Opublikowano: 30.VI.1969 57593 KI. 48 d1, 13 MKP C 23 f ZihlOO UKD Wspóltwórcy wynalazku: mgr inz. Zdzislaw Bobiatynski, mgr Mieczy¬ slaw Durka, mgr inz. Jan Dziob, mgr inz.Bohdan Lapienski, mgr inz. Stanislaw Olendski Wlasciciel patentu: Osrodek Badawczy Techniki Geologicznej Centralne¬ go Urzedu Geologii, Warszawa (Polska) Urzadzenie do ochrony przed korozja rur metalowych w wiertniczych ujeciach wody Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie do ochro¬ ny przed korozja rur metalowych w wiertniczych ujeciach wody metoda katodowa z zewnetrznym zródlem pradu, zawierajace czesc zasilajaco-regu- lacyjna oraz czesc anodowa umieszczona wewnatrz kolumny rur eksploatacyjnych.Rury z wysokogatunkowej stali, odporne na ko¬ rozje, sa bardzo kosztowne. Pokrycia ochronne, stosowane do rur ze zwyklej stali, nie wykazuja na ogól wystarczajacej trwalosci, potrzebnej w przypadku otworów wiertniczych. Lokalne usz¬ kodzenie powloki ochronnej moze doprowadzic do znacznego skrócenia okresu eksploatacji otworu wiertniczego i koniecznosci wykonania kosztownej rekonstrukcji lub nowego wiercenia. Ponadto po¬ krycia ochronne nie daja sie zastosowac w ujeciach wody, oddanych do eksploatacji przed podjeciem prac zwiazanych z ochrona przeciwkorozyjna i juz eksploatowanych.Katodowa metoda ochrony konstrukcji metalo¬ wych przed korozja jest znana i stosowana, m. in. w stoczniach i na jednostkach plywajacych, brak jest jednak odpowiedniego rozwiazania ochrony wewnetrznej powierzchni rur metalowych w wiert¬ niczych ujeciach wody z mozliwoscia kontroli i re¬ gulacji potencjalu ochronnego. Zastosowanie metody katodowej do ochrony przed korozja nie napotyka na trudnosci, jezeli powierzchnia chronionego ele¬ mentu metalowego jest niewielka i ma nieskomp¬ likowany ksztalt, gdyz wówczas w poszczególnych 10 15 20 25 30 punktach tej powierzchni wystepuja w przyblizeniu jednakowe potencjaly.W przypadku ochrony przedmiotu o duzych lub skomplikowanych ksztaltach zachodzi koniecznosc stosowania zespolów elektrod polaryzacyjnych i ste¬ rujacych nimi elektrod odniesienia, zaopatrzonych w oddzielne dla kazdego zespolu urzadzenia kon¬ trolno-sterujace do regulacji pradu zasilajacego.Z uwagi na niewielkie srednice rur eksploatacyj¬ nych w porównaniu z glebokoscia otworu wiertni¬ czego anodowa czesc ukladu ochronnego wraz z elektrodami pomiarowymi i przewodami powinna byc zamocowana koncentrycznie i wplywac w jak najmniejszym stopniu na zmniejszenie przeswitu rur, przy jednoczesnym zapewnieniu jednakowego potencjalu ochronnego na calej powierzchni wew¬ netrznej chronionej kolumny rur.Celem wynalazku jest przedluzenie okresu eks¬ ploatacji wody w ujeciu wiertniczym z rurami me¬ talowymi bez rekonstrukcji otworu wiertniczego przez zastosowanie sterowanej ochrony katodowej w sposób, zapewniajacy skuteczny rozklad poten¬ cjalu na calej wewnetrznej powierzchni chronio¬ nych rur eksploatacyjnych.Zadaniem wynalazku jest opracowanie odpowied¬ niego ukladu ochronnego, sluzacego do powstrzy¬ mania procesu korozji wewnetrznej powierzchni rur eksploatacyjnych i nadajacego sie do zastoso¬ wania w otworach wiertniczych.Cel ten zostal osiagniety przez opracowanie urza- 57 5933 dzenia do ochrony przed korozja rur metalowych w wiertniczych ujeciach wody metoda katodowa z zewnetrznym zródlem pradu, zawierajacego czesc zasilajaco-regulacyjna oraz czesc anodowa umiesz¬ czona