丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法技术

本发明专利技术公开了丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法，属于阴极保护领域、本发明专利技术基于丛式套管井组的几何模型，土壤分层的结构模型以及套管在不同深度的阴极极化边界，利用边界元法数值模拟计算丛式套管井组阴极保护阳极位置分布的电位分布优化、阳极数量以及阳极使用寿命的优化。本发明专利技术通过采用边界元阴极保护电场计算来进行阳极地床的优化，能够预测阳极地床的保护效果，进一步提高了多井组的阴极保护阳极参数设计的准确性。保护阳极参数设计的准确性。保护阳极参数设计的准确性。

【技术实现步骤摘要】
丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法


[0001]本专利技术属于阴极保护
，尤其是丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法。

技术介绍

[0002]深井套管作为油井正常运行的重要组成部分，一般裸露使用，长期在外部土壤和地层结构中服役，会受到土壤和地层水的腐蚀，造成壁厚减薄和穿孔，对套管的安全服役造成巨大威胁。近年来，阴极保护作为防止或减缓埋地金属腐蚀的有效方法，在长输管道上得到了广泛的应用，并取得了良好的防腐蚀效果。然而，在深井套管领域，受技术、认识等多种因素的影响，针对套管阴极保护特别是丛式套管井组阴极保护技术发展较慢。
[0003]油井套管深入地下数千米，油气井套管穿越土层、岩层、水层等多种地质结构，套管无法与长输管道一样直接利用公式法阴极保护设计优化方案，现有的公式法阴极保护设计与深井套管丛式套管井组阴极保护设计实际需求存在较大差别，严重影响丛式套管井组的阴保效果；其次，套管穿越不同的地层结构，土壤性质电阻率、套管表面状态等各不相同，电流分布不同；且丛式套管井组在有限的井场范围内，套管之间的距离较近，会产生相互影响，屏蔽和干扰等影响；这些因素导致了丛式套管阴极保护阳极参数的选取存在一定的困难，影响丛式套管井组阴极保护优化设计。因此，目前的丛式套管井组阴极保护优化设计需要进一步完善，适用性优化设计原则尚处空白。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一、获取丛式套管井组井场内每口井的套管几何位置，获取土壤分层电阻率，获取丛式套管井组内套管在不同深度下的极化特性曲线，获取所测套管的阴极保护电流需求量；
[0008]步骤二、基于所述井场内丛式井组的每口井的套管几何位置，采用阴极保护采用数值模拟方法建立丛式套管井组的几何模型；
[0009]基于土壤分层电阻率采用阴极保护数值模拟方法建立土壤分层的结构模型；
[0010]步骤三、根据所述丛式套管井组的几何模型和土壤分层结构模型，以套管不同深度的极化特性曲线作为阴极极化边界，在所述套管的阴极保护电流需求量的范围内，采用边界元求解方法计算丛式套管的电位分布，进而优化阳极位置、阳极数量以及阳极使用寿命。
[0011]进一步的，在步骤一中，采用测井数据和温纳等距四极法测试丛式套管井组井场内的土壤电阻率相结合的方法，获取土壤分层电阻率。
[0012]进一步的，温纳等距四极法测试丛式套管井组井场内的土壤电阻率的具体操作为：
[0013](1)在丛式套管井组井场内部选择不同的电极间距作为测试点，测量得到不同间距的土壤电阻；
[0014](2)根据测量不同电极间距得到的土壤电阻计算得出从地表到地下深度的平均土壤电阻率。
[0015]进一步的，在步骤一中，采用恒电仪测试套管的断电电位和电流数据，来获取所测套管的阴极保护电流需求量。
[0016]进一步的，具体操作为：
[0017](1)在丛式套管井组井场内确定待测试套管；
[0018](2)在离套管井口100m处设置铜/饱和硫酸铜参比电极，给被保护套管通电，电流逐次增大，每一次电流通电3min，断电后，用高阻抗万用表测试井口套管电位；
[0019](3)采用井口套管电位及相对应电流的对数制作分析图；
[0020](4)基于分析图来获取所测套管的阴极保护电流需求量。
[0021]进一步的，在步骤一中，采用三电极法测试不同深度下套管的极化特性曲线。
[0022]进一步的，采用三电极法测试不同深度下套管的极化特性曲线的具体操作为：
[0023](1)将若干个三电极体系装置安装在套管外壁的不同深度处，随套管进入地下，达到井下套管不同深度处；
