RU2571104C1 - Cathodic protection for casing strings and oilfield pipelines against corrosion and device for method implementation - Google Patents
Cathodic protection for casing strings and oilfield pipelines against corrosion and device for method implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571104C1 RU2571104C1 RU2014139713/03A RU2014139713A RU2571104C1 RU 2571104 C1 RU2571104 C1 RU 2571104C1 RU 2014139713/03 A RU2014139713/03 A RU 2014139713/03A RU 2014139713 A RU2014139713 A RU 2014139713A RU 2571104 C1 RU2571104 C1 RU 2571104C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- well
- cathodic protection
- anode
- gel
- ground electrode
- Prior art date
Links
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 17
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002689 soil Substances 0.000 claims abstract description 23
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005553 drilling Methods 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims abstract description 9
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims abstract description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 4
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 3
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 claims description 3
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 abstract description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 abstract 2
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 abstract 2
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 abstract 2
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 102220491117 Putative postmeiotic segregation increased 2-like protein 1_C23F_mutation Human genes 0.000 description 4
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 3
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 229920005596 polymer binder Polymers 0.000 description 2
- 239000002491 polymer binding agent Substances 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002292 Nylon 6 Polymers 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- VJHCJDRQFCCTHL-UHFFFAOYSA-N acetic acid 2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal Chemical compound CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O VJHCJDRQFCCTHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 description 1
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical class O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005370 electroosmosis Methods 0.000 description 1
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации обсадных колонн скважин нефтедобывающих и нагнетательных скважин и нефтепромысловых трубопроводов.The invention relates to the oil industry and may find application in the operation of casing strings of oil producing and injection wells and oil field pipelines.
Известен анодный заземлитель и состав для обмазки заземлителя (патент №US4786388, МПК C23F 13/02, опубл. 1988-11-22), где проводящий непористый материал для заземляющего анода представляет собой смесь, содержащую, мас. %: прокаленный пылевидный нефтяной кокс 83,5; портландцемент 15-16; графитовый порошок 0.75-10 и ПАВ 0.25-0.5.Known anode ground electrode and a composition for coating the ground electrode (patent No. US4786388, IPC C23F 13/02, publ. 1988-11-22), where the conductive non-porous material for the grounding anode is a mixture containing, by weight. %: calcined pulverized petroleum coke 83.5; Portland cement 15-16; graphite powder 0.75-10 and surfactant 0.25-0.5.
Основным недостатком этого анодного заземлителя является то, что при затвердевании портландцемента из-за его объемной усадки образуется зазор между трубой и оболочкой, вследствие чего нарушается электрический контакт между средой и заземлителем.The main disadvantage of this anode earthing switch is that when the Portland cement hardens due to its volumetric shrinkage, a gap is formed between the pipe and the sheath, as a result of which the electrical contact between the medium and the ground electrode is broken.
Известен электропроводный состав для катодной защиты (заявка № ЕР0210058 (А1), МПК C23F 13/02, опубл. 1987-01-28), содержащий, мас. %: углерод в элементарной форме 5-7; полимерное связующее 5-50; растворитель 5-50 и ПАВ 0-5. Углерод по меньшей мере частично присутствует в виде молотого кокса. Полимерное связующее после отвердевания становится влагопроницаемым.Known conductive composition for cathodic protection (application No. EP0210058 (A1), IPC C23F 13/02, publ. 1987-01-28), containing, by weight. %: carbon in elemental form 5-7; polymer binder 5-50; solvent 5-50 and surfactant 0-5. Carbon is at least partially present in the form of ground coke. After hardening, the polymer binder becomes moisture permeable.
Основным недостатком этого электропроводного состава является низкая долговечность за счет интенсивной растворимости в грунтах и низкая токоотдача.The main disadvantage of this electrically conductive composition is its low durability due to the intense solubility in soils and low current efficiency.
