Способ выполнения анодного заземления


 


Владельцы патента RU 2521927:

Открытое акционерное общество "Гипрогазцентр" (RU)

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. Способ включает бурение скважины преимущественно горизонтально, вдоль подземного сооружения с выходом на дневную поверхность с обоих концов скважины, обсадку скважины и протягивание в нее электродов с установкой их в горизонтальной части скважины, заполнение скважины электропроводящим материалом, при этом определяют уровень грунтовых вод и глубину промерзания грунта вдоль подземного сооружения. Горизонтальную часть скважины располагают ниже уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта. Скважину обсаживают перфорированными неметаллическими трубами или электропроводными трубами из композиционного материала, а электроды подключают к кабелям, выходящим на дневную поверхность с обоих концов скважины. Технический результат: повышение эффективности, надежности и ремонтопригодности анодного заземления. 2 пр., 1 ил.

 

Изобретение относится к электрохимической защите от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтегазовой и энергетической отраслях промышленности, а также в коммунальном хозяйстве при выполнении анодного заземления.

Известно устройство горизонтального анодного заземления, включающее траншею, которую выполняют вдоль защищаемого сооружения, электроды анодного заземления, размещенные в траншее, контрольно-измерительные колонки для контроля эффективности электрохимической защиты, кабели для соединения электродов и токопроводящий раствор, покрывающий электроды (патент РФ №2407824, опубл. 27.12.2010 г.).

К недостаткам способа относят трудоемкость выполнения заземления и его ремонта при наличии рядом с защищаемой конструкцией сторонних подземных трубопроводов, дорог с твердым покрытием, подземных линий связи, силовых кабелей, например на территории промышленных площадок компрессорных и насосных станций.

Наиболее близким к заявляемому изобретению является способ выполнения анодного заземления, заключающийся в бурении преимущественно вертикальной скважины, опускании в скважину под собственным весом электродов и заполнении скважины от забоя до устья токопроводящим неметаллическим материалом (патент РФ №2394942, опубл. 20.07.2010 г.).

К недостаткам относятся:

- низкая эффективность анодного заземления в случае горизонтального чередования пластов грунта с различными электрическими характеристиками (удельным электрическим сопротивлением);

- неравномерное распределение защитного потенциала вдоль защищаемого сооружения;

- высокая электрическая мощность источников постоянного тока, требуемых для осуществления электрохимической защиты, вследствие значительного расстояния от анодного заземления до объекта защиты (например, для магистральных нефтегазопроводов расстояние составляет 500-700 м);

- существование риска заклинивания и «складывания» электродов в скважине при их опускании под собственным весом, что в последующем существенно снижает эффективность работы заземления;

- невысокая надежность анодного заземления, обусловленная тем, что все подключающие кабели вводят только с одной стороны скважины (со стороны устья).

В поставленном изобретении решается задача повышения эффективности и надежности анодного заземления, а также повышения его ремонтопригодности.

Поставленная задача решается тем, что в способе выполнения анодного заземления подземного сооружения, включающем бурение скважины преимущественно горизонтально, вдоль подземного сооружения с выходом на дневную поверхность с обоих концов скважины, обсадку скважины и протягивание в нее электродов с установкой их в горизонтальной части скважины, заполнение скважины электропроводящим материалом, определяют уровень грунтовых вод и глубину промерзания грунта вдоль подземного сооружения, при этом горизонтальную часть скважины располагают ниже уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта, скважину обсаживают перфорированными неметаллическими трубами или электропроводными трубами из композиционного материала, а электроды подключают к кабелям, выходящим на дневную поверхность с обоих концов скважины.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором схематически изображена конструкция анодного заземления для электрохимической защиты сооружения 1, выполненное в виде горизонтально расположенной скважины 2, основная часть которой находится ниже уровня грунтовых вод 3 и уровня промерзания грунта 4, имеющей два выхода на дневную поверхность 5, установленных в скважине неметаллических перфорированных труб 6, электродов 7, кабелей 8.

Способ выполнения анодного заземления осуществляют следующим образом.

Выполняют анализ гидрогеологических характеристик грунта вдоль защищаемого сооружения 1. Методом наклонно-направленного либо горизонтально-направленного бурения бурят скважину 2, которая на участке действия анодного заземления параллельна защищаемому сооружению 1 и проходит ниже уровня грунтовых вод 3 и уровня промерзания грунта 4, в этом случае часть скважины, в которой расположены электроды, постоянно находится в электропроводящем слое грунта, чем обеспечивается эффективность работы анодного заземления. Оба конца скважины выходят на дневную поверхность 5.

В пробуренной скважине устанавливают перфорированные неметаллические трубы либо трубы из электропроводящего композита 6, внутрь которых при помощи троса протягивают электроды 7. В случае применения перфорированных труб грунтовая вода затекает в трубы, при применении электропроводных герметичных труб внутрь закачивают электропроводящий раствор.

