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(shí)間的延長，油水井套管的腐蝕也日益嚴(yán)重，使得套管壁減薄、穿孔，嚴(yán)重時(shí)油水井出現(xiàn)套管壁大面積腐蝕穿孔，采油注水井報(bào)廢，使得油田注采失控，直接影響油田開發(fā)效果，嚴(yán)重影響了原油產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效率的提高。油井套管腐蝕以外壁腐蝕為主，陰極保護(hù)是公認(rèn)的控制外部腐蝕行之有效的技術(shù)。合理的陰極保護(hù)設(shè)計(jì)將有效地延長油水井套管的使用壽命。陰極保護(hù)是最為經(jīng)濟(jì)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(shí)質(zhì)是在鋼鐵表面產(chǎn)生原電池作用的電化學(xué)腐蝕，對(duì)于整個(gè)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(jìn)行，套管壁逐漸減薄，甚至穿孔。
[0004]陰極保護(hù)是采用直流電源給被保護(hù)金屬通以陰極極化電流，使金屬表面陰極極化，當(dāng)極化電位大于或等于腐蝕電池的開路電位時(shí)，金屬腐蝕電池陰陽二極的電極電位相等或更負(fù)，被保護(hù)金屬停止腐蝕。直流電源負(fù)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(hù)回路。
[0005]陰極保護(hù)最重要設(shè)備是陰極保護(hù)防蝕儀，長慶油田公司歷年已建1200多個(gè)陰極保護(hù)單元，每個(gè)單元需要I臺(tái)硅整流防蝕儀，設(shè)備重達(dá)600多公斤，硅整流防蝕儀運(yùn)行效率低，采用傳統(tǒng)的瓷盤電阻器進(jìn)行直流分流本身發(fā)熱嚴(yán)重浪費(fèi)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(jìn)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(dāng)一部分防蝕儀損壞，需要大量維修費(fèi)，再加上管理跟不上，結(jié)果造成陰極保護(hù)防蝕儀不能給油水井套管提供正常的陰極保護(hù)電流，油水井套管得不到保護(hù)將發(fā)生腐蝕；當(dāng)陰極保護(hù)防蝕儀給套管提供的陰極保護(hù)電流過大時(shí)，油水井外防腐層會(huì)發(fā)生析氫剝離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是針對(duì)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(jìn)行分流，以克服硅整流防蝕儀中瓷盤電阻器進(jìn)行分流時(shí)，本身消耗大量能量，運(yùn)行效率低，調(diào)壓冒火花不安全，不防風(fēng)防雨等實(shí)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(fèi)用少、安裝方法簡單、性能可靠、運(yùn)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(hù)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(fù)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(shí)現(xiàn)改變保護(hù)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(jī)、給單片機(jī)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(hù)回路中電流值的觸摸屏以及控制輸出保護(hù)回路中電流值大小的外接電位器，所述單片機(jī)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(hù)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(jī)的型號(hào)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(hào)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(diǎn):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(jìn)行直流分流，克服了硅整流防蝕儀中瓷盤電阻器進(jìn)行分流時(shí)，本身消耗大量能量，運(yùn)行效率低，調(diào)壓冒火花不安全，不防風(fēng)防雨等實(shí)際問題。將原來室內(nèi)600多公斤重需要專用設(shè)備搬運(yùn)的防蝕儀，設(shè)計(jì)成一個(gè)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(fèi)用少、安裝方法簡單、性能可靠、運(yùn)行效率高節(jié)能、國內(nèi)首創(chuàng)。
[0016]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)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(biāo)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(jī)；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(shí)施方式】
[0020]實(shí)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(hào)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(hù)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(fù)極相連，從而構(gòu)成一個(gè)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(shí)現(xiàn)改變保護(hù)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(duì)I?8個(gè)油水井套管7防蝕進(jìn)行陰極保護(hù)，每個(gè)油水井需要供電電流一般為4A，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)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(gè)高頻脈寬調(diào)制直流分流裝置作為可調(diào)電阻負(fù)載進(jìn)行分流。保證給保護(hù)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(fù)載I Ω?4 Ω )。新保護(hù)的油水井一般先通5A電流，等電路打通后，改為4A電流進(jìn)行長期通電進(jìn)行保護(hù)。現(xiàn)場8個(gè)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(hù)回路利用功率效應(yīng)管漏極端脈沖寬度調(diào)節(jié)控制負(fù)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(jī)的多路(確定在一塊電路板上可以放置2個(gè)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(jī)發(fā)出的脈寬，改變功率效應(yīng)管柵極導(dǎo)通角，改變保護(hù)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(jī)3、給單片機(jī)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(hù)回路中電流值的觸摸屏6以及控制輸出保護(hù)回路中電流值大小的外接電位器8，所述單片機(jī)3分別與電源4、顯示8路電