Известен способ эксплуатации трубопроводов системы нефтесбора и поддержания пластового давления нефтяного месторождения (патент РФ №2303122, МПК Е21В 41/02, C23F 13/00, опубл. 20.07.2007), включающий монтаж установки катодной защиты и создание разности потенциалов между трубопроводами и анодными заземлителями, установку катодной защиты монтируют на площадке пункта схождения трубопроводов, располагают точку дренажа на пункте схождения трубопроводов, анодные заземлители размещают по обе стороны от коридора трубопроводов, организуют электрическое соединение пункта схождения трубопроводов и самих трубопроводов, производят опытное включение катодной защиты, устанавливают величину защитного тока, обеспечивающего необходимую длину защищаемой зоны, защищаемые трубопроводы группируют по величине тока защиты, устанавливают для каждой группы трубопроводов определенный ток защиты, а расстояние от анодного заземлителя до защищаемых трубопроводов определяют расчетным путем в зависимости от величины тока защиты, стекающего с анодного заземлителя.A known method of operating pipelines of the oil gathering system and maintaining reservoir pressure of an oil field (RF patent No. 23033122, IPC EV 41/02, C23F 13/00, published July 20, 2007), including mounting a cathodic protection installation and creating a potential difference between pipelines and anode grounding conductors installation of cathodic protection is mounted at the site of the point of convergence of pipelines, a drainage point is located at the point of convergence of pipelines, anode grounding conductors are placed on both sides of the pipeline corridor, they organize electric soy The point of convergence of the pipelines and the pipelines themselves is carried out, the cathodic protection is switched on experimentally, the protective current is set that provides the required length of the protected zone, the protected pipelines are grouped according to the protection current, a certain protection current is set for each pipeline group, and the distance from the anode ground electrode to the protected pipelines determined by calculation, depending on the magnitude of the protection current flowing down from the anode ground electrode.
Известен способ совместной эксплуатации скважины и нефтепромыслового трубопровода и анодный заземлитель (патент РФ №2303123, МПК Е21В 43/00, C23F 13/00, опубл. 20.07.2007), включающий обустройство скважины и трубопровода, подключение катодной защиты к скважине и трубопроводу и эксплуатацию скважины и трубопровода с катодной защитой, причем располагают точку дренажа на площадке скважины, размещают анодные заземлители по обе стороны от трубопровода, производят опытное включение катодной защиты скважины, определяют степень защищенности трубопровода, а для защиты всего трубопровода определяют продольное сопротивление трубопровода, переходное сопротивление трубопровода, расстояние между трубопроводом и анодным заземлителем, напряжение на выходе катодной станции, мощность на выходе катодной станции, суммарную массу и количество электродов в анодном заземлителе и величину защитного тока, обеспечивающую необходимую длину защищаемой зоны.A known method for the joint operation of a well and an oil field pipeline and an anode ground electrode (RF patent No. 23033123, IPC EV 43/00, C23F 13/00, publ. July 20, 2007), including arranging a well and a pipeline, connecting cathodic protection to the well and the pipeline, and operating wells and pipelines with cathodic protection, whereby a drainage point is located on the well site, anode grounding conductors are placed on both sides of the pipeline, the cathodic protection of the well is tested experimentally, the degree of protection of the pipeline is determined, and d To protect the entire pipeline, the longitudinal resistance of the pipeline, the transition resistance of the pipeline, the distance between the pipeline and the anode ground electrode, the voltage at the output of the cathode station, the power at the output of the cathode station, the total mass and number of electrodes in the anode ground electrode, and the protective current value ensuring the required length of the protected zone are determined .
Однако в известных устройствах происходит расконтактирование за счет недостаточного контакта электродов анодного заземлителя с грунтом и недостаточная защита от коррозии нефтепромыслового оборудования.However, in known devices there is decontamination due to insufficient contact of the electrodes of the anode ground electrode with soil and insufficient protection against corrosion of oilfield equipment.
Во время эксплуатации AЗ на практике наблюдается уход глинистого раствора из-за «микротрещин» почвы. Из-за ухода глинистого раствора нарушается токопроводность между грунтом и анодом. Дозаливка загущенного глинистого раствора (более плотная концентрация) эффекта не дает, вместо него был разработан специальный состав, имеющий консистенцию геля.During the operation of the AZ in practice there is a departure of the clay solution due to "microcracks" of the soil. Due to the departure of the clay solution, the conductivity between the soil and the anode is disturbed. Refilling the thickened clay solution (denser concentration) does not give an effect; instead, a special composition with the consistency of a gel was developed.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка способа эффективной защиты от коррозии нефтепромыслового оборудования, позволяющего сократить затраты на капитальный ремонт средств катодной защиты по причине снижения контакта электродов анодного заземлителя с грунтом.The problem to which the claimed invention is directed is to develop a method of effective corrosion protection of oilfield equipment, which allows to reduce the cost of major repairs of cathodic protection due to reduced contact of the electrodes of the anode ground electrode with soil.
