Способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при защите обсадных колонн и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии. Способ включает бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, установку ковера, по окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей в шурф, осуществление закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, спуск анодного заземлителя, установку защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты (СКЗ), регулирование параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле, при этом шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям, между каждыми группами скважин прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, а скважины с отличающимися сопротивлениями снабжают индивидуальными катодными кабелями с СКЗ, при этом анодные заземлители параллельно соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют к СКЗ, а параметры катодной защиты на катодных кабелях по защитному току регулируют так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10%. Технический результат: обслуживание объектов катодной защиты с различными значениями электрических характеристик защиты и упрощение регулирования токов защиты. 1 ил.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способу защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от грунтовой коррозии.

Известна схема катодной защиты двух или более сооружений (патент RU №2151218, МПК C23F 13/02, опубл. 20.06.2000), включающая регулируемый выпрямитель-источник постоянного тока, защищаемые сооружения, анодное заземление, кремниевые вентили-регулированные сопротивления. Плюсовая клемма регулированного выпрямителя подключена к анодному заземлению, минусовая клемма - к общей точке соединенных между собой кремниевых вентилей, аноды которых подключены к каждому из защищаемых сооружений через регулируемые сопротивления.

Недостатком данной схемы является сложность практической реализации в реальных условиях. Катодная защита характеризуется тем, что при определенном напряжении, приложенном к анодному заземлению, и при определенном токе наступает состояние электролитического равновесия на границе раздела сооружение-грунт. Чтобы устанавливать необходимые потенциалы на сооружениях путем варьирования напряжения регулируемого выпрямителя - источника постоянного тока, необходимо устанавливать регулируемыми сопротивлениями разность потенциалов, которая должна быть равной нулю. Этот процесс кропотливый и сложный, который может затянуться по времени, к тому же постоянно необходимо уравновешивать схему регулируемыми сопротивлениями.

Известен также способ защиты трех обсадных колонн и выкидных линий на кусте скважин (см. Катодная защита обсадных колонн нефтяных скважин: Учеб. пособие / С.А. Долгих, В.Э. Ткачева, Р.А. Кайдриков, Б.Л. Журавлев. - Казань: КНИТУ, 2013, с. 75-77), по которому предусматривается установка преобразователя типа ПДЕ-М-1200 у существующей КТПН в шкафу катодной защиты совместно с блоком для перераспределения тока по скважинам.

Недостатком данного способа защиты является то, что фактически распределение тока, текущего от преобразователя к обсадным колоннам скважин, происходит не через установленный БДЗ. Ток всегда течет по линии наименьшего сопротивления, т.е. вначале к обсадной колонне, имеющей наименьшее сопротивление (из-за некачественного цементирования при бурении обсадной колонны), а затем к другим обсадным колоннам, имеющим более качественное цементное кольцо за обсадной колонной, а следовательно, более высокое сопротивление.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии и устройство для его осуществления (патент RU №2571104, МПК C23F 13/02, Е21В 41/02, H01R 4/00, опубл. 20.12.2015). Способ включает этапы предварительного бурения скважины до глубины большей на 2,5-3,0 м длины анодного заземлителя, разбуривания скважины в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, по окончании бурения непосредственно перед спуском электродов в скважину, закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора, установки анодного заземлителя. Устанавливают защитный ток для начального периода эксплуатации системы катодной защиты, производят поляризацию в течение 3-7 сут, после чего измеряют общие и поляризационные потенциалы защищаемых сооружений, при изменении силы защитного тока более чем на 20% от установленного делают вывод об утечке глинистого раствора из шурфа и закачивают до верхнего уровня анода гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ и 1 кг соли, закаченный гель выдерживают до превращения в желеобразное состояние 5-10 ч, снова замеряют силу тока, по восстановлению силы тока до исходной судят о полном восстановлении токопроводности между грунтом и анодом и о достижении катодной защиты скважины. Устройство катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии содержит электрод-токовод с кабелем, рабочий электрод, кабельный вывод, контрольно-измерительный пункт, перфорированную полимерную газоотводную трубку, ковер, трубу обсаживающую полиэтиленовую, канат капроновый, заполнитель, в качестве которого используют гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ, 1 кг соли.

Недостатком данного способа являются невозможность определения реальной величины тока, текущего от станции катодной защиты (СКЗ) к обсадной колонне, а также необходимость строительства парных объектов защиты (скважина, трубопровод) и шурфов с анодными заземлителями, при этом к каждому объекту защиты и анодному заземлителю идут индивидуальные соответственно катодный и анодный кабели, что приводит к большим затратам на строительство шурфов и сетки кабелей.

Технической задачей предлагаемого изобретения является сокращение материальных затрат по строительству и обслуживанию катодной защиты на объектах с группами скважин с различными электрическими характеристиками защиты за счет сокращения суммарной длины дорогостоящих катодных и анодных кабелей и упрощения регулировки токов защиты.

