油器內(nèi)液體的組成、濃度、溫度等因素有關(guān)。保護(hù)電流密度過(guò)小，則起不到保護(hù)的作用，而過(guò)大也會(huì)造成金屬腐蝕速度加快。在本實(shí)施例中，選定除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁的保護(hù)電位為-1.5～-0.85v，保護(hù)電流密度為20～50ma/m2。經(jīng)發(fā)明人多次實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁的保護(hù)電位和保護(hù)電流密度在上述范圍內(nèi)時(shí)，除油器的防腐蝕效果最好。

上述直流電源3設(shè)備可以包括能夠?qū)⒔涣魇须娹D(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姷恼髟O(shè)備、熱電發(fā)生器、密閉循環(huán)蒸汽發(fā)電機(jī)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池或大容量蓄電池等，而能夠?qū)⒔涣魇须娹D(zhuǎn)換為直流電的整流設(shè)備包括整流器、恒電位儀、恒電流儀等。

在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，直流電源3包括恒電位儀31，在除油器1的內(nèi)腔內(nèi)設(shè)有能與內(nèi)腔中的液體相接觸的參比電極4，恒電位儀31的參比接線端與參比電極4相連，而其零位接線端與地面相連。其中，由于ag和agcl具有高溫穩(wěn)定性以及優(yōu)良的電化學(xué)穩(wěn)定性，參比電極4的材質(zhì)選擇為ag或agcl。在實(shí)際的操作過(guò)程中，需要將恒電位儀31的各個(gè)接線端接好后，打開恒電位儀31，并將保護(hù)電位和根據(jù)保護(hù)電流密度換算后的保護(hù)電流值作為給定控制信號(hào)輸入恒電位儀31。恒電位儀31的工作原理為：將輸入恒電位儀31內(nèi)的給定控制信號(hào)的電位值和經(jīng)阻抗變換器隔離后的參比電極4的電位值一起送入比較放大器中，經(jīng)高精度、高穩(wěn)定性的比較放大器比較放大后，輸出誤差控制信號(hào)，將此信號(hào)送入移相觸發(fā)器，移相觸發(fā)器根據(jù)該信號(hào)的大小，自動(dòng)調(diào)節(jié)脈沖的移相時(shí)間，通過(guò)脈沖變壓器輸出觸發(fā)脈沖調(diào)整極化回路中可控硅的導(dǎo)通角，改變輸出電壓、電流的大小，使得除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁的電位值等于給定控制信號(hào)中的電位值。另外，恒電位儀31還具有運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)切換功能，當(dāng)無(wú)法進(jìn)行恒電位控制時(shí)(如參比電極4回路開路)，恒電位儀31會(huì)自動(dòng)從恒電位工作狀態(tài)切換到恒電流工作狀態(tài)，使得輸出電流值等于給定控制信號(hào)中的保護(hù)電流值。通過(guò)使用恒電位儀31，無(wú)需手動(dòng)控制，也無(wú)需設(shè)置其它的電流、電壓控制裝置，就能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制，使得除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁的電位值處于保護(hù)電位的范圍內(nèi)，操作簡(jiǎn)單，且運(yùn)行成本較低。

在本實(shí)施例中，輔助陽(yáng)極2形狀為管狀，材質(zhì)為鎂合金，且輔助陽(yáng)極2被設(shè)置成沿著除油器1內(nèi)液體的流動(dòng)方向延伸。將輔助陽(yáng)極2設(shè)置為管狀，安裝時(shí)沿著除油器1內(nèi)液體的流動(dòng)方向延伸，一方面能夠避免影響除油器1中液體的流動(dòng)，另一方面也能夠減少除油器1內(nèi)液體對(duì)輔助陽(yáng)極2的沖擊。另外，考慮到本強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置在除油器1內(nèi)的工作環(huán)境為高礦化度的水環(huán)境，將輔助陽(yáng)極2的材質(zhì)選擇為鎂合金。鎂合金材質(zhì)的輔助陽(yáng)極2具有良好的導(dǎo)電性和耐腐蝕性，使用壽命較長(zhǎng)。另外，鎂合金材質(zhì)的輔助陽(yáng)極2還具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，能在維修和工作過(guò)程中承受一定的應(yīng)力。

優(yōu)選地，輔助陽(yáng)極2的數(shù)量是多個(gè)。由于除油器1具有多有腔室，為了保證各個(gè)腔室都有良好的防腐蝕效果，根據(jù)每個(gè)腔室的大小、面積及所需要的保護(hù)電流密度確定所需要的輔助陽(yáng)極2數(shù)量和其安裝位置。此外，輔助陽(yáng)極2與除油器1的底部之間具有一定的距離。優(yōu)選地，輔助陽(yáng)極2與除油器1的底部之間的距離是除油器1的液面高度的三分之一，以保證輔助陽(yáng)極2無(wú)論何時(shí)都能夠處于除油器1內(nèi)的液面以下。

在本實(shí)施例中，該強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置還包括連接恒電位儀31的正極接線端與輔助陽(yáng)極2的陽(yáng)極電纜5、連接恒電位儀31的負(fù)極接線端與除油器1的內(nèi)腔的金屬腔壁的陰極電纜6、連接恒電位儀31的參比接線端與參比電極4的參比電纜7和連接恒電位儀31的零位接線端與地面的零位電纜8；除油器1的內(nèi)部設(shè)有固定陽(yáng)極電纜5、陰極電纜6和參比電纜7的電纜線固定樁10。固定樁能夠?qū)⒏鱾€(gè)電纜穩(wěn)定地固定到除油器1的內(nèi)腔的腔壁上，防止各條電纜相互纏繞，同時(shí)也能夠減少除油器1內(nèi)的液體對(duì)電纜的沖擊，延長(zhǎng)陽(yáng)極電纜5、陰極電纜6和參比電纜7的使用壽命。

本發(fā)明的用于除油器的強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置還包括防爆接線箱9，恒電位儀31的各接線端均通過(guò)防爆接線箱9與除油器1的內(nèi)部或地面相連。防爆接線箱9是經(jīng)過(guò)各種防爆改造而制成的具有防爆功能的接線箱，由于除油器1中具有混合的油、液水和氣體，且工作時(shí)溫度較高，防爆接線箱9能夠保證除油器1的安全運(yùn)行。

在實(shí)際的實(shí)施應(yīng)用過(guò)程中，強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置被應(yīng)用在在塔河油田污水處理系統(tǒng)的除油器中，腐蝕監(jiān)測(cè)掛片腐蝕速率為0.0310mm/a，較長(zhǎng)時(shí)間以后依舊運(yùn)行良好、除油器未發(fā)生腐蝕穿孔現(xiàn)象。而之前使用犧牲陽(yáng)極陰極保護(hù)技術(shù)的除油器的平均腐蝕速率為0.7952mm/a，其投產(chǎn)不到2年就因金屬腔壁被腐蝕而無(wú)法使用。由此可以看出，使用強(qiáng)制電流陰極保護(hù)裝置能夠更有效地防止除油器被腐蝕，延長(zhǎng)了除油器的使用壽命。

在本申請(qǐng)中，除非另有明確的規(guī)定和限定，“相連”、“連接”等術(shù)語(yǔ)應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種改進(jìn)并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結(jié)構(gòu)沖突，各個(gè)實(shí)施例中所提到的各項(xiàng)技術(shù)特征均可以任意方式組合起來(lái)。本發(fā)明并不局限于文中公開的特定實(shí)施例，而是包括落入權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有技術(shù)方案。