Поставленная задача решается за счет закачки специального геля для обеспечения полного контакта электродов анодного заземлителя с грунтом, что позволяет увеличить межремонтный период узла анодного заземлителя (AЗ).The problem is solved by injecting a special gel to ensure full contact of the electrodes of the anode ground electrode with soil, which allows to increase the overhaul period of the anode ground electrode assembly (AZ).
Технический результат заключается в повышении эффективности защиты от коррозии обсадных колонн скважин и нефтепромыслового оборудования, как следствие, повышение надежности их работы, увеличение межремонтного интервала.The technical result consists in increasing the efficiency of corrosion protection of casing strings and oilfield equipment, as a result, improving the reliability of their work, increasing the overhaul interval.
Технический результат достигается тем, что в способе, включающем этапы, на которых:The technical result is achieved in that in a method comprising the steps in which:
предварительно бурят скважину до глубины, большей на 2,5-3 м длины анодного заземлителя,pre-drill the well to a depth greater than 2.5-3 m of the length of the anode ground electrode,
разбуривают скважину в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер,drill a well in the depth interval of the anode ground electrode, in which the carpet is installed,
по окончании бурения непосредственно перед спуском электродов в скважину закачивают до верхнего уровня ковера глинистый раствор,at the end of drilling, immediately before the electrodes are lowered, a clay solution is pumped into the well to the upper level of the carpet,
устанавливают анодный заземлитель,install the anode ground electrode
проводят пуско-наладочные работы и устанавливают защитный ток для начального периода эксплуатации системы катодной защиты, указанный в проектной документации,carry out commissioning and install protective current for the initial period of operation of the cathodic protection system specified in the design documentation,
производят поляризацию в течение как минимум трех (для трубопроводов) или 7 (для обсадных колонн) суток, после чего измеряют общие и поляризационные потенциалы защищаемых сооружений; при необходимости изменяют ток СКЗ, поляризуют после каждой корректировки тока еще одни (для трубопроводов) или трое (для обсадных колонн) суток и повторяют измерения. Далее замеры делают ежеквартально.polarize for at least three (for pipelines) or 7 (for casing) days, after which the total and polarization potentials of the protected structures are measured; if necessary, change the RMS current, polarize one more time (for pipelines) or three (for casing strings) days after each current correction, and repeat the measurements. Further measurements are made quarterly.
при изменении силы защитного тока более чем на 20% от установленной делают вывод об утечке глинистого раствора и закачивают до верхнего уровня анода анодного заземлителя гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея и 1 кг соли,when the protective current strength changes by more than 20% of the installed value, a conclusion is made about the leakage of the clay solution and the gel, which consists of 100 liters of water: 2 kg of chalk, 2 kg of glue and 1 kg of salt, is pumped to the upper level of the anode of the ground electrode system,
закачанный гель выдерживают до превращения в желеобразное состояние 5-10 часов,the injected gel is kept until it turns into a jelly-like state for 5-10 hours,
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.again measure the amperage, to restore the amperage to the original judge about the full restoration of the conductivity between the soil and the anode and the achievement of cathodic protection of the well.
В качестве клея используют клей марки КМЦ.As glue use glue of the KMTs brand.
Глинистый раствор готовят на основе глинопорошка ПБМВ плотностью от 1200 до 1350 кг/м3.A clay solution is prepared on the basis of PBMV clay powder with a density of 1200 to 1350 kg / m 3 .
Разбуривают скважину в интервале заглубления анодного заземлителя долотом диаметром 295 мм.Drill a well in the interval of deepening of the anode ground electrode with a bit with a diameter of 295 mm.
После установки ковера дальнейшее бурение скважины проводят долотом диаметром от 130 до 200 мм.After installing the carpet, further drilling of the well is carried out with a bit with a diameter of 130 to 200 mm.
В грунтах с низким уровнем фунтовых вод более 20 м, а также при наличии в интервале до проектной глубины скважины высокопроницаемых водопоглощающих пластов бурение основной части скважины производят долотом 190-200 мм.In soils with a low pound water level of more than 20 m, and also in the presence of highly permeable water-absorbing formations in the interval to the design depth of the well, the main part of the well is drilled with a chisel of 190-200 mm.
