УСТРОЙСТВО ГОРИЗОНТАЛЬНОГО АНОДНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ В ГРУНТАХ С ВЫСОКИМ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ
DEVICE OF HORIZONTAL ANODE EARTHING IN SOILS WITH HIGH ELECTRIC RESISTANCE

Изобретение относится к электрохимзащите от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтяной, газовой, энергетических отраслях промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления.
Известен анодный заземлитель, включающий электроды в виде концентрично расположенного относительно кабеля тонкостенного титанового корпуса, на наружной поверхности которого выполнены выступы, на каталитически обработанную поверхность которых нанесен слой в виде активной массы для снижения плотности тока, а контактные элементы, обеспечивающие электрическую связь корпуса с жилой кабеля, могут быть выштампованы непосредственно из титанового корпуса в виде отгибов или вырезов, а также выполнены в виде дюбелей или заклепок. Корпус заземлителя может быть выполнен в виде ленты, наматываемой на кабель с соединением соседних витков замками и установкой контактных элементов. Изобретение позволяет повысить технологичность изготовления заземлителя (патент РФ №2130511, опубл. 20.05.1999 г.).
Недостатком известного анодного заземлителя является малая работоспособность в грунтах с высоким электрическим сопротивлением, малая ремонтопригодность.
Наиболее близким к предложенному изобретению по технической сущности является анодный заземлитель, содержащий токоввод и последовательно соединенные электроды, каждый из которых выполнен в виде концентрично расположенных кабеля, тонкостенного титанового корпуса с каталитическим покрытием наружной поверхности, контактными втулками, а также герметичным соединением торцов корпуса с кабелем путем обжима с обеспечением электрического контакта корпуса с втулкой путем контактной сварки, а свободные внутренние полости корпуса заполнены изоляционным компаундом. На поверхности контакта корпуса с втулкой может быть нанесен локально слой меди или др. металла методом фрикционного нанесения. Поверх слоя катализатора может быть нанесен слой материала с электронной или дырочной проводимостью. Для использования в качестве катода корпус заземлителя может выполняться из стали (патент РФ №2101388, опубл. 10.01.1998 - прототип).
Известный анодный заземлитель не применим в грунтах с высоким электрическим сопротивлением вследствие малой площади растекания электрического заряда. Кроме того, анодный заземлитель не предусматривает демонтаж и ремонт.
В предложенном изобретении решается задача устройства анодного заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением и возможность демонтажа и ремонта заземления.
Задача решается тем, что устройство горизонтального анодного заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением включает траншею, стойки на дне траншеи, электроды анодного заземления на стойках, контрольно-измерительную колонку, кабели для соединения электродов и контрольно-измерительной колонки, загущенный до сметанообразного состояния отработанный при бурении скважин бентонитовый глинистый раствор, покрывающий электроды и стойки, скважину с поверхности до глинистого раствора, ковер над скважиной и газоотводные трубы, при этом расстояние в любом направлении от электродов анодного заземления, заполняемое отработанным при бурении скважин бентонитовым глинистым раствором, до грунта с высоким электрическим сопротивлением составляет не менее 0,5 м, а глубина траншеи назначена из условия размещения глинистого раствора ниже глубины промерзания грунтов.
Сущность изобретения
В грунтах с высоким удельным электрическим сопротивлением для достижения проектных значений сопротивления растеканию тока R 1,0÷1,5 Ом необходимо установить до 135 электродов. На практике такое не выполняется, что приводит к коррозии подземного оборудования. Кроме того, применяемые устройства анодных заземлителей не обладают возможностью демонтажа и ремонта. В предложенном изобретении решается задача устройства анодного заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением и возможность демонтажа и ремонта заземления.
Поставленная задача решается искусственным доведением среднего удельного электрического сопротивления пространства вокруг электродов до значения 20-30 Ом·м путем размещения электродов на опорах и заполнения траншеи бентонитовым глинистым раствором. Количество электродов при этом уменьшается в зависимости от радиуса заполнения глинистым раствором.
