Глубинное заземление

Предложение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии, в частности, к глубинным скважинным заземлениям, и может быть использовано в нефтяной, газовой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве. Глубинное заземление содержит гирлянду из блоков заземлителей, каждый из которых содержит рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, заполненном активатором. С торцевых сторон заземлителя расположены центрирующие крышки. Кабель присоединения служит для подачи на электрод электрического тока. На корпусе установлена газоотводящая трубка с возможностью вывода ее вместе с кабелем на поверхность. Средства для соединения блоков заземлителей выполнены в виде кронштейнов с отверстиями и монтажных пальцев. Рабочий электрод выполнен из железокремнистого сплава и изготовлен методом литья. В качестве активатора использована коксо-минеральная засыпка, содержащая смесь коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный минерализатор. Газоотводящая трубка выполнена с перфорацией по всей высоте.

Предложение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии, в частности, к глубинному скважинному заземлению, и может быть использовано в нефтяной, газовой промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.

Известен анодный заземлитель по патенту РФ N 2149920, МПК 7 C 23 F 13/08, 27.05.2000, который содержит электрод из малорастворимого материала и контактный узел с закладной трубкой, в которую зачеканен уплотняющим клином токовывод. Электрод выполнен в виде последовательно соединенных друг за другом большого цилиндра с закладной трубкой контактного узла, усеченного конуса и малого цилиндра с полусферой на конце. Таким образом, токовывод расположен на торцевой части электрода.

Недостатками заземлителя /1/ являются невозможность использования его в качестве глубинного заземлителя, так как на токовывод, расположенный на торцевой части электрода, давит в процессе эксплуатации масса грунта, нарушая при этом гидроизоляцию контактного узла, а далее заземлителя в целом. Такие анодные заземлители используются на небольшой глубине.

Наиболее близким аналогом предлагаемого решения, принятым за прототип, можно считать глубинное заземление, раскрытый в RU 2138106 С1, МПК 7 C 23 F 13/00, 20.09.1999, представляющее собой гирлянду блоков глубинного заземлителя, каждый из которых содержит рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, выполненном в виде трубы коробчатой формы, кабель присоединения, а также установленную на корпусе газоотводящую трубку с возможностью вывода ее вместе с кабелем на поверхность и средства для соединения блоков заземлителей в гирлянду.

Недостатком данного устройства является высокое переходное сопротивление анод - грунт, что приводит к большому перерасходу электроэнергии при эксплуатации такого заземлителя. Высокое переходное сопротивление вызвано, с одной стороны, отсутствием надежного электрического контакта между электродом и корпусом заземлителя, с другой, - неплотным контактом корпуса заземлителя со стенками скважины. С целью снижения переходного сопротивления рекомендуется засыпать высоко электропроводящим коксосодержащим наполнителем пространство между стенками скважины и корпусом заземлителя.

Задачей данного предложения является снижения переходного сопротивления конструкции глубинного заземлителя и расширение его технологических возможностей, улучшение условий его транспортировки и монтажа. Технический результат, который обеспечивает решение данной задачи, заключается в значительном снижении переходного сопротивления за счет повышения электропроводности прианодного пространства при использовании коксо-минерального активатора в конструкции заземлителя и стабилизации переходного сопротивления анод - грунт за счет применения корпуса заземлителя цилиндрической формы..

Указанная задача решена за счет того, что глубинное заземление содержит гирлянду из соединенных друг с другом блоков заземлителей, каждый из которых включает рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, заполненном активатором, и кабель присоединения, а также установленную на корпусе газоотводящую трубку с возможностью вывода ее вместе с кабелем на поверхность и средства для соединения блоков заземлителей в гирлянду, а в качестве активатора использована коксо-минеральная засыпка, содержащая смесь коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный минеральный активатор. При этом корпус каждого заземлителя имеет цилиндрическую форму. Кроме того, средства для соединения заземлителей в гирлянды выполнены в виде кронштейнов с отверстиями, закрепленных на корпусе каждого заземлителя, и пальцев,

продеваемых в отверстия кронштейнов. При этом рабочие электроды выполнены из железокремнистого сплава, а газоотводящие трубки выполнены с перфорацией по всей высоте.