Во время эксплуатации устанавливают защитный ток станции катодной защиты силой не более чем на 20% от силы тока, установленного при пуско-наладочных работах.During operation, the protective current of the cathodic protection station is set by a force of not more than 20% of the current strength established during commissioning.
В случае несоответствия силы защитного тока станции катодной защиты требуемой восстанавливают силу защитного тока станции катодной защиты регулированием или выясняют причину его изменения.In case of mismatch of the protective current of the cathodic protection station with the required one, restore the protective current of the cathodic protection station by regulation or find out the reason for its change.
Технический результат также достигается тем, что устройство для реализации способа содержит электрод-токоввод 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 и 1 кг соли.The technical result is also achieved by the fact that the device for implementing the method comprises an electrode-current lead with a cable, a working electrode, a cable outlet, a test point, a perforated polymer gas outlet pipe, a carpet, a polyethylene casing pipe, a nylon rope, a filler, which is used as a gel , consisting of 100 liters of water: 2 kg of chalk, 2 kg of CMC glue and 1 kg of salt.
Для обеспечения полного контакта электродов анодного заземлителя с грунтом предлагается вместо загущенного глинистого раствора применять гель, который закачивается в скважину анодного заземлителя (AЗ) через ковер. Гель заполняет пространство скважины до верхнего уровня анода и обеспечивает полный контакт электродов с грунтом.To ensure full contact of the electrodes of the anode ground electrode with soil, it is proposed to use gel instead of thickened clay solution, which is pumped into the borehole of the anode ground electrode (AZ) through the carpet. The gel fills the space of the well to the upper level of the anode and provides full contact of the electrodes with the soil.
Состав геля на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ и 1 кг соли.The composition of the gel per 100 liters of water: 2 kg of chalk, 2 kg of adhesive brand KMTS and 1 kg of salt.
Полный контакт электродов с грунтом обеспечивается за счет достигаемой консистенции состава (при застывании образуется желеобразная масса) и высокой токопроводности.Full contact of the electrodes with the soil is ensured by the achieved consistency of the composition (a gel-like mass is formed during solidification) and high conductivity.
Раствор с указанным составом заливается в пространство скважины анодного заземлителя до верхнего уровня ковера и при застывании герметизирует места ухода или поглощения глинистого раствора и увеличивает его токопроводность между окружающим грунтом и анодом.A solution with the specified composition is poured into the borehole space of the anode ground electrode to the upper level of the carpet and, when solidified, seals the places of leaving or absorption of the clay solution and increases its conductivity between the surrounding soil and the anode.
При катодной защите обсадных колонн скважин от коррозии одним из основных элементов установки является анодный заземлитель (AЗ).When cathodic protection of casing of wells against corrosion, one of the main elements of the installation is the anode ground electrode (AZ).
При бурении скважин под глубинные AЗ могут быть использованы буровые станки типа УКС - 22, УРБ - 3 АМ, БА - 151 А и др.When drilling wells for deep AZs, drilling rigs such as UKS - 22, URB - 3 AM, BA - 151 A, etc. can be used.
Глубина скважин должна быть на 2,5-3 м (заглубление AЗ) больше, чем проектная длина AЗ.The depth of the wells should be 2.5-3 m (deepening AZ) more than the design length AZ.
Заявляемый способ и устройство поясняется на чертежах:The inventive method and device is illustrated in the drawings:
На фиг. 1 показана принципиальная схема катодной защиты обсадной колонны скважины от коррозии.In FIG. 1 is a schematic diagram of the cathodic protection of a well casing from corrosion.
На фиг. 2 показано устройство анодного заземлителя.In FIG. 2 shows an anode earthing device.
Заявляемый способ заключается в следующем.The inventive method is as follows.
Скважина в интервале заглубления AЗ разбуривается долотом диаметром 295 мм для установки ковера с полиэтиленовой обсаживающей трубой.The well in the depth interval AZ is drilled with a bit with a diameter of 295 mm to install a carpet with a polyethylene casing pipe.
Дальнейшее бурение скважины проводится долотом диаметром от 130 до.200 мм.Further well drilling is carried out with a bit with a diameter of 130 to 200 mm.
В грунтах с низким уровнем грунтовых вод (более 20 м), а также при наличии в интервале до проектной глубины скважины высокопроницаемых водопоглощающих пластов бурение основной части скважины производят долотом 190-200 мм.In soils with a low groundwater level (more than 20 m), as well as in the presence of highly permeable water-absorbing formations in the interval to the design depth of the well, the main part of the well is drilled with a chisel of 190-200 mm.