Для монтажа горизонтального анодного заземления выполняют траншею глубиной не менее 2,8 м, шириной не менее 1,0 м и протяженностью в зависимости от количества электродов. На дне траншеи монтируют стойки для укладки на них электродов. На стойках высотой 0,5 м монтируют электроды анодного заземления. Устанавливают контрольно-измерительную колонку и на ее клеммник выводят контрольные кабели от анодного заземления.
Перед заливкой глинистым раствором посредине траншеи устанавливают ковер с выводом газоотводной трубки от электродов. Снижение электрического сопротивления грунта в месте расположения анодного заземления производят путем заполнения пространства между электродами и высокоомным (каменистым) грунтом глинистым раствором, в качестве которого используют загущенный до сметанообразного состояния отработанный при бурении скважин бентонитовый глинистый раствор. Радиус заполняемого глинистым раствором пространства между электродами и каменистым грунтом составляет 0,5 м и более. После заливки раствором из бентонитовой глины траншею засыпают естественным грунтом до проектной отметки с принятием мер, не допускающих смешивание грунта с раствором бентонитовой глины в траншее.
Загущение раствора проводят изменением количества воды в растворе. Одним из главных требований к раствору является выдерживание естественного грунта, насыпаемого сверху на раствор, отсутствие смешения и проседания грунта через раствор. Загущение раствора зависит от типа насыпаемого грунта, его плотности, размера его частиц и т.п.
При необходимости ремонта анодного заземления или замене вышедших из строя одного или нескольких электродов определяют дефектное место, вскрывают электроды анодного заземления, производят ремонтно-восстановительные работы и засыпают грунтом до проектной отметки.
Предлагаемое устройство представлено на чертеже.
Устройство горизонтального анодного заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением включает траншею 1, стойки 2 на дне траншеи 1, электроды 3 анодного заземления на стойках 2, контрольно-измерительную колонку 4, кабели 5 для соединения электродов 3 и контрольно-измерительной колонки 4, загущенный до сметанообразного состояния отработанный при бурении скважин бентонитовый глинистый раствор 6, покрывающий электроды 3 и стойки 2, скважину 7 с поверхности 8 до глинистого раствора 6, ковер 9 над скважиной 7 и газоотводные трубы 10. Расстояние в любом направлении от электродов 3 анодного заземления, заполняемое отработанным при бурении скважин бентонитовым глинистым раствором 6, до грунта с высоким электрическим сопротивлением составляет не менее 0,5 м. Глубина траншеи назначена из условия размещения глинистого раствора 6 ниже глубины промерзания грунтов.
Ток катодной защиты стекает с электродов анодного заземления в грунт и натекает на защищаемые сооружения (скважины, трубопроводы и т.д.), тем самым достигается смещение разности потенциала «сооружение-земля» (от естественных значений (-0,6÷0,7 В) до защитных (-0,9÷2,5 В)). Для удаления газов, выделяющихся при работе анодного заземления, над заземлителями устанавливают перфорированную трубку, конец которой выводят в контрольно-измерительную колонку. В засушливые годы грунт вокруг анодного заземления увлажняют заливкой воды через перфорированные трубки.
Опытное внедрение было произведено в нефтегазодобывающем управлении «Альметьевнефть», где в грунтах с удельным электрическим сопротивлением 104 и 140 Ом·м было смонтировано горизонтальные анодное заземление из 16 электродов с заливкой глинистого раствора. После монтажа сопротивление растеканию тока с анодного заземлителя составило 1,45 Ом и 1,5 Ом, при проектном 1,5 Ом. Для сравнения: параметры вертикального глубинного анодного заземлителя из 16-ти электродов типа ГАЗ-М в этих же грунтах составили 4,72 и 3,5 Ом соответственно.
Применение предложенного устройства позволит решить задачу устройства анодного заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением и возможность демонтажа и ремонта заземления.