一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器，包括管状支撑体，管状支撑体的外圆周面形成有结合层，结合层的外圆周面形成有由牺牲阳极材料形成的包覆层，包覆层为牺牲阳极材料经过轧制、退火后的板材形成的包覆层，结合层为牺牲阳极材料浇铸的薄层结构经快速冷却以获得细小等轴晶区的结合层。该包覆层由牺牲阳极材料构成，且经过轧制退火后的板材形成的包覆层，可实现牺牲阳极材料的组织分布均匀、晶粒尺寸稳定可控性，可避免电化学不均匀性，提高活性均匀溶解的性能；并设置一结合层，其实现包覆层和管状支撑体的冶金结合连接，且其是经浇铸而成的薄层结构经快速冷却以获得细小等轴晶区的结合层，可以实现晶粒细化的目的，实现均匀的连接。实现均匀的连接。实现均匀的连接。

【技术实现步骤摘要】
一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油气田开采领域中钢质油管系统的材料腐蚀与防护
，具体涉及一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着我国对能源的消耗和需求越来越大，西部多数油田开采深度越来深，伴随着地层温度越来越高，原油中的非油成分越来越复杂，油管服役环境越来越恶劣，原油中高含H2S/CO2等酸性气体，会对钢质油管造成严重腐蚀，引发油管的腐蚀问题影响其服役寿命甚至发生油管断裂等严重的安全事故，严重影响油气田的安全生产。同时目前保护油管的牺牲阳极往往通过焊接的方式把牺牲阳极材料分片组合焊接到油管表面。牺牲阳极分片往往容易从与油管焊缝连接的位置优先发生溶解，阳极材料与油管之间失去金属电连接通道。石油中的腐蚀性介质直接通过腐蚀溶解的孔洞直接进入到牺牲阳极材料与油管之间，引发牺牲阳极材料和油管的腐蚀，腐蚀产物在空隙位置堆垛，无法自行扩散。随着油管与牺牲阳极材料之间由于腐蚀产物不断产生的原因二者之间电阻越来越大，最后牺牲阳极无法提供足够大的阳极电流到钢质油管表面，从而导致保护性能丧失的问题。另外，现役铸造类牺牲阳极阴极保护器采用一次性铸造成型工艺，存在晶粒尺寸及成分分布不可控形成成分偏聚的问题，容易在服役过程中出现严重的局部溶解引起局部脱落，影响阴极保护器的服役过程中采油作业的安全性。
[0003]随着油田开采的进行特别是油井中后期含水、含盐量的提高，钢质油管腐蚀越来越严重，油井深度越来越深，常规的涂层保护和内衬层油管热胀冷缩和加工过程中的缺陷引入导致局部破裂引起油管腐蚀的不可预测性，高可靠性牺牲阳极阴极保护提供的被动防护作用变得越来越重要。目前公开发表的阴极保护器有3个专利文献，其中，公告号为CN208038556U的一种油管阴极保护器、公告号为CN202482437U的油管阴极保护器，该两个专利文献中能一定程度上对油管起到保护作用，但是这两种阴极保护器都是通过机械连接的方法实现组合，在服役一段时间后就会有腐蚀介质进入阳极材料和支撑管之间发生腐蚀形成腐蚀产物的堆积，从而大幅提高阳极放电通道种的电阻值，阳极溶解电流大幅减小，因此不能有效提供对油管高可靠性的保护。而公告号为CN204251715U的油管阴极保护器专利文献，一定程度解决了阳极材料与支撑管之间的阳极溶解放电通道的稳定性问题，但是由于采用一次铸造成型工艺，存在晶粒尺寸及成分分布不可控形成成分偏聚的问题，容易在服役过程中出现严重的局部溶解引起局部脱落，影响阴极保护器的服役过程中采油作业的安全性。
[0004]另，目前塔河油田和顺北油田油管内腐蚀问题较为突出，上述方法均不能解决油田油管的腐蚀防护问题。
[0005]因此，如何提供一种能解决油田油管的腐蚀防护问题的用于油管的牺牲阳极阴极保护器便成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器，包括管状支撑体，所述管状支撑体的外圆周面形成有结合层，所述结合层的外圆周面形成有由牺牲阳极材料形成的包覆层，所述包覆层为所述牺牲阳极材料经过轧制、退火后的板材形成的包覆层，所述结合层为所述牺牲阳极材料浇铸的薄层结构经快速冷却以获得细小等轴晶区的结合层。
[0007]作为优选，所述牺牲阳极材料为铝或者锌或者镁或者至少两种形成的合金。
[0008]作为优选，所述结合层的厚度小于等于2mm。
[0009]作为优选，所述包覆层与所述结合层的厚度之和为6
‑
8mm。
[0010]作为优选，所述管状支撑体的两头端部的外圆周面均设有丝扣，所述丝扣与所述管状支撑体相连接的油管上的扣型相匹配。
[0011]作为优选，所述管状支撑体为钢质油管。
[0012]本专利技术的用于油管的牺牲阳极阴极保护器，具有如下技术效果：