Бурение шурфа необходимо проводить на глинистом растворе на основе глинопорошка ПБМВ (порошок бентонитовый модифицированный группы В) плотностью от 1200 до 1350 кг/м3.Drilling of a pit should be carried out on a clay solution based on PBMV clay powder (modified bentonite powder of group B) with a density of 1200 to 1350 kg / m 3 .
По окончании бурения, непосредственно перед спуском электродов, скважину заполняют обычным глинистым раствором или специальным загущенным глинопорошком ПБМВ до сметанообразного состояния.Upon completion of drilling, immediately before the descent of the electrodes, the well is filled with ordinary clay mud or special thickened PBMV clay powder to a creamy state.
Во время эксплуатации сила защитного тока станции катодной защиты (СКЗ) не должна отличаться более чем на 20% от силы тока, установленного при пуско-наладочных работах или при последней корректировке. Если регулированием СКЗ не удается восстановить требуемую силу тока, то выясняется причина его изменения.During operation, the protective current strength of the cathodic protection station (RMS) should not differ by more than 20% from the current strength established during commissioning or the last adjustment. If the regulation of the RMS fails to restore the required current, then the reason for its change is clarified.
Причинами могут быть обрыв или ухудшение контактных соединений дренажных кабелей, а также увеличение сопротивления растеканию тока AЗ.The reasons may be a break or deterioration of the contact connections of the drainage cables, as well as an increase in the resistance to spreading of current AZ.
Сопротивление растеканию тока AЗ может значительно повыситься по следующим причинам:The spreading resistance of the current AZ can significantly increase for the following reasons:
а) полный или частичный уход из скважины AЗ в грунт жидкого заполнителя (в кавернозных и трещиноватых грунтах) или водной его фазы (в мелкопористых грунтах);a) complete or partial withdrawal from the well AZ to the soil of a liquid aggregate (in cavernous and fractured soils) or its aqueous phase (in fine-porous soils);
б) обезвоживание засыпки и окружающего AЗ грунта в результате электроосмоса при низком уровне грунтовых вод и в засушливый период времени;b) dehydration of the backfill and surrounding AZ soil as a result of electroosmosis at a low groundwater level and in a dry period of time;
в) газоблокировка электродов газами, выделяющимися при работе AЗ (происходит преимущественно в вертикальных AЗ);c) gas blocking of the electrodes by gases released during operation of the AZ (occurs mainly in vertical AZ);
г) разрушение под действием утечки анодного тока, одного или нескольких токовводов - мест соединения анодных выводов с электродами AЗ - из-за некачественной их изоляции;d) destruction under the action of anode current leakage of one or more current leads — the junctions of the anode terminals with AZ electrodes — due to their poor insulation;
д) ускоренное разрушение части электродов в интервалах грунта с высокой электропроводностью или электродов с заводским браком.e) accelerated destruction of part of the electrodes in the intervals of the soil with high electrical conductivity or electrodes with factory defects.
В случаях а)-в) можно полностью или частично восстановить работоспособность AЗ путем закачки в скважину через ковер воды, загущенного глинистого раствора или установки дополнительной перфорированной газоотводящей полимерной трубки.In cases a) -c) it is possible to fully or partially restore the AZ's performance by pumping water, a thickened clay solution into the well through a carpet or installing an additional perforated gas outlet polymer tube.
В случае а) обычно требуется неоднократное добавление загущенного глинистого раствора. В соответствии с настоящим изобретением вместо него используют гель.In case a), a repeated addition of a thickened clay solution is usually required. In accordance with the present invention, a gel is used instead.
В случае б) достаточно в скважину с AЗ залить воду.In case b) it is enough to fill the well with AZ.
В случае в) используют газоотводную трубку.In case c) a gas outlet pipe is used.
В случае г), д) требуется капитальный ремонт AЗ.In case d), e) capital repairs of AZ are required.
Для исключения затрат на многократную доливку вместо загущенного глинистого раствора готовят специальный состав (гель).To exclude the cost of repeated refilling, instead of a thickened clay solution, a special composition (gel) is prepared.