Электроды 7 подключают кабелями 8 к системе электрохимической защиты, при этом кабели выводят с обоих концов скважины 2, что снижает падение напряжения в кабелях и повышает надежность заземления.

Данным способом целесообразно выполнять анодные заземления для электрохимической защиты подземных сооружений, например трубопроводов, под руслами рек или других водных преград, а также на территориях компрессорных или насосных станций в условиях наличия рядом с защищаемым сооружением дорог, подземных кабелей, сторонних трубопроводов, линий связи.

В случае необходимости ремонта анодного заземления электроды с подключающими кабелями извлекают из скважины и устанавливают новые.

Пример 1

Участок подземного технологического трубопровода газа 1 протяженностью 100 м, расположенный на территории промышленной площадки компрессорной станции, имеет высокий риск развития коррозии вследствие недостаточно эффективно действующих глубинных заземлений катодной защиты в связи с их удалением от защищаемого трубопровода и экранированием другими защищаемыми коммуникациями, а также контурами защитных заземлений и фундаментами.

По проектной документации определяют, что глубина заложения трубопровода до его оси на участке составляет 2,0-2,5 м. Глубина промерзания грунта - 2,2 м, уровень грунтовых вод 2,0-4,0 м.

При помощи оборудования для наклонно-направленного бурения (на фиг. не показано) бурят скважину 2 диаметром 168 мм, которая проходит горизонтально на глубине 5,0 м, что ниже уровня грунтовых вод 3 и уровня промерзания грунта 4. Скважину располагают параллельно (в проекции) защищаемому участку газопровода 1 таким образом, чтобы горизонтальный участок составлял около 100 м и располагался рядом с защищаемым трубопроводом 1. Второй конец скважины (забой) выходит на дневную поверхность 5. Общая длина скважины - 140 м.

В скважину 2 на всю ее длину протягивают полиэтиленовые трубы 6 внешним диаметром 120 мм. Трубы имеют перфорацию в виде отверстий диаметром 8 мм в количестве 10-20 шт./дм2 (на фиг. не показано).

В трубы 6 протягивают магнетитовые электроды 7, соединенные в гирлянду протяженностью 100 м и устанавливают гирлянду электродов на горизонтальном участке скважины 2. Электроды 7 подключены к кабелям 8, выходящим на дневную поверхность 5 из обоих концов скважины 2. Кабели 8, выходящие на поверхность 5, подключают к установке катодной защиты (далее - УКЗ) (на фиг. не показано).

В трубу 6 закачивают электропроводный буровой раствор из бентонитовой глины (на фиг. не показано), применяемый для бурения скважины 2.

Пример 2

Участок магистрального газопровода 1 пересекает реку (на фиг. не показано) шириной 600 м и глубиной до десяти метров. На берегах расположены УКЗ (на фиг. не показано). Методом катодной поляризации участка трубопровода, а также при помощи бесконтактного измерителя тока, например БИТА-01, определено, что на трубопроводе под рекой имеются повреждения изоляционного покрытия газопровода значительных размеров, что делает неэффективной катодную защиту, осуществляемую глубинными анодами, расположенными на берегах реки, на участке газопровода и имеются протяженные участки с защитными потенциалами ниже минимально допустимых (по модулю) по ГОСТ Р 51164-98*. Увеличение режимов работы УКЗ приводит к превышению максимально допустимых защитных потенциалов по ГОСТ Р 51164-98 в районе точки дренажа, при этом защитный потенциал на водном переходе не достигает требуемых значений. Выполнить ремонт изоляции не представляется возможным. Требуется установка дополнительного анодного заземления установки катодной защиты вдоль трубопровода на водном переходе.

По проектной документации определяют глубину заложения трубопровода, тип и характеристики грунтов, уровень грунтовых вод в районе перехода и под ним. При помощи оборудования для наклонно-направленного бурения (на фиг. не показано) бурят скважину 2 диаметром 168 мм, которая проходит на глубине заложения нижней образующей трубопровода 1 и выходит за 400 м от уреза воды (на фиг. не показано) в каждую сторону. В скважину 2 протягивают трубы 6 внешним диаметром 120 мм из электропроводного композиционного материала на основе сополимера этилена с винилацетатом ЭПК-7.

В трубы 6 протягивают протяженный гибкий анод (электрод) 7 типа ПВЕК по ТУ 3435-005-97598003-2011 длиной 600 м с кабелями 8, выходящими на дневную поверхность 5 из обоих концов скважины 2, и подключают их к установкам катодной защиты (на фиг. не показано), расположенным на берегах. Гибкий анод устанавливают на участке скважины, проходящем под руслом реки.

