СПОСОБ ВЫПОЛНЕНИЯ ГЛУБИННОГО АНОДНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ
METHOD FOR BOTTOM-HOLE ANODE EARTHING

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных сооружений от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтегазовой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления глубинного заложения в системах электрохимической защиты магистральных трубопроводов и других подземных металлических сооружений от коррозии.
Известно глубинное заземление, содержащее гирлянду из последовательно соединенных между собой и соединенных с магистральным кабелем электродных блоков, каждый из которых размещен в заполненном активатором металлическом корпусе, через который проходит магистральный кабель и газоотводная труба (SU 399949, МПК H01R 4/66, публ.03.10.73).
Недостатком известных устройств является сложность транспортировки заземления и его монтажа на трассе, а также не ремонтопригодность данной конструкции.
Известно глубинное заземление, состоящее из эластомерного протяженного электрода - анодного тела заземлителя кабельного типа, и кабеля подключения к электроду, при этом пространство между электродом и стенками скважины заполнено коксовой мелочью (патент РФ 2225420, публ. 03.10.2004).
Недостатком данного устройства является сложность его монтажа на трассе, возможная неравномерная засыпка коксовым заземлителем, с образованием пустот, а также не ремонтопригодность данной конструкции.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ выполнения анодного заземления, включающий определение уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта вдоль подземного сооружения, бурение ниже этих уровней скважины вдоль защищаемого сооружения с выходом на дневную поверхность обоих концов скважины, установку в скважине труб из токопроводящего композита, размещение в трубах защитных электродов с выводом подключающих кабелей с обоих концов скважины, заполнение скважины электропроводящим материалом, при этом вдоль защищаемого сооружения на участке выполнения анодного заземления пошагово измеряют переходное сопротивление изоляционного покрытия сооружения, разбивают участок выполнения анодного заземления на интервалы, характеризуемые различным сопротивлением покрытия, выбирают сопротивление труб из токопроводящего композита, соответствующее каждому интервалу, устанавливают трубы из токопроводящего композита таким образом, чтобы после их размещения в скважине, трубы с определенным сопротивлением располагались в соответствующем интервале (патент РФ 2695101, публ. 02.07.2018).
Недостатком данного способа является то, что он напрямую не приспособлен для организации глубинного анодного заземления, а также при его выполнении не учитывается удельное электрическое сопротивление грунта, в котором он прокладывается.
Задача изобретения заключается в разработке нового ремонтопригодного способа выполнения глубинного анодного заземления с учетом удельного электрического сопротивления слоев грунта, в котором оно устанавливается.
Технический результат заключается в упрощении процесса монтажа глубинного анодного заземления, обеспечении его ремонтопригодности, а также повышении эффективности его работы за счет прокладки электродов в токопроводящих трубах с различным удельным электрическим сопротивлением, выбираемым с учетом удельного электрического сопротивления слоев грунта. Результатом изобретения является также удешевление монтажа заземления.
Поставленная задача решается тем, что в способе выполнения глубинного анодного заземления, включающем бурение скважины, установку в скважине труб из токопроводящего композита, размещение в трубах защитных электродов с выводом подключающего кабеля и заполнение трубы токопроводящим гелем, при этом перед бурением скважины проводят вертикальное электрическое зондирование места установки, по результатам которого разбивают участок выполнения анодного заземления на интервалы, характеризуемые различным удельным электрическим сопротивлением грунта, выбирают трубы из токопроводящего композита с удельным электрическим сопротивлением, соответствующим каждому интервалу и устанавливают их в скважине в соответствующем интервале таким образом, чтобы трубы с меньшим электрическим сопротивлением после установки находились в грунте с высоким электрическим сопротивлением.
Способ поясняет фиг., на которой изображено:
1 - скважина;
2 - слои грунта с различным удельным электрическим сопротивлением;
3 - поверхность грунта;
4 - трубы из токопроводящего композита;
5 - защитный электрод;
6 - токопроводящий гель;
7 - кабели;
8 - контрольно-измерительный пункт;
9 - кондуктор.
Способ выполнения глубинного анодного заземления осуществляют следующим образом.
Выбирают площадку для размещения глубинного анодного заземления. Выполняют вертикальное электрическое зондирование места установки глубинного анодного заземления и определяют удельное электрическое сопротивление слоев грунта 2, через которые оно будет проходить при его монтаже. Методом роторного бурения бурят скважину 1.
Разбивают участок выполнения глубинного анодного заземления на интервалы, характеризуемые удельным электрическим сопротивлением грунта. Выбирают сопротивление труб из токопроводящего композита, соответствующее каждому интервалу.
В пробуренной скважине устанавливают трубы из токопроводящего композита 4 таким образом, чтобы после их размещения в скважине трубы с определенным сопротивлением располагались в соответствующем интервале, внутрь которых опускают защитные электроды 5. Внутрь труб закачивают токопроводящий гель 6.
Защитные электроды 5 подключают кабелями 7 к системе электрохимической защиты через контрольно-измерительный пункт 8.
Установка токопроводящих труб с различным электрическим сопротивлением в зависимости от удельного электрического сопротивления слоев грунта приводит к плавному растеканию защитного тока по всей протяженности анода и соответственно приводит к увеличению ресурса анодного заземления.
Пример.
Для осуществления электрохимической защиты от коррозии участка магистрального газопровода была запроектирована станция катодной защиты мощностью 1 кВт работающая с пятидесятиметровым глубинным анодным заземлением. Выбрана площадка для установки глубинного анодного заземления. На данной площадке проведены измерения удельного электрического сопротивления слоев грунта на глубину 50 метров методом вертикального электрического зондирования. По результатам вертикального электрического зондирования установлено, что имеются три слоя грунта с различными показателями удельного электрического сопротивления (45 Ом⋅м, 560 Ом⋅м, 38 Ом⋅м).
Выбирают трубы, изготовленные из токопроводящего композита, с удельным электрическим сопротивлением токопроводящего композита равным 10000 Ом⋅м, при этом для установки в грунте с показателями удельного электрического сопротивления 560 Ом⋅м, выбирают трубы, изготовленные из токопроводящего композита, с удельным электрическим сопротивлением токопроводящего композита равным 10 Ом⋅м, что приводит к более плавному растеканию защитного тока со всей поверхности защитного электрода.
При помощи оборудования для роторного бурения (на фиг. не показано) бурят скважину 1 диаметром 168 мм, на глубину 50 метров. В скважину 1 протягивают трубы 4 внешним диаметром 120 мм из токопроводящего композиционного материала собирая колонну труб таким образом, чтобы трубы с меньшим сопротивлением после установки находились в грунте с высоким удельным электрическим сопротивлением.
В трубы 6 опускают защитный электрод (протяженный гибкий анод) 7 типа ПВЕК.АЗП по ТУ 3435-005-97598003-2011 длиной 1000 м с кабелем 8, выходящим на дневную поверхность 3, и подключают его к станции катодной защиты (на фиг. 3 не показано) через контрольно-измерительный пункт 8.
Закачивают электропроводный гель в трубу для создания гарантированного электрического контакта между защитным электродом и трубами из токопроводящего композита. Также, наличие геля способствует повышению ремонтопригодности данной конструкции.