GB/T 33791-2017 钢质井套管阴极保护耐蚀作业技术规范

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中华人民共和国国家标准

GB/T33791—2017

钢质井套管阴极保护耐蚀作业技术规范

Technicalspecificationforcathodicprotectionofsteelwellcasings

2017-05-31发布2017-12-01实施

发布

GB/T33791—2017

次

前言in

i范围1

2规范性引用文件1

3术语和定义1

4腐蚀性的评估3

5阴极保护必要性的确定3

6阴极保护准则和设计电流需求量计算方法4

7油井套管阴极保护系统的设计4

8阴极保护系统的安装6

9杂散电流的控制8

10阴极保护系统的运行和维护9

11腐蚀控制记录9

附录A（资料性附录）套管电位剖面图11

附录B（资料性附录）E-LogI试验15

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GB/T33791—2017

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本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。

本标准由中国石油和化学工业联合会提出。

本标准由全国防腐蚀标准化技术委员会(SAC/TC381)归口。

本标准起草单位:沈阳中科腐蚀控制工程技术中心、国家金属腐蚀控制工程技术研究中心、中国科

学院金属研究所、中蚀国际防腐技术研究院(北京)有限公司、北京碧海舟腐蚀防护工业股份有限公司、

中国工业防腐蚀技术协会、浙江永固为华涂料有限公司。

本标准起草人:赵健、任振铎、胡家秀、常守文、韩恩厚、柯伟、邸建军、刘严强、金辉、单龙信。

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GB/T33791—2017

钢质井套管阴极保护耐蚀作业技术规范

1范围

本标准规定了油、气井钢质套管外表面阴极保护的确定、准则和通用要求。

本标准适用于油、气井钢质套管外表面阴极保护系统。

2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T21448-2008埋地钢质管道阴极保护技术规范

GB/T50698埋地钢质管道交流干扰防护技术标准

SY/T0017埋地钢质管道直流排流保护技术标准

BSEN15112油井套筒防外部腐蚀用阴极保护(Externalcathodicprotectionofwellcasings)

NACERP0186油井钢质套管外表面阴极保护的应用(Applicationofcathodicprotectionforex­

ternalsurfacesofstlwellcasings)