В трубу 6 закачивают электропроводный буровой раствор из бентонитовой глины (на фиг. не показано), применяемый для бурения скважины 2.

Способ выполнения анодного заземления подземного сооружения, включающий бурение скважины преимущественно горизонтально, вдоль подземного сооружения с выходом на дневную поверхность с обоих концов скважины, обсадку скважины и протягивание в нее электродов с установкой их в горизонтальной части скважины, заполнение скважины электропроводящим материалом, отличающийся тем, что определяют уровень грунтовых вод и глубину промерзания грунта вдоль защищаемого подземного сооружения, при этом горизонтальную часть скважины располагают ниже уровня грунтовых вод и глубины промерзания грунта, скважину обсаживают перфорированными неметаллическими трубами или электропроводными трубами из композиционного материала, а электроды подключают к кабелям, выходящим на дневную поверхность с обоих концов скважины.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области защиты металлоизделий от атмосферной коррозии при хранении их на открытых площадках, в неотапливаемом помещении, а также в штабелях в процессе длительного хранения в условиях создания запаса госрезерва в жестких и особо жестких условиях тропического, субтропического и морского климата, связанных с повышенными температурами, высокой относительной влажностью и возможным подкислением поверхностной пленки влаги за счет выпадения кислотных дождей, и может быть использовано в машиностроении, металлургии, в сельскохозяйственном производстве и на предприятиях госрезерва.

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

Изобретение относится к способам защиты от коррозии морских объектов техники широкого назначения. .

Изобретение относится к области электрохимии, а именно к технологии изготовления нерастворимого титанового анода для электрохимических процессов, и может быть использовано для изготовления анодных заземлителей цилиндрической формы.

Изобретение относится к изготовлению коррозионно-стойких электродов, применяемых для выделения металлов из промышленных растворов методом электроэкстракции, при нанесении гальванических покрытий драгоценными и цветными металлами, электрохимическом производстве хлора и кислорода, при электрохимической катодной защите от коррозии металлических конструкций, а также и в других различных областях промышленности.
Изобретение относится к области защиты металлов от коррозии и может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии подземных сооружений и трубопроводов.

Изобретение относится к использованию системы катодной защиты с внешним током для снабжения энергией одного или нескольких электрических устройств. .

Изобретение относится к оборудованию для систем катодной защиты от подземной коррозии насосно-компрессорных и обсадных труб газодобывающих скважин и может быть использовано в нефтегазодобывающей отрасли.

Изобретение относится к электрохимзащите от грунтовой коррозии и может найти применение в нефтяной, газовой, энергетической промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.

Изобретение относится к способам использования дополнительного электрического потенциала для защиты от коррозии заземленных токопроводящих поверхностей, а также предотвращение контактов защищаемой поверхности и ионов окружающей среды.

Изобретение относится к защите подземных сооружений и трубопроводов от электрохимической коррозии и может быть использовано для восстановления глубинных анодных заземлителей ГАЗ. Способ включает диагностирование пластов пород с минимальным удельным электрическим сопротивлением методом вертикального электрического зондирования, расчет параметров ГАЗ из электродов заводского изготовления, промывку заземлителя на проектную глубину, откачку воды, спуск электродов заводского изготовления, засыпку коксо-минеральным активатором, присоединение заземлителей к станции катодной защиты, при этом дополнительно выполняют диагностирование ГАЗ изнутри, разрушают и удаляют коррозионные отложения из ГАЗ, а установку электродов заводского изготовления и засыпку коксо-минеральным активатором выполняют с одновременным поэтапным наращиванием и уплотнением. Технический результат - повышение эффективности технологии восстановления работоспособности ГАЗ за счет устранения контактного электрического сопротивления на внутренней и внешней поверхности восстанавливаемой колонны ГАЗ, однородного гарантированного заполнения колонны коксовой засыпкой, что обеспечит снижение сопротивления ГАЗ, достоверное определение его расчетных параметров, а также надежность и долговечность. 3 з.п. ф-лы, 2 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных, подводных и наземных металлических сооружений от коррозии, в частности нефтегазовых стальных трубопроводов. Анодный заземлитель АЗ содержит анод, выполненный в виде цилиндра, и контактный узел. Анод изготовлен из титанового сплава с электроактивным покрытием из диоксида марганца снаружи и внутри, соединен с трубчатым биметаллическим токоотводом контактного узла, состоящим снаружи из титанового сплава, а внутри из меди, для электрической коммутации с токопроводящим медным кабелем. Контактный узел герметизирован посредством полимерного материала и термоусаживаемой трубки. Технический результат: снижение переходного сопротивления в местах контакта АЗ, снижение омического сопротивления АЗ при повышении его стабильности, увеличение каталитической активности поверхности АЗ и устойчивости в грунтовых минерализованных средах и морской воде с возможностью работы при высоких токовых нагрузках до 1000 А/м2. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к оборудованию для систем защиты подземных и подводных трубопроводов от коррозии. Устройство содержит источник питания, соединенный кабелями с участком защищаемого трубопровода и анодным заземлителем, при этом оно содержит блок управления, соединенный через регулирующий блок с источником питания, выполненным в виде источника ЭДС, совмещен с частью защищаемого трубопровода и представляет собой два полукольца, оребренных продольными ребрами и снабженных продольными фланцами с крепежными отверстиями, выполненными из гидростойкого диэлектрического материала с высокой теплопроводностью, покрывающих часть защищаемого трубопровода, причем внутри продольных ребер по всей их длине помещены зигзагообразные ряды теплоэлектрических секций, состоящие из соединенных между собой термоэмиссионных преобразователей, состоящих из пары отрезков, выполненных из разных металлов, концы которых расплющены и плотно прижаты друг к другу и расположены в зоне нагрева и охлаждения вблизи кромки продольных ребер и поверхности участка трубопровода параллельно их поверхности, при этом свободные концы секций каждого ребра с одной стороны соединены через токовыводы с одноименными зарядами с регулирующим блоком, с противоположной стороны через коллекторы, токовыводы с одноименными противоположными зарядами и соединительный кабель с анодным заземлителем. Технический результат: повышение надежности и эффективности устройства. 8 ил.

