本發明屬于油田開采設備領域，具體涉及一種用于除油器的強制電流陰極保護裝置。

背景技術：

除油器是油田開發油氣水集輸處理工藝中的重要設備之一，由于其內部結構復雜，且處理的介質腐蝕性強，工況差異大，在力學和復雜電化學腐蝕的共同作用下，其內腔的金屬腔壁會被腐蝕以至于嚴重縮短除油器的使用壽命。如果除油器腐蝕失效問題頻繁發生，造成除油器功能不能有效發揮，不僅直接影響了所在油、氣、水集輸處理系統正常生產運行，同時也增加現場操作人員管理難度，穿孔造成的油、氣、水漏出會影響安全生產運行以及帶來環境污染隱患，同時也由于除油器頻繁維修增加了操作人員的工作量和生產運行成本。

現有技術中防止除油器腐蝕通常采用的措施有三種：一是內涂層防護技術；二是緩蝕劑防護技術。然而在實際的應用過程中，由于除油器內部的結構較為復雜，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腔的金屬腔壁被腐蝕的裝置。

技術實現要素：

基于上述問題，本發明的目的是提供一種用于除油器的強制電流陰極保護裝置，能夠更有效地防止除油器的內腔的金屬腔壁被腐蝕，從而加強對除油器的防護效果。

本發明提供一種用于除油器的強制電流陰極保護裝置，其包括：輔助陽極，設置在所述除油器的內腔中，并能與所述內腔中的液體相接觸；直流電源，其正極與所述輔助陽極相連，而其負極與所述除油器的內腔的金屬腔壁相連；在所述直流電源的作用下，所述除油器的內腔的金屬腔壁發生還原反應，而所述輔助陽極發生氧化反應。

優選地，所述除油器的內腔的金屬腔壁的保護電位為-1.5～-0.85v，保護電流密度為20～50ma/m²。

優選地，所述直流電源包括恒電位儀，在所述除油器的內腔內設有能與所述內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。

優選地，所述輔助陽極的形狀為管狀，且所述輔助陽極被設置成沿著所述除油器內液體的流動方向延伸。

優選地，所述輔助陽極的材質為鎂合金。

優選地，所述輔助陽極的數量是多個。

優選地，所述參比電極的材質為ag或agcl。

優選地，還包括連接所述恒電位儀的正極接線端與所述輔助陽極的陽極電纜、連接所述恒電位儀的負極接線端與所述除油器的內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；所述除油器的內部設有固定所述陽極電纜、陰極電纜和參比電纜的電纜線固定樁。

優選地，還包括防爆接線箱，所述恒電位儀的各接線端均通過所述防爆接線箱與所述除油器的內部或地面相連。

根據本發明的用于除油器的強制電流陰極保護裝置，通過設置直流電源和輔助陽極，并以輔助陽極為陽極，以除油器的內腔的金屬腔壁為陰極，構成供電回路，迫使電流由除油器中的液體流向需要被保護的除油器的內腔的金屬腔壁。在此過程中，通過調節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境的狀態下，這樣除油器的內腔的腔壁就不會因為失去電子而發生腐蝕。因此，本發明的用于除油器的強制電流陰極保護裝置能夠有效地防止除油器的內腔的金屬腔壁被腐蝕，延長了除油器的使用壽命，在油田開發油氣水集輸處理生產工藝中具有廣闊的應用前景。另外，該用于除油器的強制電流陰極保護裝置結構簡單，投入成本低，便于廣泛地推廣應用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹。在所有附圖中，類似的元件或部分一般由類似的附圖標記標識。附圖中，各元件或部分并不一定按照實際的比例繪制。

圖1為根據本發明的用于除油器的強制電流陰極保護裝置的結構示意圖。

附圖標記說明：1、除油器；2、輔助陽極；3、直流電源；4、參比電極；5、陽極電纜；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。

具體實施方式

下面將結合附圖對本發明技術方案的實施例進行詳細的描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，因此只作為示例，而不能以此來限制本發明的保護范圍。

圖1為根據本發明的用于除油器的強制電流陰極保護裝置的結構示意圖，如圖1所示，該強制電流陰極保護裝置包括：輔助陽極2，設置在除油器1的內腔內，并能與內腔中的液體相接觸；直流電源3，其正極與輔助陽極2相連，而其負極與除油器1的內腔的金屬腔壁。直流電源的負極也可以與除油器內腔的易腐蝕金屬構件相連，實現金屬構件的防腐蝕。另外，此處所謂的直流電源是指能夠向輔助陽極2和除油器1的內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的內腔的金屬腔壁發生得電子的還原反應，而輔助陽極2發生失電子的氧化反應。

根據本發明的用于除油器的強制電流陰極保護裝置，通過設置直流電源3和輔助陽極2，并以輔助陽極2為陽極，以除油器1的內腔的金屬腔壁為陰極，構成供電回路，迫使電流由除油器1中的液體流向需要被保護的除油器1的內腔的金屬腔壁。在此過程中，通過調節直流電源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境的狀態下，這樣除油器1的內腔的腔壁就不會因為失去電子而發生腐蝕。因此，本發明的用于除油器1的強制電流陰極保護裝置能夠有效地防止除油器1的內腔的金屬腔壁被腐蝕，延長了除油器1的使用壽命，在油田開發油氣水集輸處理生產工藝中具有廣闊的應用前景。另外，該用于除油器1的強制電流陰極保護裝置結構簡單，投入成本低，便于廣泛地推廣應用。

