一種油水井套管防蝕儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直流分流技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種油水井套管防蝕儀。
【背景技術(shù)】
[0002]長慶油田每年新增套損井100多口，并且近年來還有加快的趨勢。隨著油田開發(fā)時間的延長，油水井套管的腐蝕也日益嚴重，使得套管壁減薄、穿孔，嚴重時油水井出現(xiàn)套管壁大面積腐蝕穿孔，采油注水井報廢，使得油田注采失控，直接影響油田開發(fā)效果，嚴重影響了原油產(chǎn)量和經(jīng)濟效率的提高。油井套管腐蝕以外壁腐蝕為主，陰極保護是公認的控制外部腐蝕行之有效的技術(shù)。合理的陰極保護設(shè)計將有效地延長油水井套管的使用壽命。陰極保護是最為經(jīng)濟合理、十分有效的技術(shù)措施。
[0003]套管腐蝕產(chǎn)生的原因是實質(zhì)是在鋼鐵表面產(chǎn)生原電池作用的電化學腐蝕，對于整個井身套管，由于地下各層水質(zhì)礦化度、酸堿度、微生物等含量的不同，將形成不同的陰極區(qū)和陽極區(qū)。這樣在套管表面的腐蝕將表現(xiàn)為因鋼管表面不同而形成的無數(shù)微腐蝕電池和套管所處地層不同而形成的宏觀腐蝕電池雙重作用，套管壁表面鐵原子失去電子成為鐵離子而發(fā)生腐蝕。隨著腐蝕電池的進行，套管壁逐漸減薄，甚至穿孔。
[0004]陰極保護是采用直流電源給被保護金屬通以陰極極化電流，使金屬表面陰極極化，當極化電位大于或等于腐蝕電池的開路電位時，金屬腐蝕電池陰陽二極的電極電位相等或更負，被保護金屬停止腐蝕。直流電源負極與各單井套管連接，直流電源正極與深井接地陽極連接，從而構(gòu)成保護回路。
[0005]陰極保護最重要設(shè)備是陰極保護防蝕儀，長慶油田公司歷年已建1200多個陰極保護單元，每個單元需要I臺硅整流防蝕儀，設(shè)備重達600多公斤，硅整流防蝕儀運行效率低，采用傳統(tǒng)的瓷盤電阻器進行直流分流本身發(fā)熱嚴重浪費電能，調(diào)壓冒火花不安全，8路輸出電流相互牽制難以調(diào)整。因瓷盤電阻器長期發(fā)熱燒壞、調(diào)壓碳刷燒壞和進土等原因以及安裝井場分布區(qū)域廣，還沒有專職人員巡查管理。每年有相當一部分防蝕儀損壞，需要大量維修費，再加上管理跟不上，結(jié)果造成陰極保護防蝕儀不能給油水井套管提供正常的陰極保護電流，油水井套管得不到保護將發(fā)生腐蝕；當陰極保護防蝕儀給套管提供的陰極保護電流過大時，油水井外防腐層會發(fā)生析氫剝離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷和不足，提供一種油水井套管防蝕儀，用脈寬調(diào)制直流分流裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)的瓷盤電阻器進行分流，以克服硅整流防蝕儀中瓷盤電阻器進行分流時，本身消耗大量能量，運行效率低，調(diào)壓冒火花不安全，不防風防雨等實際問題，并提供一種不需要專門配電房的防蝕儀，重量輕、初期投資費用少、安裝方法簡單、性能可靠、運行效率高節(jié)能的油水井套管防蝕儀。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種油水井套管防蝕儀，包括用于提供可選直流電壓的可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)，還包括用于代替?zhèn)鹘y(tǒng)的瓷盤電阻器分壓的高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置，所述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置設(shè)有電壓輸入端以及控制輸出端；所述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置的電壓輸入端連接可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的正極，其控制輸出端連接被保護的油水井套管的一端，所述油水井套管的另一端和脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的負極相連，構(gòu)成控制回路，通過調(diào)整與高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置電連接的外接電位器阻值，改變分壓值以實現(xiàn)改變保護回路中電流值的大小。
[0008]上述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置包括用于產(chǎn)生PWM脈寬的單片機、給單片機供電的電源、功率場效應(yīng)管、用于顯示高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置分壓電壓值、保護回路中電流值的觸摸屏以及控制輸出保護回路中電流值大小的外接電位器，所述單片機分別與電源、觸摸屏、以及功率場效應(yīng)管的柵極連接，所述功率場效應(yīng)管漏極的控制輸出端與被保護的油水井套管連接，功率場效應(yīng)管源極的電壓輸入端連接可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的正極。
[0009]上述單片機的型號是Atmel公司AT89系列的AT89S53。
[0010]上述功率場效應(yīng)管一共2組。
[0011]上述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置一共有8組。