[0013]该包覆层由牺牲阳极材料构成，且其是经过轧制退火后的板材形成的包覆层，该包覆层可实现牺牲阳极材料的组织分布均匀、晶粒尺寸稳定可控性，可避免电化学不均匀性，提高活性均匀溶解的性能；并设置一结合层，其实现包覆层和管状支撑体的冶金结合连接，且其是经浇铸而成的薄层结构经快速冷却以获得细小等轴晶区的结合层，可以实现晶粒细化的目的，实现均匀的连接。该保护器，可解决现有技术中“直接在内壁和外壁进行焊接阳极材料或通过挤压包覆外壁或饥馑内壁”无法解决组织和元素分布均匀的问题，同时可避免传统浇铸工艺形成的保护器导致晶粒尺寸和成分不均匀引起的表面电化学不均匀性导致表面发生严重的局部溶解现象，能实现表面的均匀溶解稳定放电。
[0014]作为优选，牺牲阳极材料的可选类型较多，易于获取。
[0015]作为优选，结合层的厚度极薄，易于获得细小等轴晶区。
[0016]作为优选，加工有丝扣，便于实现与油管的连接。
[0017]作为优选，管状支撑体为钢质油管，便于获取。
[0018]本专利技术还提供了一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器的制备方法，包括如下步骤：
[0019]提供一管状支撑体；
[0020]加热所述管状支撑体使其温度达到680
‑
700℃，该温度下于所述管状支撑体的外圆周面浇铸牺牲阳极材料，使其形成一薄层结构，之后进行快速冷却，形成一结合层；
[0021]于所述结合层的外圆周面包覆一由所述牺牲阳极材料经过轧制、退火后的板材形成的包覆层。
[0022]作为优选，加热所述管状支撑体达到680
‑
700℃，维持在该温度下3min后再进行浇铸，浇铸后维持在该温度下4min后再进行冷却。
[0023]作为优选，提供一管状支撑体后，于所述管状支撑体的两头端部的外圆周面均加工丝扣，所述丝扣与所述管状支撑体相连接的油管上的扣型相匹配。
[0024]作为优选，所述薄层结构的厚度小于等于2mm。
[0025]具有如下技术效果：
[0026]将管状支撑体加热至680
‑
700℃，便于浇铸的牺牲阳极材料的扩散，以形成薄层的结构，且经快速冷却后，可获得细小的等轴晶区，从而实现晶粒尺寸可控，不同于传统意义
上的浇铸。并结合层的外圆周面包覆一由所述牺牲阳极材料经过轧制、退火后的板材形成的包覆层，可实现牺牲阳极材料的组织分布均匀、晶粒尺寸稳定可控性，可避免电化学不均匀性，提高活性均匀溶解的性能。
[0027]作为优选，维持温度680
‑
700℃3min后，可使得管状支撑体整体受热效果好，能较长时间维持在一个较高的温度，使得浇铸后的牺牲阳极材料能够快速扩散，达到薄层化的效果，并之后再维持4min，同样可使得其快速扩散，实现均匀分布。当然时间上不限于此，只要能满足使其形成快速扩散形成薄层结构即可。
附图说明
[0028]图1为本专利技术所提供的一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器的一种具体实施方式的结构示意图。
[0029]图1中附图标记如下：
[0030]1管状支撑体，2结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于油管的牺牲阳极阴极保护器，其特征在于，包括管状支撑体，所述管状支撑体的外圆周面形成有结合层，所述结合层的外圆周面形成有由牺牲阳极材料形成的包覆层，所述包覆层为所述牺牲阳极材料经过轧制、退火后的板材形成的包覆层，所述结合层为所述牺牲阳极材料浇铸的薄层结构经快速冷却以获得细小等轴晶区的结合层。2.根据权利要求1所述的用于油管的牺牲阳极阴极保护器，其特征在于，所述牺牲阳极材料为铝或者锌或者镁或者至少两种形成的合金。3.根据权利要求1所述的用于油管的牺牲阳极阴极保护器，其特征在于，所述结合层的厚度小于等于2mm。4.根据权利要求3所述的用于油管的牺牲阳极阴极保护器，其特征在于，所述包覆层与所述结合层的厚度之和为6
‑
8mm。5.根据权利要求1所述的用于油管的牺牲阳极阴极保护器，其特征在在于，所述管状支撑体的两头端部的外圆周面均设有丝扣，所述丝扣与所述管状支撑体相连接的油管上的扣型相匹配。6.根据权利要求5所述的用于油管的牺牲阳极阴极保护器，其特征在于，所述管状支撑体...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海洋，张林艳，李芳，张江江，刘斌，张建军，曾文广，胡广强，冯一波，郭玉洁，吴鹏举，高秋英，应海玲，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司西北油田分公司，
类型：发明
国别省市：