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

套管casing

从地表下入已钻井眼作衬壁的钢管。

3.2

接箍coupling

用于连接两根带螺纹管子并具有内螺纹的圆筒体。

3.3

自然电位self-potential

在开路条件下电解质中金属表面相对于参比电极的电位，在本标准中指施加阴极保护前电解质中

金属构筑物相对于参比电极的电位。

3.4

管地电位pipe-to-soilpotential

管道相对于其相邻土壤等电解质的电位。

3.5

阴极保护cathodicprotection

通过使金属表面成为电化学电池的阴极来减少金属表面腐蚀的技术。

3.6

阳极anode

电化学电池中发生氧化反应(即失去电子的反应)的电极。

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3.7

阳极填料anodebackfill

填塞在阳极四周的低电阻率材料,用于保持湿度、减小阳极与电解质之间的电阻。

3.8

阴极cathode

电化学电池中以还原反应（即得到电子的反应）为主要反应的电极。

3.9

电绝缘electricalisolation

与其他金属构筑物或环境呈电隔离的状态。

3.10

牺牲阳极galvanicanode

在电解质中进行电连接时，通过消耗自身为另一较惰性的金属提供牺牲保护的金属。这种阳极是

此类阴极保护的电流来源。

3.11

外加电流impressedcurrent

利用外部的电源设备提供的电流。

3.12

地床groundbed

埋地的牺牲阳极或强制电流辅助阳极系统，即为了提供阴极保护而安装在地表面下的一个或多个

阳极。

3.13

瞬时断电电位instant-offpotential

断电瞬间测得的构筑物对电解质（如土壤等）电位。

注：通常情况下，在切断阴极保护电流后和极化电位尚未衰减前立刻测量。

3.14

；匚流点negativereturn

阴极电缆与被保护构筑物的连接点，保护电流通过此点流回电源。

3.15

极化polarization

由于电流通过电极/电解质界面而引起的开路电位的变化。

3.16

参比电极referenceelectrode

在相似的测量条件下可以认为开路电位恒定不变的电极，用作测量其他电极的相对电位。

3.17

深井地床deepgroundbed

为了提供阴极保护而垂直安装在地表面下15m或更深处的一支或多支阳极。

3.18

套管电位剖面图casingpotentialprofile

电压降（IR）相对于套管深度的变化图，由电压降和套管电阻可确定电流大小和方向（参见附录A）。

3.19

E-logI法E-logI

一种从阴极极化曲线上的斜率变化得出阴极保护电流的测试方法（参见附录B）。

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4腐蚀性的评估

在决定实施阴极保护前，应评估特定金属套管系统的腐蚀可能性、速率，通常程序如下：

a）研究本油井套管或同种材料在类似环境中的腐蚀历史。腐蚀历史应包括从油井维修（检修）记

录获得的累计泄漏频率和井下数据。

b）研究油井套管的周围环境，通过参考类似油井套管在类似环境条件下的实际腐蚀经验,评估可

能的腐蚀性。环境数据应记录检验井或周围井的地层电阻率，由生产或注入方法产生的地层

水变化也应作为作用的因素予以考虑。

c）对套管进行机械或电学检测，记录套管系统的状况，取得有关腐蚀的证据。

d）检测套管确定是否有阳极区。油井套管电位剖面测井仪可用于该项检测。

）检查泄漏位置和壁厚探测的维护记录，这些记录可用于指导寻找最大腐蚀区。

f）考虑现有泄漏数据的统计处理。

g）检查压力测试的结果;在一定情况下，可确定是否发生了腐蚀。

h）对起出的油井套管进行外观检验。

5阴极保护必要性的确定

5.1一般规定

5.1.1应依据下列资料决定油井套管是否需要实施阴极保护:腐蚀调查、运行记录、以前类似系统在类

似环境中的试验结果以及应设计规范、T程、运行和经济上的要求。

5.1.2特定金属套管系统的腐蚀可能性、速率的评估见第4章。

5.2环境和自然因素

应考虑的环境和自然因素包括：

a）生产或储存的产品的性质或成分；

b）油井套管系统位于稀少还是密集居住区，人员往来的频繁程度；

c）油井套管系统相对于其他设备装置的位置；

d）系统外杂散电流的影响；

）二次或三次采油的开展,有时可能增加油井套管外壁的腐蚀速率。

5.3经济因素

应考虑的经济因素包括：

a）油井套管在其预期寿命期中服役时的维护费，应包括维修腐蚀泄漏、检修或者更换全部或部分

系统的费用。

b）腐蚀除了产生直接费用外，还可造成间接费用。常见间接费用种类有：

1）公共责任索赔；

2）财产损坏索赔；

3）产量损失的费用；

4）与套管腐蚀泄漏有关的修井费用；

5）由于运行中断导致的合同或信誉损失。

c）保护油井套管通常的费用是安装和运行阴极保护系统的费用。其他腐蚀控制费用还包括：

1）钻井液用的缓蚀剂和杀菌剂；

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2）耐蚀材料；

3）用于腐蚀性层位的固井；

4）电绝缘，用于限制从套管流出的无关电流，保证阴极保护电流施加于油井套管；

5）套管外表面上的绝缘防腐层。

6阴极保护准则和设计电流需求量计算方法

6.1阴极保护准则

当测量表明套管表面有效电流的流动已经消除了其表面的所有阳极区，可以认为施加到套管上的

阴极保护电流已经充分了。

6.2确定设计电流需求量的方法

6.2.1剖面电位法

试验方法参见附录A。

6.2.2极化曲线法（E-logI方法）

试验方法参见附录B。

6.2.3油井阴极保护的模拟试验

按照地质层的特征以及套管的电阻特性,通过模拟试验来确定套管的外表层需要分配多少保护电

流，油井阴极保护可通过数值计算方法来模拟被保护套管的电位值。

6.2.4可用平均电流密度（mA/m2）来计算防止外腐蚀需要的阴极保护电流量。电流密度一般为

10mA/m2〜200mA/m20

6.2.5可使用数学模型来确定所需设计电流量。使用的计算方法如下：

a）数学模型方法，使用了修正后的衰减方程。要测量和记录自然电位，需要油井套管数据及测量

油井极化后的排放电流量。

b）对于采用了阴极保护的套管，用地层电阻率数据建立电位衰减曲线。

c）用计算机画等效电路把电阻率分布、非线性极化特征和油井套管数据组合起来模拟。

d）细节见NACER