Способ катодной защиты от коррозии водозаборных скважин

 

Изобретение относится к катодной защите от коррозии металлических, сооружений и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, связанной с добычей и подачей воды потребителям. Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат, увеличение срока службы скважины и расширение технологических возможностей путем проведения одновременной очистки забираемых вод от железа. Анодный заземлитель устанавливают по от-ношению к водозаборной скважине со стороны движения потока подземных вод по кривой, ограничивающей область захвата водозабора,'причем рабочую часть заземлителя располагают непосредственно в водоносном горизонте, а скважину поляризуют до потенциала U, превышающего потенциал выделения водорода. Это приводит к изменению химического состава воды, достигающей водозаборной скважины, путем насыщения ее кислородом, выделяющимся на аноде при стекании тока, что обеспечивает эффект, заключающийся в осаждении и фильтрации в поровом пространстве вмещающей среды двухвалентного железа, растворенного в воде. Это'в свою очередь обеспечивает увеличение срока службы водозаборной скважины (катода). Снижение содержания железа в воде, достигающей водозаборной скважины, увеличивает срок службы фильтрового оборудования, которое при большом содержании железа быстро выходит из строя, скважина перестает функционировать, что делает бессмысленным катодную защиту от коррозии в целом. Кроме того, при этом обеспечивается сокращение (и даже исключение) затрат на специальные мероприятия по очистке воды от железа с целью соблюдения санитарных норм. Дебит скважины увеличивается за счет исключения закупорок ячеекфильтров железом и эффекта электроосмоса (отгон воды в направлении от анода к катоду), 1 з.п.ф-лы, 2 ил. 1 табл.слсN^ |ь. О Ь^Изобретение относится к катодной защите от коррозии подземных металлических сооружений, а конкретно к катодной защите водозаборных сооружений, состоящих из водозаборной скважины и присоединенного с ней технологическоготрубопровода, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, связанной с добычей и подачей воды потребителям.Цель изобретения - увеличение срока службы скважины, снижение эксплуатаци-

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 23 F 13/00

ГОСУДА Р СТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ж

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4471338/02 (22) 05,08.88 (46) 15.02.92. Бюл. N 6 (71) Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский ийститут "ЮЖНИИгипрогаз" и

Производственное объединение "Тюментрансгаз" (72) И.Д. Ягмур, А.B. Зуев и.К,Ф. Отт (53) 620.197.5(088.8) (56) Синько В.Ф. Электрохимическая защита металлоконструкций водозаборных скважин от коррозии. — Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности. РНТС, М„

1976, М 8, с.27-35.

Глазов Н.П., Калашников А,M. и.Мартенс М,Я. Проектирование и эксплуатация катодной защиты промысловых трубопрово; дов и скважин. Обзор, M.; ВНИИОЭНГ, 1970, с.7. (54) СПОСОБ КАТОДНОЙ ЗАЩИТЫ ОТ КОРРОЗИИ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН (57) Изобретение относится к катодной защите от коррозии металлических, сооружений и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, связанной с добычей и подачей воды потребителям.

Цель изобретения — снижение эксплуатационных затрат, увеличение срока службы скважины и расширение технологических возможностей путем проведения одновременной очистки забираемых вод от железа.

Анодный заземлитель устанавливают по отИзобретение относится к катодной за- щите от коррозии подземных металлических сооружений, а конкретно к катодной защите водозаборных сооружений, состоящих из водозаборной скважины и присоединенного с ней - технологического. Ы 1712464 А1 ношению к водозаборной скважине со стороны движения потока подземных вод по кривой, ограничивающей область захвата водозабора, причем рабочую часть заземлителя располагают непосредственно в водоносном горизонте, а скважину поляризуют до потенциала U, превышающего потенциал выделения водорода. Это приводит к изменению химического состава воды, достигающей водозаборной скважины, путем насыщения ее кислородом, выделяющимся на аноде при стекании тока, что обеспечивает эффект, заключающийся в осаждении и фильтрации в поровом пространстве вмещающей среды двухвалентного железа, растворенного в воде. Это в свою очередь обеспечивает увеличение срока службы водозаборной скважины (катода), Снижение содержания железа в воде, достигающей водозаборной скважины, увеличивает срок службы фильтрового оборудования, которое при большом содержании железа быстро выходит из строя, скважина перестает функционировать, что делает бессмысленным катодную защиту от коррозии в целом, Кроме того, при этом обеспечивается сокращение (и даже исключение) затрат на специальные мероприятия по очистке воды от железа с целью соблюдения санитарных норм. Дебит скважины увеличивается за счет исключения закупорок ячеек фильтров железом и эффекта электроосмоса (отгон воды в направлении от анода к катоду), 1 з.п,ф-лы, 2 ил, 1 табл. трубопровода, и может быть использовано в любой отрасли народного хозяйства, связанной с добычей и подачей воды потребителям.

Цель изобретения — увеличение срока службы скважины, снижение эксплуатаци1712464

55 онных затрат, расширение технологических возможностей путем проведения одновременной очистки забираемых вод от железа.

На фиг.1,2 изображены гидрогеологическая характеристика водозабора и схема взаимосвязи анодных заземлителей с артскважиной посредством водного потока.