[0024](2)利用不同深度的三电极体系装置，测试在不同深度下套管的极化特性，得到不同深度的极化特性曲线。
[0025]进一步的，在步骤一中，根据丛式套管井组井场区域的建设资料，查询井场内井数量及其套管的数量、直径、埋深、材质和分布位置的基础信息，获取井场内每口井套管的几何位置；
[0026]进一步的，在步骤二中，采用边界元法阴极保护数值模拟方法建立丛式套管井组的几何模型和土壤分层的结构模型。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]本专利技术丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法，基于丛式套管井组的几何模型，土壤分层的结构模型以及套管在不同深度的阴极极化边界，利用边界元法数值模拟计算丛式套管井组阴极保护阳极位置分布的电位分布优化、阳极数量以及阳极使用寿命的优化。本专利技术通过采用边界元法阴极保护电场计算来进行阳极地床的优化，能够预测阳极地床的保护效果，进一步提高了多井组的阴极保护阳极参数设计的准确性。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的流程示意图；
[0030]图2为实施例的丛式套管井组的几何模型与网格划分图，其中，图2(a)为建立丛式套管井组的几何模型，图2(b)为土壤分层的结构模型；
[0031]图3为实施例的极化边界条件；
[0032]图4为实施例的阳极位置变化阴极保护电位分布图，其中，图4(a)为深井阳极位置1电位分布图，图4(b)为深井阳极位置2电位分布图；
[0033]图5为实施例的阳极数量变化阴极保护电位分布图，其中，图5(a)深井阳极数量1电位分布图，图5(b)深井阳极数量2电位分布图；
[0034]图6为实施例的活性段长度变化阴极保护电位分布图，其中，图6(a)长度为3米，图6(b)长度为27米。
具体实施方式
[0035]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0036]需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0037]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：
[0038]本专利技术的流程示意图如图1所示：包括采用现场勘测和图档资料确定丛式套管井组每口套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、获取丛式套管井组井场内每口井的套管几何位置，获取土壤分层电阻率，获取丛式套管井组内套管在不同深度下的极化特性曲线，获取所测套管的阴极保护电流需求量；步骤二、基于所述井场内丛式井组的每口井的套管几何位置，采用阴极保护采用数值模拟方法建立丛式套管井组的几何模型；基于土壤分层电阻率采用阴极保护数值模拟方法建立土壤分层的结构模型；步骤三、根据所述丛式套管井组的几何模型和土壤分层结构模型，以套管不同深度的极化特性曲线作为阴极极化边界，在所述套管的阴极保护电流需求量的范围内，采用边界元求解方法计算丛式套管的电位分布，进而优化阳极位置、阳极数量以及阳极使用寿命。2.根据权利要求1所述的丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法，其特征在于，在步骤一中，采用测井信息和温纳等距四极法测试丛式套管井组井场内的土壤电阻率相结合的方法，获取土壤分层电阻率。3.根据权利要求2所述的丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法，其特征在于，温纳等距四极法测试丛式套管井组井场内的土壤电阻率的具体操作为：(1)在丛式套管井组井场内部选择不同的电极间距作为测试点，测量得到不同间距的土壤电阻；(2)根据测量不同电极间距得到的土壤电阻计算得出从地表到地下深度的平均土壤电阻率。4.根据权利要求1所述的丛式套管井组阴极保护的阳极参数优化方法，其特征在于，在步骤一中，采用恒电仪测试套管的断电电位和电流，来获取所测套管的阴极保护电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小勇，李琼玮，杨立华，程碧海，周志平，孙雨来，景文杰，李成龙，申振坤，刘伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：