Данный состав готовят в емкости не менее 100 литров: к 100 литрам воды добавляют 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ и 1 кг соли.This composition is prepared in a container of at least 100 liters: 2 kg of chalk, 2 kg of CMC glue and 1 kg of salt are added to 100 liters of water.
Далее из емкости этот состав заливают в скважину с анодным заземлителем до верхнего уровня ковера.Further, from the tank, this composition is poured into the well with an anode ground electrode to the upper level of the carpet.
В скважине данный состав, имеющий консистенцию жидкого геля, распространяется по всем трещинкам, имеющимся в скважине, полностью заполняя их.In the well, this composition, which has the consistency of a liquid gel, spreads over all the cracks in the well, completely filling them.
В течение 5-10 часов жидкий гель принимает желеобразную форму, тем самым герметизируя места ухода глинистого раствора и восстановления токопроводности между грунтов и анодом.Within 5-10 hours, the liquid gel takes a jelly-like form, thereby sealing the places where the clay solution leaves and the restoration of conductivity between the soil and the anode.
Далее анодный заземлитель работает в прежнем режиме, т.е. восстанавливается его работоспособность, без токопроводности между грунтом и анодом.Further, the anode ground electrode operates in the previous mode, i.e. its performance is restored, without conductivity between the soil and the anode.
Далее скважина опять находится под катодной защитой.Further, the well is again under cathodic protection.
Катодом является защищаемая поверхность, в данном случае - обсадная колонна скважины, наружная поверхность днища РВС (резервуар вертикальный стальной) (при защите от грунтовой коррозии), трубопровод имеет более отрицательный потенциал, чем АЗ, и является катодом.The cathode is the surface to be protected, in this case, the casing of the well, the outer surface of the bottom of the PBC (vertical steel tank) (for protection against ground corrosion), the pipeline has a more negative potential than AZ, and is the cathode.
Обсадная колонна скважины является частью схемы катодной защиты.The well casing is part of the cathodic protection scheme.
Заявляемое устройство поясняется фиг.2, на которой показана конструктивная схема вертикального анодного заземлителя из ферросилидовых электродов ГАЗ-М, ГАЗ-МК.The inventive device is illustrated in figure 2, which shows a structural diagram of a vertical anode ground electrode made of ferro-silicon electrodes GAZ-M, GAZ-MK.
Устройство для осуществления способа состоит из следующих элементов:A device for implementing the method consists of the following elements:
1 - электрод-токоввод с кабелем ВПП-6; 2 - рабочий электрод; 3 - кабельный вывод; 4 - контрольно-измерительный пункт КИП-К; 5 - перфорированная полимерная газоотводная трубка; 6 - заполнитель; 7 - ковер; 8 - полиэтиленовая обсаживающая труба; 9 - канат капроновый.1 - current lead electrode with a runway-6 cable; 2 - working electrode; 3 - cable outlet; 4 - control and measuring point KIP-K; 5 - perforated polymer gas outlet pipe; 6 - placeholder; 7 - carpet; 8 - polyethylene casing pipe; 9 - nylon rope.
Вместо глинистого раствора на фиг. 2 в качестве заполнителя 6 при дозаливке используется гель.Instead of the mud in FIG. 2 gel is used as filler 6 when adding.
Принцип действия катодной защиты заключается в искусственном создании отрицательного потенциала на защищаемом объекте, который становится катодом при подключении его к отрицательному полюсу источника питания, а подключенный к положительному полюсу анод растворяется и разрушается в процессе защиты, сохраняя объект неповрежденным.The principle of cathodic protection is to artificially create a negative potential on the protected object, which becomes the cathode when it is connected to the negative pole of the power source, and the anode connected to the positive pole dissolves and collapses during the protection, keeping the object intact.