Изобретение относится к защите металлов от коррозии и мониторингу, в частности к измерению величин потенциалов, скорости коррозии и температуры при защите от коррозии наружных поверхностей сооружений и оборудования, и может быть использовано в самых различных отраслях промышленности, в строительстве, коммунальном и сельском хозяйствах. Комплексный контрольно-измерительный пункт коррозионного мониторинга подземного сооружения выполнен в виде трубы с опорами, кольцом и сеткой, в верхней части которой установлен щиток с клеммами, соединенный внутри трубы медными изолированными измерительными проводами со стационарным электродом сравнения, вспомогательным электродом и индикаторными пластинами, с датчиками коррозии, температуры и выделения водорода, с образцами-свидетелями, установленными в нижней части упомянутой трубы, снабженной болтом для подключения к защищаемому сооружению или к протектору и крышкой, закрепленной с помощью болтов крепления и гаек. Техническим результатом изобретения является повышение качества определения величин потенциалов, скорости коррозии, температуры и выделения водорода на наружных поверхностях сооружений и оборудования и повышение производительности труда персонала. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение может быть использовано для защиты от электрохимической коррозии сварной металлоконструкции из близких по физико-химическим свойствам и толщинам заготовок. Последовательно измеряют максимальные значения термоэлектродвижущих сил (ТДС), создаваемых в термопарах, образованных в контактах всех допустимых сочетаний заготовок металлоконструкции. Определяют оптимальное распределение заготовок из условия минимизирования значений ТДС и отсутствия превышения в контакте хотя бы одной пары заготовок предельно допустимых значений 5-8 мВ. Наносят с обратной стороны сварного шва вдоль его оси противокоррозионное покрытие в виде сплошного электропроводящего слоя из высокоэлектропроводного материала заданной ширины. В качестве средства для измерения ТДС в контакте заготовок используют клещи для двухсторонней точечной контактной сварки, обеспечивающие нагрев заготовок. Нижние электроды обоих клещей соединены гибкой перемычкой из термостойкого и высокоэлектропроводного материала. Зажимы типа «крокодил» закреплены на каждой из заготовок на заданном расстоянии от электродов клещей и соединены коммутирующими проводами с прибором для измерения ТДС. Изобретение обеспечивает повышение эффективности защиты от электрохимической коррозии. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных трубопроводов. Способ включает выявление поврежденной секции протяженного анодного заземлителя (ПАТ), а затем нахождение места повреждения на секции, при этом к концу секции подключают низкочастотный генератор тока, работающий на частотах менее 100 Гц, с помощью измерителя и датчика индуктивности определяют положение ПАТ в грунте, поиск места обрыва производят при помощи измерения поперечного градиента потенциала поверхности земли между измерительными электродами, при этом первый электрод расположен над ПАТ, а второй электрод - на расстоянии не менее 7 м со стороны, противоположной защищаемому трубопроводу, перпендикулярно ходу движения, причем измерения проводят с шагом 1 м, при определении измерителем максимального сигнала устанавливают контрольный знак, далее генератор переключают на другой конец поврежденной секции ПАТ и проводят измерения в обратном направлении, а за место повреждения ПАТ принимают среднюю точку между двумя контрольными знаками, установленными в местах обнаружения максимальных значений измеренных сигналов. Технический результат: повышение точности локализации повреждений ПАТ, что приводит к снижению трудоемкости при ремонте повреждений. 1 ил.
Наверх