wewnatrz kolumny rur eksploatacyjnych, w których ciagla anoda z drutu lub lancuch punk¬ towych anod, zamocowanych koncentrycznie para¬ mi na izolowanym nosnym przewodzie i polaczonych ze soba szeregowo na przemian co druga anoda, poczawszy od górnego konca kolumny rur w kie¬ runku jej drugiego konca znajdujacego sie w dol¬ nej czesci otworu wiertniczego i z powrotem w kie¬ runku górnego konca kolumny rur, jest podlaczona tylko z jednego dowolnego konca do zewnetrznego trodla zasilania.Pomiarowe elektrody, np. pólogniwa srebro/chlo¬ rek srebra, sa przymocowane do elastycznych izo¬ lowanych prowadników w miejscach styków tych prowadników z wewnetrzna powierzchnia chronio¬ nej rury kazda w takiej samej odleglosci od chro¬ nionej rury. Elektrody te sa podlaczone do ukladu zasilajaco-regulacyjnego. Ciagla anoda z drutu jest nawinieta spiralnie na izolowanym nosnym przewo¬ dzie, na którym sa osadzone izolowane prowadniki i moze byc pokryta perforowana powloka izolacyjna w celu zapewnienia lepszego rozdzialu potencjalu ochronnego.Prowadniki maja prostokatny przekrój poprzecz¬ ny i ich szersze plaszczyzny sa prostopadle do po¬ przecznego przekroju rury i równolegle do plasz¬ czyzny jej osi. Prowadniki znajduja sie we wzajem¬ nej odleglosci od siebie lub od anod grafitowych nie wiekszej od srednicy chronionej rury i sa utrzymywane w stalej wzajemnej odleglosci kato¬ wej za pomoca pierscieni. W przypadku punkto¬ wych anod grafitowych stosuje sie dwie stykajace sie ze soba zaokraglone u dolu polówki, zaopatrzone w otwór przelotowy do nosnego przewodu, zamoco¬ wane na przewodzie nosnym za pomoca izolowanej perforowanej oslony, przy czym polówki te sa po¬ laczone ze soba oraz z dalszymi anodami za pomoca izolowanych przewodów.Wynalazek pozwala na przedluzenie okresu eks¬ ploatacji rur stalowych w wiertniczych ujeciach wody rzedu wielu dziesiatków lat nie tylko "w od¬ niesieniu do nowych otworów wiertniczych, lecz takze w przypadku ujec znajdujacych sie juz w eks¬ ploatacji i zagrozonych koniecznoscia likwidacji wskutek korozji. Przy prawidlowym stosowaniu wynalazku proces korozji, zachodzacy pod wplywem eksploatowanej wody, moze byc powstrzymany wT praktyce niekiedy nawet w 100%.Urzadzenie wedlug wynalazku jest przedstawione w przykladach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia urzadzenie z anoda ciagla z dru¬ tu do ochrony katodowej rur w wiertniczym uje¬ ciu wody, fig. 2 i 3 — ksztalt i sposób zamocowania prowadników 6 dla ukladu anodowego, fig. 4 i 5 — ksztalt i sposób zamocowania prowadników spel¬ niajacych role nosników elektrod pomiarowych, fig. 6 — urzadzenie z punktowymi anodami z drutu, fig. 7 i 8 — sposób zamocowania i zasilania punk¬ towych anod z drutu, fig. 9 — urzadzenie z punkto¬ wymi anodami z grafitu, fig. 10 i 11 — ksztalt oraz 17 593 4 sposób zamocowania i zasilania punktowych anod z grafitu.Czesc zasilajaca 1 umieszczona na powierzchni, stanowi uklad, pozwalajacy na zasilanie pradem 5 stalym z mozliwoscia regulacji parametrów dostar¬ czanego pradu oraz odczytanie wartosci potencjalu ochronnego, mierzonego za pomoca elektrod 3.Czesc anodowa, umieszczona w otworze wiertni¬ czym wewnatrz kolumny rur stalowych stanowia, io zaleznie od rodzaju rozwiazania, anoda ciagla lub anody punktowe.Anoda ciagla 4, przedstawiona na fig. 1, jest wy¬ konana z drutu — platyna, tytan, aluminium itp. — ewentualnie