Подключение к положительному полюсу происходит в контрольно-измерительном пункте КИП-К (4), где соединяются кабельные выводы (3) от электродов-токовводов (1) и рабочих электродов (2) и дренажный кабель, идущий от станции катодной защиты. В процессе разрушения анода образуются газы, которые выводятся при помощи полимерной перфорированной газоотводной трубки (5). При монтаже анодного заземлителя в обязательном порядке устанавливается ковер (7), который располагается над землей, и полиэтиленовая обсаживающая труба (8), необходимая для предотвращения обвала верхней части шурфа анодного заземлителя (АЗ). Ковер и обсаживающая труба применяются для оптимизации обслуживания в процессе эксплуатации АЗ (осмотра АЗ, дозаливки глинистого раствора, в данном случае предлагаемого геля). Канат капроновый (9) необходим для «вывешивания» АЗ в шурфе (принцип монтажа: АЗ должен быть во «взвешенном» состоянии, не соприкасаться со стенками шурфа). Заполнитель (6) необходим для контакта «грунт-анодный заземлитель», при снижении данного контакта увеличивается сопротивление растеканию тока анодного заземлителя и снижение защитного эффекта защищаемого объекта.Connection to the positive pole takes place in the control unit KIP-K (4), where the cable leads (3) from the electrodes-current leads (1) and working electrodes (2) and the drain cable coming from the cathodic protection station are connected. In the process of destruction of the anode, gases are formed, which are discharged using a polymer perforated gas exhaust tube (5). When installing the anode ground electrode, it is mandatory to install a carpet (7), which is located above the ground, and a polyethylene casing pipe (8), which is necessary to prevent the collapse of the upper part of the pit of the anode ground electrode (AZ). The carpet and casing pipe are used to optimize maintenance during the operation of the AZ (inspection of AZ, adding clay, in this case, the proposed gel). Kapron rope (9) is necessary for “hanging” AZ in a pit (installation principle: AZ should be in a “suspended” state, not in contact with the walls of the pit). A filler (6) is necessary for the “ground-anode ground electrode” contact; when this contact is reduced, the current spreading resistance of the anode ground electrode increases and the protective effect of the protected object decreases.
Обсаживающая полиэтиленовая труба длиной 2,5 м и диаметром 280×7 мм устанавливается для предотвращения обвала верхней части шурфа анодного заземлителя (АЗ), а также для оптимизации обслуживания в процессе эксплуатации АЗ (осмотра АЗ, дозаливки глинистого раствора, в данном случае предлагаемого геля). Сам же шурф с АЗ глубиной более 15 метров.A casing polyethylene pipe with a length of 2.5 m and a diameter of 280 × 7 mm is installed to prevent the collapse of the upper part of the pit of the anode ground electrode (AZ), as well as to optimize maintenance during operation of the AZ (inspection of AZ, filling clay, in this case, the proposed gel) . The pit itself with AZ more than 15 meters deep.
Клей марки КМЦ ([C6H7O2(РН)3-x(ОСН2СООН)x]n) используется в нефте- и газодобывающей промышленности в качестве защитного коллоида - стабилизатора суспензий, мел (CaCO3) в данном составе используется для загущения раствора, соль (NaCl) - для усиления электропроводимости.CMC adhesive ([C 6 H 7 O 2 (PH) 3 -x (OCH 2 COOH) x ] n ) is used in the oil and gas industry as a protective colloid - suspension stabilizer, chalk (CaCO 3 ) is used in this composition to thicken the solution, salt (NaCl) - to enhance electrical conductivity.
Claims (8)
предварительно бурят скважину до глубины, большей на 2,5-3 м длины анодного заземлителя,
разбуривают скважину в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер,
по окончании бурения непосредственно перед спуском электродов в скважину закачивают до верхнего уровня ковера глинистый раствор,
устанавливают анодный заземлитель,
устанавливают защитный ток для начального периода эксплуатации системы катодной защиты,
производят поляризацию в течение 3-7 суток, после чего измеряют общие и поляризационные потенциалы защищаемых сооружений,
при изменении силы защитного тока более чем на 20% от установленной делают вывод об утечке глинистого раствора и закачивают до верхнего уровня анода анодного заземлителя гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ и 1 кг соли,
закачанный гель выдерживают до превращения в желеобразное состояние 5-10 часов,
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.1. A method of cathodic protection of casing strings of wells and oil field pipelines against corrosion, comprising the steps of:
pre-drill the well to a depth greater than 2.5-3 m of the length of the anode ground electrode,
drill a well in the depth interval of the anode ground electrode, in which the carpet is installed,
at the end of drilling, immediately before the electrodes are lowered, a clay solution is pumped into the well to the upper level of the carpet,
install the anode ground electrode
establish a protective current for the initial period of operation of the cathodic protection system,
polarize within 3-7 days, after which the total and polarization potentials of the protected structures are measured,
when the protective current strength changes by more than 20% of the installed value, they conclude that the clay solution is leaking and the gel, which consists of 100 liters of water: 2 kg of chalk, 2 kg of CMC adhesive and 1 kg of salt, is pumped to the upper level of the anode of the ground electrode system,
the injected gel is kept until it turns into a jelly-like state for 5-10 hours,