Конструкция глубинного заземления представлена на фиг.1. Комплектный глубинный заземлитель содержит корпус 1 в виде цилиндрического контейнера, в полости которого концентрично размещен ферросилидовый рабочий электрод 2 (анод), а свободное пространство заполнено коксо-минеральным активатором 3 (КМА), плотно прилегающим к рабочему электроду 2. КМА используется в качестве засыпки электродов с целью снижения переходного сопротивления анод-грунт, дренирования приэлектродного пространства и уменьшения скорости растворения электродов. КМА 3 состоит из смеси коксовой мелочи фракций до 10 мм и фракций 10-25 мм, а также безгалогенидного минерального активатора. Может быть использован КМА, описанный в RU 2161353.Наличие в коксовой основе двух фракций мелочи обеспечивает, с одной стороны, достаточную сплошность засыпки, а с другой - ее стабильную дренирующую способность. В качестве безгалогенидного/минерального активатора может быть использована нитрофоска. Насыпная плотность - не менее 0,8 кг/м³, удельное сопротивление - не более 0,06 Ом/м.

Рабочий электрод 2 заземлителя изготовлен методом литья из сплава ЧС 15 ГОСТ 7769-82. К корпусу 1 заземлителя прикреплена газоотводящая трубка 4 с перфорацией по всей высоте, обеспечивающая своевременное удаление накопившихся в результате химической реакции газов.

Электрод снабжен коррозионностойким кабелем 5 присоединения марки ВППО или аналогичным кабелем с сечением медных жил 10 мм, рассчитанным на номинальное напряжение 660 В. Длина кабеля 5 присоединения соответствует глубине установки в скважине.

С торцевых сторон корпуса 1 установлены центрирующие крышки 6, предотвращающие высыпание КМА 3 при транспортировке. Для соединения

блоков заземлителей между собой в гирлянду на корпусе 1 на каждом торце закреплены по два кронштейна 7 с отверстиями. При соединении заземлителей между собой совмещают отверстия кронштейнов 7 соседних заземлителей и вставляют в них монтажный палец 8.

Скорость анодного растворения заземлителя зависит от условий эксплуататации и составляет 0,2-0,4 кг/А год для средних условий эксплуатации при номинальной токовой нагрузке. В процессе эксплуатации корпус растворяется.

Корпус 1 выполнен в виде контейнера и служит для удобства транспортировки и монтажа. В собранном виде заземлитель представляет собой блок. Для снижения переходного сопротивления анод-грунт и повышения токовой нагрузки конструкцией предусмотрено механическое и электрическое соединение блоков между собой в гирлянду с помощью упомянутых выше крепежных средств. Максимальное количество блоков в гирлянде - 16 шт. Каждая гирлянда снабжается газоотводящей трубкой, выходящей вместе с кабелями на дневную поверхность. Газоотводящая трубка имеет перфорацию по высоте гирлянды.

Работа глубинного заземления осуществляется следующим образом.

На заводе заранее изготавливаются блоки заземлителя, а сборку блоков в гирлянды производят по мере спуска заземления в скважину. В процессе монтажа нижний блок заземлителя опускают до устья скважины и фиксируют в этом положении. Верхний блок вывешивается над нижним, блоки центрируются, направляющие кронштейны 7 верхнего блока вставляются в направляющие кронштейны нижнего блока до совмещения ответных отверстий. Блоки соединяются с помощью пальца 8, продеваемого в ответные отверстия кронштейнов 7 блоков. При подаче электрического тока на электрод 2 вокруг заземлителя создается электрическое поле, приводящее к электрохимическому растворению сначала корпуса 1, затем электрода 2.

Номинальная токовая нагрузка блока заземлителя - 8А. Срок службы 25-30 лет.

1. Глубинное заземление, содержащее гирлянду из соединенных друг с другом блоков заземлителей, каждый из которых включает рабочий электрод, размещенный в полом корпусе, заполненном активатором, и кабель присоединения, а также установленную на корпусе газоотводящую трубку с возможностью вывода ее вместе с кабелем на поверхность и средства для соединения блоков заземлителей в гирлянду, отличающееся тем, что в качестве активатора использована коксо-минеральная засыпка, содержащая смесь коксовой мелочи различных фракций и безгалогенидный минеральный активатор.

2. Заземление по п.1, отличающееся тем, что корпус каждого заземлителя имеет цилиндрическую форму.

3. Заземление по п.1, отличающееся тем, что средства для соединения блоков заземлителей в гирлянды выполнены в виде кронштейнов с отверстиями, закрепленных на корпусе каждого заземлителя, и пальцев, продеваемых в отверстия кронштейнов.

4. Заземление по п.1, отличающееся тем, что рабочие электроды выполнены из железокремнистого сплава.

5. Заземление по п.1, отличающееся тем, что газоотводящие трубки выполнены с перфорацией по всей высоте.