Техническая задача предлагаемого изобретения решается способом катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии, включающим бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, по окончании бурения непосредственно перед спуском электродов в шурф, закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, в которые спускают анодный заземлитель, установку защитного тока на обсадную колонну скважин через СКЗ, регулировку параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле.

Новым является то, что шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям, между ними прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, анодные заземлители параллельно соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют СКЗ, регулируют параметры катодной защиты по защитному току так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10%.

На чертеже представлена схема реализации способа катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии.

Способ катодной защиты обсадных колонн (на чертеже показаны условно) скважин 1 и 2 и нефтепромысловых трубопроводов (не показаны) от коррозии включает бурение шурфов (показаны условно) до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя 3 и 4, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя 3 или 4, в который устанавливают ковер (на чертеже не показан). По окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей 3 или 4 в шурф производят закачивание до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, в которые спускают анодный заземлитель 3 или 4. Регулируют параметры катодной защиты на соответствующем катодном кабеле 5 или 6, устанавливая защитный ток на обсадную колонну скважин 1 или 2 через СКЗ 7. Шурфы под соответствующие анодные заземлители 3 или 4 бурят на проектном расстоянии (50-100 м) от соответствующих обсадных колонн скважин 1 или 2. Определяют группы скважин 1 или 2 с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям (обычно разброс не более ±15%), между ними прокладывают соответствующий общий катодный кабель 5 или 6, соединенный к СКЗ 7 и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин 1 или 2 соответственно. Анодные заземлители 3 или 4 параллельно соединяют с соответствующим общим анодным кабелем 8 или 9, который подсоединяют СКЗ 7. Регулируют параметры катодной защиты благодаря реле-регулятору 10 (или переменному резистору) по защитному току так, чтобы разброс параметров на катодных кабелях 5 или 6 от среднего значения, определяемого технологическими параметрами защищаемых обсадных колон 1 или 2, не превышал 10%.

Предлагаемый способ катодной защиты обсадных колонн скважин 1 и 2 и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии отличается от прототипа тем, что группируются скважины 1 или 2 по одному общему конструктивному признаку - сопротивлению, они разбиваются на группы 1 или 2, каждая группа соединяется одним общим катодным кабелем 5 или 6 с СКЗ 7 и параллельно с обсадными колоннами скважин 1 или 2. По катодным кабелям 5 или 6 течет общий ток на соответствующие обсадные колонны 1 или 2. Это позволяет значительно сократить суммарную длину кабелей 5, 6, 8 и 9 и упростить настройку токов катодной защиты, так как настраивается сразу группа скважин 1 или 2.

Предлагаемый способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии позволяет сократить затраты на подземную прокладку катодных кабелей, кроме того, отсутствует необходимость в установке дополнительных БДЗ или каких-то других блоков деления тока. Общее сокращение затрат по сравнению с аналогом и прототипом при осуществлении катодной защиты, например, трех обсадных колонн скважин составляет 30%. В современных ценах сокращение затрат составит 224 тыс. руб.

Способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии, включающий бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, установку ковера, по окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей в шурф производят закачку до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, спуск анодного заземлителя, установку защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты (СКЗ), регулирование параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле, отличающийся тем, что шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям, между каждыми группами скважин прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, при этом анодные заземлители соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют к СКЗ, а параметры катодной защиты по защитному току регулируют так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10%.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при защите обсадных колонн и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии. Способ включает бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, установку ковера, по окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей в шурф осуществление закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, спуск анодного заземлителя, установку защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты - СКЗ, регулирование параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле, при этом шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям и скважины с отличающимися параметрами по сопротивлению от групп скважин, между каждыми группами скважин прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, а скважины с отличающимися сопротивлениями снабжают индивидуальными катодными кабелями с СКЗ, при этом анодные заземлители параллельно соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют к СКЗ, а параметры катодной защиты на катодных кабелях по защитному току регулируют так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10%.
Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности. Способ включает бурение шурфа до глубины, большей длины анодного заземлителя, разбуривание шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, закачивание в скважину до верхнего уровня ковера глинистого раствора, в который спускают анодный заземлитель, установление защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты, измерение общих и поляризационных потенциалов защищаемых сооружений, при этом при изменении сопротивления анодного заземлителя на 20% и более для восстановления катодной защиты сооружения в шурф досыпают до верхнего уровня анодного заземлителя сухой токопроводящий кольматирующий состав, содержащий 25-30 % глины, 9-12 % гипса, 0,1-0,2 % солей и остальное - песок, причем в качестве солей используют сернокислые и азотнокислые соли металлов и селитру, обеспечивающие сохранение токопроводности кольматирующего состава после заливки в шурф до 60 л воды.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности трубопроводов, проложенных в грунте с помощью анодного заземлителя.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных стальных сооружений от коррозии и может быть использовано в условиях агрессивной окружающей среды, вызываемых блуждающими постоянными токами и переменными токами промышленной частоты.

