Устройство горизонтального анодного заземления в грунтах с высоким электрическим сопротивлением


 


Владельцы патента RU 2407824:

Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина (RU)

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. Обеспечивает заземление в грунтах с высоким электрическим сопротивлением, возможность демонтажа и ремонта заземления. 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. 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. Глубина траншеи назначается из условия размещения глинистого раствора ниже глубины промерзания грунтов. 1 ил.

 

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.

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.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрохимической зашиты подземных сооружений от коррозии и может быть использовано при сооружении анодных и рабочих заземлений постоянного тока.

Изобретение относится к машиностроению, к устройствам защиты металлических конструкций от коррозии, может применяться для защиты корпусов автомобилей, поверхностей трубопроводов, корпусов судов.

Изобретение относится к области защиты металлических оболочек кабелей электроснабжения. .

Изобретение относится к устройствам катодной защиты от коррозии металлоконструкций в химической и нефтегазовой промышленности. .

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации морских нефтепромысловых гидротехнических сооружений, в частности к обеспечению эксплуатационной надежности морских стационарных платформ.

Изобретение относится к устройствам для катодной защиты скважинного оборудования от коррозии и может быть использовано в различных отраслях промышленности. .

Изобретение относится к конструкциям анодных заземлителей и может быть использовано в системах защиты магистральных нефте- и газопроводов от подземной коррозии. .

Изобретение относится к устройствам для катодной защиты нефтепромыслового оборудования, в частности погружного насоса. .

Изобретение относится к способам и устройствам для защиты скважинного оборудования, в том числе глубинного, в частности электроцентробежных насосов (ЭЦН), от коррозии с наложением контролируемой разности потенциалов (катодная защита) и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе нефтяной.

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии и может быть использовано, например, для изготовления анодных узлов систем катодной защиты судов.

Изобретение относится к области предотвращения коррозии гребных винтов и гребных валов морских судов путем катодной защиты
Изобретение относится к способам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, а также от воздействия на них ледовых образований и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для ледовых условий эксплуатации

Изобретение относится к области предотвращения коррозии металлов путем анодной и катодной защиты от эрозионного и коррозионного разрушения подводной поверхности морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных платформ, и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для ледовых условий эксплуатации

Изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных трубопроводов от коррозии и может быть использовано для получения электрической энергии для питания катодной станции за счет тепла перемещаемого газа или жидкости в трубопроводе. Устройство содержит источник питания, соединенный с силовым блоком, который соединен кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, при этом в качестве источника питания оно содержит термоэлектрический генератор, представляющий собой отрезок трубы, включенный в защищаемый трубопровод, соединенный с ним через фланцы и выполненный с кольцевым оребрением из изоляционного диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, внутри которого, повторяя очертания продольного разреза кольцевых ребер вокруг отрезка трубы по всей его длине, помещены парные зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, одиночные ряды которых состоят из размещенных поочередно и соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, каждый из которых состоит из пары отрезков из разных металлов M1 и М2, концы которых расплющены, плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения, причем свободные концы одиночных рядов каждого парного ряда с одной стороны отрезка трубы соединены между собой перемычками, а с противоположной - присоединены к коллекторам с одноименными зарядами, соединенными через токовыводы с силовым блоком. Технический результат - повышение надежности и эффективности защиты трубопровода от коррозии. 6 ил.

Изобретение относится к области защиты металлических конструкций от коррозии. Протектор для защиты металлических конструкций от коррозии содержит разрушаемый электрод, вмонтированный в него магнитный элемент и изоляционные прокладки. Между электродом и магнитным элементом расположен материал с односторонней проводимостью, направленной от магнитного элемента к электроду, или установлена прокладка из диэлектрика, частично изолирующая контакт между электродом и магнитным элементом, при этом контактное сопротивление между электродом и магнитным элементом не превышает 10% от полного сопротивления протектора. Технический результат: повышение защитного действия протектора на защищаемой металлической конструкции. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области электрохимической защиты трубопроводной арматуры от внутренней коррозии. Непосредственно на запорном элементе трубопроводной арматуры размещают анодные протекторы и закрепляют их на запорном элементе коррозионно-стойким резьбовым крепежом. В качестве катода используют запорный элемент трубопроводной арматуры, кинематический элемент привода трубопроводной арматуры в виде вала, штока либо шпинделя и корпус трубопроводной арматуры. Запорный элемент трубопроводной арматуры катода и анодный протектор дополнительно соединяют неразъемными или условно-разъемными металлическими соединениями в единую электрическую цепь с суммарным электрическим сопротивлением по металлу в сухом состоянии величиной не более 0,1 Ом. Материал анодного протектора выбирают в зависимости от материала катода и концентрации в рабочей среде коррозионно-активных компонентов, в частности - хлорид-иона, из условия, что алгебраическая разность Δφ электрохимических потенциалов катода φк и анода φа удовлетворяет соотношению: 0,4 В ≤ Δφ ≤ 0,5 В. Повышается эффективность и экономичность защиты. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл.