Область 1 захвата водозаборной скважины 2 обладает тем свойством, что все частицы естественного потока подземных вод 3, расположен ные внутри этой зоны (заштрихованная зона), достигают водозаборной скважины и извлекаются на поверхность.

Кроме того, уровень 4 подземных вод вблизи границы области захвата максимальнь и и уменьшается при приближении к водозаборной скважине за счет так называемой "воронки депрессии", Электроды анодного заземлителя 5 размещают по границе области захвата, а рабочую часть электрода 6 располагают непосредственно в водЬносном пласте. Указанное размещение электродов обеспечивает максимальное взаимодействие их поверхности с грунтоВОЙ ВОДОЙ.

Таким образом, координаты размещения анодного заземлителя 5 однозначно определяют в горизонтальной плоскости по отношению к артскважине 2, направлению истечения подземных вод 3 и границе области 1 захвата водозабора, а в вертикальной плоскости координаты размещения анодного заземлителя определяют только глубиной залегания и мощностью водоносного горизонта 7, а не электросопротивлением слоев грунта, Кроме того, глубина и мощность водоносного горизонта определяют тип и конструкцию анодного заземлителя, Предложенный способ характеризуется активным и направленным воздействием на весь поток воды, достигающий скважины, путем насыщения его кислородом, При этом происходит переход ионного железа в нерастворимое состояние и осаждение его непосредственно в поровом пространстве водоносного пласта. В результате содержание железа в воде, извлекаемой на поверхность, резко уменьшается, что приводит к снижению (и даже исключению) затрат на проведение специальных мероприятий по обезжелезиванию подземных вод.

При осуществлении катодной защиты по предлагаемому способу наибольшая величина тока, подаваемого на водозаборную скважину, а конкретно на фильтровую колонну, определяется не максимально допустимой величиной поляризационного потенциала, а необходимостью получения

45 того количества кислорода, которое достаточно для требуемой степени. очистки, При таком токе фильтровая колонна поляризуется до потенциала выше потенциала U<> выделения водорода, т,е.

0 > Uo =-1,15 В, Однако это не оказывает вредного действия, так как водозаборная скважина — неизолированное сооружение.

Более того, благодаря интенсивному выделению водорода на фильтрах скважины происходит их эрозионная очистка от продуктов различного назначения, обычно закупоривающих ячейки фильтра.

Эрозионная очистка способствует увеличению срока службы скважины.

Другим положительным фактором является увеличение дебита скважины. Этому способствуют: фильтрация и осаждение двухвалентного железа не на фильтрах скважины, а в поровом пространстве водоносного горизонта вдали от скважины; эффект электроосмоса, который значител ьно усиливается при большой величине тока, подаваемого на скважину.

Перед реализацией данного способа катодной защиты анализируют гидрогеологические характеристики водозабора, а именно: глубину залегания и мощность водоносного горизонта; направление истечения потока подземных вод; область захвата водозабора, Этот анализ позволяет затем разместить анод по отношению к катоду таким образом, что весь поток водяных частиц сначала проходит возле анода, изменяет свой химический состав и только затем достигает катода (водозаборная скважина).

В таблице приведены данные, характеризующие результаты конкретного применения известных и предлагаемого способов для катодной защиты водозаборных сооружений, Приведенные результаты наглядно демонстрируют преимущества предлагаемого способа, При обеспечении катодной защиты в соответствии с нормативными документами содержание железа в отбираемой воде снижается почти в 8,5 раз, что позволяет исключить проведение специальных мероприятий по очистке воды от железа и значительно снизить эксплуатационные затраты. Дебит скважины при этом увеличивается на 7 0.

Предложенный способ технологически не связан с функционированием водозаборной системы, поэтому его применение на уже действующих водозаборных сооружениях не требует их остановки и дополнительного переоборудования, 1712464 забираемых вод от железа, заземлители устанавливают по отношению к скважине со стороны истечения потока подземных вод по кривой, ограничивающей область захвата водозабора, причем рабочую часть заземлителя располагают в водоносном слое, 2.Способ по п.1, отличающийся тем, что водозаборную скважину поляризуют до потенциала выше, чем потенциал выделения водорода.

Дебит скважины, м /ч з

Защитный потенциал, В по МСЭС, в

Количество железа в отбираемой воде, М г/л

Величина защитного тока, А

Способ трубопроводе скважине

3,0

-2,2

-0,8

15,5

Прототип

Предлагаемый

15,8

-1,3

-0,98

1,5

-2,0

16,2

0,4

-1,5

82!

Формула изобретения

1.Способ катодной защиты от коррозии водозаборных скважин, включающий установку анодных заземлителей в грунт и под- ° ключение скважины и заземлителей к 5 станции катодной защиты, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью увеличения срока службы скважины, снижения эксплуатационных затрат и расширения технологических возможностей путем 10 проведения одновременной очистки

Необходимость в спецмероприятиях по очистке от железа

Необходимы

Необходимы

Исключаются

1712464

@ue. 2

35

50

Составитель Л.Груднева

Техред М.Моргентал Корректор Н.Ревская

РеДактор M.Êåëåìåø

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 513 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5