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для автоматической коррекции величины защитного потенциала по длине трубопровода для его эффективной защиты.

Изобретение относится к области защиты от электрохимической коррозии подземных металлических сооружений. Способ включает следующие операции: на защищаемом участке в электрическую цепь электрозащитной установки подключают дополнительные источники постоянного тока с точками дренирования на подземном сооружении с помощью кабеля от каждого дополнительного источника постоянного тока с созданием зон защиты от каждого дополнительного источника постоянного тока, определяют зону эффективной защиты по величине наведенного отрицательного потенциала от минус 0,90 В до минус 2,50 В от точки подключения дополнительного источника постоянного тока до точки на защищаемом сооружении, в которой продольное сопротивление сооружения будет равно переходному сопротивлению «сооружение-земля», а анодное заземление размещают в пределах любой защитной зоны.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации трубопроводов системы нефтесбора и поддержания пластового давления нефтяного месторождения.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты от коррозии обсадных колонн скважин и нефтепромыслового оборудования, повышении надежности их работы, увеличении межремонтного интервала.

Изобретение относится к области телемеханики и автоматизированных систем измерения, контроля, регулирования, диагностики и управления удаленными объектами, а именно к системам коррозионного мониторинга объектов электрохимической защиты магистральных газопроводов, в частности установок катодной защиты.

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений, в частности трубопроводов. Устройство содержит катодную станцию, выполненную с возможностью подключения к сооружению через датчик выходного тока и снабженную датчиком выходного напряжения и анодным заземлителем, станцию слежения, выполненную с возможностью подключения к датчикам выходного напряжения и тока и к катодной станции, а также измерительный пункт, расположенный вблизи катодной станции и включающий датчик потенциала и измеритель потенциала, соединенный с датчиком потенциала, сооружением и со станцией слежения, при этом оно дополнительно содержит, по крайней мере, два удаленных от катодной станции измерительных пункта, расположенных на границе защитной зоны катодной станции по обе от нее стороны вдоль защищаемого сооружения и подключенных к источнику электропитания, при этом станция слежения снабжена центральным приемопередатчиком, а каждый удаленный измерительный пункт снабжен резидентным приемопередатчиком, соединенным с центральным приемопередатчиком посредством канала связи.

Изобретение относится к электроизмерительной технике и может быть использовано для оценки поляризационного потенциала подземных трубопроводов в процессе их электрометрического обследования.Сущность заявленного технического решения заключается в том, что предлагается в способе измерения поляризационного потенциала стального трубопровода изменение тока поляризации осуществлять путем изменения сопротивления электрической цепи, состоящей из последовательно соединенных первого, второго и третьего резисторов и подключенной к двум входам схемы измерения поляризационного потенциала трубопровода, соединенным соответственно с пунктом измерения и электродом сравнения, при этом вначале усиливают и измеряют падение напряжения U1 от протекающего тока поляризации на первом и втором резисторах, подключенных к выходу пункта измерения, а далее увеличивают ток поляризации путем шунтирования первого и второго резисторов электрической цепи, измеряют усиленное падение напряжения U2 и определяют поляризационный потенциал Up по формуле где R1 - сопротивление первого резистора, подключенного к выходу пункта измерения; R 2 - сопротивление второго резистора; R 3 - сопротивление третьего резистора, подключенного к выходу электрода сравнения; Ky - коэффициент усиления падения напряжения; Техническим результатом заявленного изобретения является повышение точности измерения поляризационного потенциала без изменения энергетических параметров станции катодной защиты и достоверности сведений о защищенности стальных трубопроводов. 2 ил.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может быть использовано при защите обсадных колонн и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии. Способ включает бурение шурфов до глубины, большей длины соответствующего анодного заземлителя, разбуривание каждого шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, установку ковера, по окончании бурения непосредственно перед спуском анодных заземлителей в шурф, осуществление закачки до верхнего уровня ковера глинистого раствора и токопроводящего кольматирующего раствора, спуск анодного заземлителя, установку защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты, регулирование параметров катодной защиты на соответствующем катодном кабеле, при этом шурфы бурят на проектном расстоянии от обсадных колонн скважин, определяют группы скважин с одинаковыми конструктивными параметрами по соответствующим сопротивлениям, между каждыми группами скважин прокладывают соответствующий общий катодный кабель, соединенный с СКЗ и параллельно с каждой из обсадных колонн скважин, а скважины с отличающимися сопротивлениями снабжают индивидуальными катодными кабелями с СКЗ, при этом анодные заземлители параллельно соединяют с общим анодным кабелем, который подсоединяют к СКЗ, а параметры катодной защиты на катодных кабелях по защитному току регулируют так, чтобы разброс параметров от среднего значения не превышал 10. Технический результат: обслуживание объектов катодной защиты с различными значениями электрических характеристик защиты и упрощение регулирования токов защиты. 1 ил.

Наверх