pokrytego perforowana oslona z elas- 15 tycznego tworzywa sztucznego, wzmacniajaca drut mechanicznie i zapewniajaca równomierny rozklad potencjalu na chronionej konstrukcji, nawinietego spiralnie na zamocowanym centralnie kablu nos¬ nym lub przewodzie pompowym 2 od punktu a 20 w dól do punktu b i z powrotem w góre otworu wiertniczego do punktu c.Anody punktowe 7, wykonane z drutu, przedsta¬ wione na fig. 6, 7, 8, sa zamocowane na przewodzie nosnym parami i polaczone ze soba szeregowo na 25 przemian, co druga anoda od punktu a w dól do punktu b i z powrotem co druga pozostala anoda w góre otworu wiertniczego do punktu c, za pomo¬ ca izolowanego przewodu miedzianego 5. Punktowe anody 10 z grafitu, przedstawione na fig. 9, 10, 11, 30 sa zamontowane na przewodzie nosnym i polaczone ze soba izolowanym przewodem miedzianym w ta¬ kiej samej kolejnosci, jak anody punktowe z drutu.Czesc zasilajaca jest polaczona za pomoca prze¬ wodu 8 z konstrukcja chroniona i za pomoca prze- 35 wodu 11 z jednym biegunem czesci anodowej w punkcie a w taki sposób, ze chroniona konstruk¬ cja otrzymuje potencjal ujemny. Elektrody pomia¬ rowe 3 mierza potencjal — „elektrolit — chroniona konstrukcja" i sa polaczone z czescia zasilajaco-re- 40 gulacyjna 1 urzadzenia.Wszystkie elementy konstrukcyjne sa wykonane i zamontowane wewnatrz chronionej kolumny rur w sposób, zapewniajacy dokladne zabezpieczenie przed bezposrednim kontaktem ukladu anodowego 45 z chroniona konstrukcja oraz plrzed kontaktem, za¬ równo konstrukcji chronionej jak i urzadzenia, z zewnetrznymi elementami przewodzacymi prad elektryczny, np. z innymi konstrukcjami metalowy¬ mi w poblizu otworu wiertniczego, zbiornikami 50 wody itp.Dzialanie urzadzenia wedlug wynalazku polega na wytworzeniu potencjalu ochronnego w ukladzie „rura stalowa — elektrolit" przez dostarczenie do zanurzonej w elektrolicie czesci anodowej urza- 55 dzenia pradu stalego o takich parametrach, aby potencjal chronionej konstrukcji osiagnal lub nieco przewyzszyl wartosci potencjalu najbardziej elektro- ujemnych anod na powierzchni korodujacej metalu, w wyniku czego mikroanody ogniw korozyjnych on wywolujace korozje metalu przestaja pracowac i ulegaja przemianie na katody.W przypadku, kiedy wartosc potencjalu „rura — elektrolit" odbiega od wartosci potencjalu ochron¬ nego, elektrody pomiarowe — pólogniwa np. 65 srebro/chlorek srebra— przekazuja sygnal do ukla-5 57 593 6 *du zasilajacego i umozliwiaja skorygowanie para¬ metrów pradu zasilajacego w taki sposób aby przy¬ wrócic w ukladzie „rura — elektrolit" potencjal ochronny.Sposób umieszczania w otworze wiertniczym czesci anodowej (anoda lub lancuch anod prowa¬ dzony wewnatrz kolumny rur od punktu a w dól do punktu biz powrotem w góre otworu wiertni. czego do punktu c) zastosowany w przedstawionych przykladach, przy jednoczesnym podlaczeniu anody lub lancucha anod do zewnetrznego zródla pradu tylko z jednego konca w punkcie a umozliwia wy¬ tworzenie na przestrzeni calego ukladu „rura — elektrolit" w przyblizeniu jednakowego potencjalu ochronnego.Sposób zamocowania elektrod pomiarowych 3 na elastycznych izolowanych prowadnikach 9 przedsta¬ wionych na fig. 1, 4, 5, -6, 9 — wykonanych np. z tworzywa sztucznego — zapewnia jednakowa od¬ leglosc wszystkich elektrod pomiarowych od chro¬ nionej powierzchni rury i porównywalnosc wyników otrzymanych za pomoca tych elektrod. PL