[0012]上述可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)的直流電壓調(diào)節(jié)范圍是:0?60V。
[0013]上述可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)由川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研宄院生產(chǎn)并銷售，其型號是YJBH-60。
[0014]上述電源的電壓是5V。
[0015]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備如下優(yōu)點:由于采用高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置代替瓷盤電阻器進行直流分流，克服了硅整流防蝕儀中瓷盤電阻器進行分流時，本身消耗大量能量，運行效率低，調(diào)壓冒火花不安全，不防風防雨等實際問題。將原來室內(nèi)600多公斤重需要專用設(shè)備搬運的防蝕儀，設(shè)計成一個120多公斤戶外型，不需要專門配電房的防蝕儀，重量輕、初期投資費用少、安裝方法簡單、性能可靠、運行效率高節(jié)能、國內(nèi)首創(chuàng)。
[0016]以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細說明。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)原理圖。
[0018]圖2是本發(fā)明高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置工作原理圖。
[0019]附圖標記說明:1、可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)；2、高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置；
3、單片機；4、電源；5、功率場效應(yīng)管；6、觸摸屏；7、油水井套管；8、外接電位器。
【具體實施方式】
[0020]實施例1:
如圖1所示的一種油水井套管防蝕儀，主要由柜體、空開、以及用于提供可選直流電壓的可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)1，脈寬調(diào)制供電直流系統(tǒng)輸出可調(diào)電壓O?60V，最大直流電流為60A，正極導(dǎo)線直徑25mm2，總功率4KW。該可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)I由川慶鉆探鉆采工程技術(shù)研宄院生產(chǎn)并銷售，其具體型號是YJBH-60 ;該防蝕儀還包括用于代替瓷盤電阻器分壓的高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置2，所述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置2設(shè)有電壓輸入端以及控制輸出端；所述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置2的電壓輸入端連接深井接地陽極和可調(diào)脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)I的正極，其控制輸出端連接被保護的油水井套管7的一端，所述油水井套管7的另一端和脈寬調(diào)制直流供電系統(tǒng)I的負極相連，從而構(gòu)成一個控制回路，通過該變外接電位器8可以調(diào)整高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置2分壓值以實現(xiàn)改變保護回路中電流值的大小。所述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置2 —共有8組，通電可以對I?8個油水井套管7防蝕進行陰極保護，每個油水井需要供電電流一般為4A，根據(jù)現(xiàn)場實際使用要求供電電源正極必須用一根導(dǎo)線與深井接地陽極連接。為了防止電流因叢式井井下位置不同而造成電流分布不均衡、井間電位不平衡，用8個高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置作為可調(diào)電阻負載進行分流。保證給保護的油水井單井套管的提供可變電流(油水井單井套管是純電阻性負載I Ω?4 Ω )。新保護的油水井一般先通5A電流，等電路打通后，改為4A電流進行長期通電進行保護?，F(xiàn)場8個脈寬調(diào)制直流分流裝置采用共陽極接線模式和深井接地陽極連接，每一保護回路利用功率效應(yīng)管漏極端脈沖寬度調(diào)節(jié)控制負載電流變化來控制給油水井單井套管供電電流。脈寬調(diào)制直流分流裝置分流方法由基于單片機的多路(確定在一塊電路板上可以放置2個功率效應(yīng)管并聯(lián)使用增大功率)，通過外接電位器來調(diào)制單片機發(fā)出的脈寬，改變功率效應(yīng)管柵極導(dǎo)通角，改變保護電路中電流的大小值，電流大小調(diào)節(jié)的方式為PWM脈寬調(diào)節(jié)方式。
[0021]如圖2所示，所述高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置2包括用于產(chǎn)生PWM脈寬的單片機3、給單片機3供電的5V電源4、功率場效應(yīng)管5、電流采樣電壓采樣、用于顯示高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置2分壓電壓值、保護回路中電流值的觸摸屏6以及控制輸出保護回路中電流值大小的外接電位器8，所述單片機3分別與電源4、顯示8路電