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. Способ включает монтаж стоек на дне траншеи для установки электродов анодного заземления и контрольно-измерительной колонки, к которой подводят кабели, при этом устанавливают ковер с выводом газоотводной трубки от электродов через скважину и заполняют пространство между электродами и грунтом, при этом пространство между электродами и грунтом заполняют углеродсодержащим материалом из твердых углеродосодержащих отходов электродного производства марки МУЭ, обладающим естественной усадкой при увлажнении на 10 -15%, с утрамбовкой каждого слоя материала, увлажненного до насыщения. Технический результат: сокращение количества электродов анодного заземления, уменьшение размеров траншей для их размещения и увеличение срока эксплуатации анодного заземлителя. 1 ил.

Изобретение относится к способу и устройству коррозионной защиты стали в бетоне. Устройство содержит расходуемый анод, модификатор электрического поля и наполнитель с ионной проводимостью, устанавливают в полости, образованной в бетонном элементе, и расходуемый анод непосредственно соединяют со сталью. Модификатор включает элемент со стороной, которая является анодом, поддерживающим реакцию окисления, в электронном контакте со стороной, которая является катодом, поддерживающим реакцию восстановления. Катод модификатора обращен к расходуемому аноду и отделен от него наполнителем. Наполнитель содержит электролит, который соединяет расходуемый анод с катодом модификатора. Анод модификатора обращен от расходуемого анода. Реакция восстановления на катоде модификатора, по существу, включает восстановление кислорода из воздуха. Обеспечивается увеличение выработки тока дискретным расходуемым анодом и усиление защитного эффекта и возможность подачи вырабатываемого тока в предпочтительном направлении для улучшения распределения тока при гальванической защите стали в элементах из отвержденного железобетона, контактирующих с воздухом. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 12 ил., 3 пр.

Изобретение относится к катодной защите металлических объектов от коррозии и электрохимической обработки почв, илов и других дисперсных сред для очистки от загрязнений. Сборка содержит центральный кабель и концентрично расположенные относительно него последовательно распределенные аноды на титановой основе цилиндрической формы с наружным каталитическим покрытием, каждый из которых связан с кабелем электрическим контактом, размещенным в полости анода. Каждый анод с электроактивным покрытием внутри и снаружи снабжен приваренным в его торцевой части биметаллическим трубчатым элементом титан-медь, содержащим переходный термодиффузионный слой, представляющий собой токоввод для соединительного проводника, связывающего анод с проводником центрального кабеля в полости анода, при этом электрические контакты выполнены пайкой и защищены многослойной изоляцией. Технический результат: снижение переходного сопротивления в месте контакта токопроводящего кабеля и токоприемника и в месте контакта токоприемника и анодного заземлителя. 3 ил.

Изобретение относится к области защиты подземных металлических сооружений от коррозии. Анодный заземлитель состоит из литого электрода с крестовидной формой сечения, имеющего равноудаленные выступы, соединенные дугами, выгнутыми от центра электрода, токоввод, кабель и термоусадочную муфту в форме колпака с отверстием для заливки герметика, при этом электрод имеет два токоввода, расположенных на противоположных торцах электрода и представляющих собой контактные узлы, содержащие вплавленные в электрод вставки цилиндрической формы диаметром 0,2-0,4 диаметра электрода, длиной 0,1-0,15 общей длины электрода, изготовленные с проточками глубиной 3-6 мм и шириной 5-15 мм, причем вставки вплавлены в электрод на 2/3 своей длины, а на боковой поверхности вставок, не залитой материалом электрода, выполнены площадки для крепления накладок размером 0,60-0,65 диаметра вставки, фиксирующих прижим кабеля токоввода в виде петли, причем вставки выполнены из сплава, обладающего коэффициентом термического расширения, близким к коэффициенту термического расширения материала электрода, а в качестве герметика использован кремнийорганический полимерный наполнитель. Конструкция электрода позволяет повысить его механическую прочность и надежность работы при сборке электродов в гирлянду. 3 ил.
Наверх