在對除油器實施陰極保護的過程中，保護電位和保護電流密度是兩個非常重要的參數。保護電位是使除油器的內腔的金屬腔壁腐蝕停止或可忽略時的電位值。陰極保護的效果與保護電位值直接相關，而保護電位與除油器的內腔的材質以及除油器內液體的組成、溫度、濃度等因素有關。保護電流密度是指使除油器的內腔的金屬腔壁的腐蝕降低至最小程度時，單位面積上所需的外加保護電流的大小。保護電流密度也與除油器1的內腔的材質以及除油器內液體的組成、濃度、溫度等因素有關。保護電流密度過小，則起不到保護的作用，而過大也會造成金屬腐蝕速度加快。在本實施例中，選定除油器1的內腔的金屬腔壁的保護電位為-1.5～-0.85v，保護電流密度為20～50ma/m2。經發明人多次實驗證明，當除油器1的內腔的金屬腔壁的保護電位和保護電流密度在上述范圍內時，除油器的防腐蝕效果最好。

上述直流電源3設備可以包括能夠將交流市電轉變為直流電的整流設備、熱電發生器、密閉循環蒸汽發電機、風力發電機、太陽能電池或大容量蓄電池等，而能夠將交流市電轉換為直流電的整流設備包括整流器、恒電位儀、恒電流儀等。

在一個優選的實施例中，直流電源3包括恒電位儀31，在除油器1的內腔內設有能與內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具有高溫穩定性以及優良的電化學穩定性，參比電極4的材質選擇為ag或agcl。在實際的操作過程中，需要將恒電位儀31的各個接線端接好后，打開恒電位儀31，并將保護電位和根據保護電流密度換算后的保護電流值作為給定控制信號輸入恒電位儀31。恒電位儀31的工作原理為：將輸入恒電位儀31內的給定控制信號的電位值和經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，經高精度、高穩定性的比較放大器比較放大后，輸出誤差控制信號，將此信號送入移相觸發器，移相觸發器根據該信號的大小，自動調節脈沖的移相時間，通過脈沖變壓器輸出觸發脈沖調整極化回路中可控硅的導通角，改變輸出電壓、電流的大小，使得除油器1的內腔的金屬腔壁的電位值等于給定控制信號中的電位值。另外，恒電位儀31還具有運行狀態自動切換功能，當無法進行恒電位控制時(如參比電極4回路開路)，恒電位儀31會自動從恒電位工作狀態切換到恒電流工作狀態，使得輸出電流值等于給定控制信號中的保護電流值。通過使用恒電位儀31，無需手動控制，也無需設置其它的電流、電壓控制裝置，就能夠實現自動控制，使得除油器1的內腔的金屬腔壁的電位值處于保護電位的范圍內，操作簡單，且運行成本較低。

在本實施例中，輔助陽極2形狀為管狀，材質為鎂合金，且輔助陽極2被設置成沿著除油器1內液體的流動方向延伸。將輔助陽極2設置為管狀，安裝時沿著除油器1內液體的流動方向延伸，一方面能夠避免影響除油器1中液體的流動，另一方面也能夠減少除油器1內液體對輔助陽極2的沖擊。另外，考慮到本強制電流陰極保護裝置在除油器1內的工作環境為高礦化度的水環境，將輔助陽極2的材質選擇為鎂合金。鎂合金材質的輔助陽極2具有良好的導電性和耐腐蝕性，使用壽命較長。另外，鎂合金材質的輔助陽極2還具有足夠的機械強度和穩定性，能在維修和工作過程中承受一定的應力。

優選地，輔助陽極2的數量是多個。由于除油器1具有多有腔室，為了保證各個腔室都有良好的防腐蝕效果，根據每個腔室的大小、面積及所需要的保護電流密度確定所需要的輔助陽極2數量和其安裝位置。此外，輔助陽極2與除油器1的底部之間具有一定的距離。優選地，輔助陽極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，以保證輔助陽極2無論何時都能夠處于除油器1內的液面以下。

在本實施例中，該強制電流陰極保護裝置還包括連接恒電位儀31的正極接線端與輔助陽極2的陽極電纜5、連接恒電位儀31的負極接線端與除油器1的內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的內部設有固定陽極電纜5、陰極電纜6和參比電纜7的電纜線固定樁10。固定樁能夠將各個電纜穩定地固定到除油器1的內腔的腔壁上，防止各條電纜相互纏繞，同時也能夠減少除油器1內的液體對電纜的沖擊，延長陽極電纜5、陰極電纜6和參比電纜7的使用壽命。

本發明的用于除油器的強制電流陰極保護裝置還包括防爆接線箱9，恒電位儀31的各接線端均通過防爆接線箱9與除油器1的內部或地面相連。防爆接線箱9是經過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，且工作時溫度較高，防爆接線箱9能夠保證除油器1的安全運行。

在實際的實施應用過程中，強制電流陰極保護裝置被應用在在塔河油田污水處理系統的除油器中，腐蝕監測掛片腐蝕速率為0.0310mm/a，較長時間以后依舊運行良好、除油器未發生腐蝕穿孔現象。而之前使用犧牲陽極陰極保護技術的除油器的平均腐蝕速率為0.7952mm/a，其投產不到2年就因金屬腔壁被腐蝕而無法使用。由此可以看出，使用強制電流陰極保護裝置能夠更有效地防止除油器被腐蝕，延長了除油器的使用壽命。

在本申請中，除非另有明確的規定和限定，“相連”、“連接”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

雖然已經參考優選實施例對本發明進行了描述，但在不脫離本發明的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本發明并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。