4.13　井套管阴极保护

4.13.1　井套管的结构及阴极保护方式

井套管一般由井套管自身及开始于地表的金属护管组成。金属护管的作用是阻挡地下水在不同地层之前的流动，300～400m深。井套管达到预定深度后，压注水泥砂浆使之从套管外部反高，一般反高深度能达到1000m左右。如图4-32所示。

图4-32　井套管结构

对于新建井套管，可以在套管外侧安装手镯状铝阳极或镁阳极，根据电流需求，将一定数量的牺牲阳极按一定间隔固定在井套管外侧。对于已建油井套管，只能采用外加电流阴极保护方式，多采用深井阳极地床。可以用一口深井阳极地床同时保护几口井套管。

4.13.2　井套管的保护电流

对于油井套管的阴极保护，保护电流密度在5～30mA/m2。最直接的方式是现场测试。测量时，利用现有阳极地床或临时地床，给井套管施加电流。当电流逐步提高时，测量井口的电位，并绘制电位与电流对数的曲线。在电流刚开始提高时，电位也随之降低，直到某一点，电流提高会使电位迅速降低，即原来的直线在此位置出现拐点。该拐点处的电流即是保护套管所需电流。

测量步骤：

① 测量井口的自然电位；

② 每2～3min，将电流提高0.1A；

③ 断电2s，测量断电电位；

④ 继续提高电流，并将电流的对数与电位的关系绘制成图；

⑤ 当出现电位拐点时，电流即是保护所需电流。

比较简单的方式是直接将井口断电电位降低到-1.15V（CSE），此时的保护电流即是阴极保护所需电流，或参考表4-12选用。

表4-12　井套管阴极保护电流参考表

井套管阳极地床距离井口一般在30～60m之间，为了使电流分布均匀，阳极地床要尽量远离井套管，一般阳极地床到井口及到井底端连线的夹角为60°，以保证阴极保护电流均匀地分布到井套管底端。如果用一个地床保护几口井套管，应在阴极回路中安装可调电阻，以调节各井套管所需要的电流，或通过调节阴极电缆长度的方式来调节电流。如果将阴极保护站设在联合处理站并保护几个井套管，可以用集输管道当作阴极电缆，以节省投资，集输管道比电缆线具有更小的电阻。此时，集输管道和井套管都会受到阴极保护。由于井套管和集输管道具有不同的接地电阻，应在集输管道与井套管之间安装绝缘接头及跨接可调电阻，调节阴极保护电流的分配。如果只对井套管施加保护，且原油或气体中含有导电液体，绝缘接头应安装在较高的位置，并在受保护一侧加内防腐层。调节可调电阻，尽量降低井套管和集输管道之间的电位差。

测量井套管保护电位时，要测量断电电位，参比电极位于距离井套管50～100m处。也可以测量井套管去极化。但如果去极化太快，比如，5min，去极化100mV，说明套管本身各点极化程度不一样，存在平衡电流，可能欠保护。一般去极化100mV应需要1h。可以在井口安装极化探头测量井套管的极化电位。