任何一種金屬處於電解質溶液里都有一個對應的電極電位，不同的金屬在同一種電解質溶液里有不同的電極電位，相同的金屬在不同的電解質里也有不同的電極電位:電極電位不同就出現了電位差，這個電位差將推動電子流動而形成電流。在電流流出的地方，金屬受到腐蝕叫陽極區; 在有電流流入的地方金屬得到電子則不會腐蝕。陰極保護的原理是給金屬補充大量的電子，使被保護的金屬整體處於電子過剩狀態，因此使金屬原子不容易失去電子而變成離子，溶解到電解質中去，實現金屬材料的防腐。

油田開發生產中的采出液和注入水地層水礦化度較高，含有硫化物、二氧化碳、氧氣、硫酸鹽厭氧菌等屬於強電解質，對井下油管、套管都具有較強的腐蝕性。在油套環空構成環空的套管和油管兩種金屬材料的材質是不相同的，在電解質中的電極電位也不同， 這就形成電化學腐蝕的原電池，大部分的套管材質都優于油管材質，因此油管的電極電位負于套管的電極電位，當他們處於電解質中發生電化學反應時，油管作為陽極失去電子而發生電化學腐蝕，另一方面采出液體和氣體由於溫度、壓力等因素影響的結鹽、 結垢和硫化鐵等對井下油管均起着腐蝕作用。

通過對電化學腐蝕的分析，結合陰極保護技術對金屬防腐的適應性，將陰極保護技術的犧牲陽極法用於對油管電化學防腐，通過減緩油管的電化學腐蝕，延長油管的使用週期。 將油水井犧牲陽極與油管連接，在作業時與油管一同下入井內，油管和犧牲陽極處於同一個電解質環境下構成一個新的宏觀電池，這一負的電極是新電池的陽極，而油管則成為陰極，從陽極體上通過電解質向油管提供一個陰極電流，使油管進行陰極極化，實現陰極保護，隨着電流的不斷流動，犧牲陽極材料不斷消耗掉，油水井犧牲陽極消耗的年限就成為油管壽命延長的年限。油水井犧牲陽極可以應用於自噴井、抽油井、潛油電泵井、注水井、天然氣井等各類石油天然氣開採的油管防腐。