again measure the current strength, to restore the current strength to the original judge about the complete restoration of conductivity between the soil and the anode and the achievement of cathodic protection of the well.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139713/03A RU2571104C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Cathodic protection for casing strings and oilfield pipelines against corrosion and device for method implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014139713/03A RU2571104C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Cathodic protection for casing strings and oilfield pipelines against corrosion and device for method implementation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2571104C1 true RU2571104C1 (en) | 2015-12-20 |
Family
ID=54871252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014139713/03A RU2571104C1 (en) | 2014-09-30 | 2014-09-30 | Cathodic protection for casing strings and oilfield pipelines against corrosion and device for method implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2571104C1 (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2633686C1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-10-16 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cathode protection of casing strings of wells and oil-field pipelines against corrosion |
| RU2636539C1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-11-23 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cathode protection of casing strings of wells and oil-field pipelines against corrosion |
| RU2636540C1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-11-23 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cathode protection of casing strings of wells and oil-field pipelines against corrosion |
| RU181226U1 (en) * | 2017-12-25 | 2018-07-06 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Device for cathodic protection of casing strings of wells and oil field pipelines against corrosion |
| RU181246U1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-07-06 | ПАО "Татнефть" имени В.Д. Шашина | DEVICE FOR TRANSITION OF PROTECTIVE POTENTIAL OF CATHODE PROTECTION |
| CN113137207A (en) * | 2021-04-15 | 2021-07-20 | 西安川秦石油科技有限公司 | Anode well structure, system and method for cluster well group casing cathode protection |
| CN116641059A (en) * | 2023-05-25 | 2023-08-25 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | A device and method for directional absorption of chloride ions in reinforced concrete |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2153537C2 (en) * | 1998-02-18 | 2000-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Method of performing deep anode grounding |
| RU2303123C1 (en) * | 2006-09-27 | 2007-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method for joint well and oil pipeline usage |
| EA012493B1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-10-30 | Геннадий Николаевич Филатов | Ferrosilide anode grounding assembly of electrochemical protection of underground gas, oil products pipelines and water conduits engineering facilities therefor |
| RU2394942C1 (en) * | 2009-10-20 | 2010-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Procedure for anode earthing |
| RU2439291C1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-10 | ООО Научно-производственное предприятие "ВНИКО" | Device for protection of gas producing wells from corrosion |
| RU2528831C1 (en) * | 2013-07-17 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Бипрон" | Composition to reduce transient resistance electrode-ground |
-
2014
- 2014-09-30 RU RU2014139713/03A patent/RU2571104C1/en active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2153537C2 (en) * | 1998-02-18 | 2000-07-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский институт природных газов и газовых технологий - ВНИИГАЗ" | Method of performing deep anode grounding |
| RU2303123C1 (en) * | 2006-09-27 | 2007-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Method for joint well and oil pipeline usage |
| EA012493B1 (en) * | 2008-03-04 | 2009-10-30 | Геннадий Николаевич Филатов | Ferrosilide anode grounding assembly of electrochemical protection of underground gas, oil products pipelines and water conduits engineering facilities therefor |
| RU2394942C1 (en) * | 2009-10-20 | 2010-07-20 | Открытое акционерное общество "Татнефть" им. В.Д. Шашина | Procedure for anode earthing |
| RU2439291C1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-10 | ООО Научно-производственное предприятие "ВНИКО" | Device for protection of gas producing wells from corrosion |
| RU2528831C1 (en) * | 2013-07-17 | 2014-09-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Бипрон" | Composition to reduce transient resistance electrode-ground |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2633686C1 (en) * | 2016-05-31 | 2017-10-16 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cathode protection of casing strings of wells and oil-field pipelines against corrosion |
| RU2636539C1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-11-23 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cathode protection of casing strings of wells and oil-field pipelines against corrosion |
| RU2636540C1 (en) * | 2016-07-27 | 2017-11-23 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Method of cathode protection of casing strings of wells and oil-field pipelines against corrosion |
| RU181246U1 (en) * | 2017-11-17 | 2018-07-06 | ПАО "Татнефть" имени В.Д. Шашина | DEVICE FOR TRANSITION OF PROTECTIVE POTENTIAL OF CATHODE PROTECTION |
| RU181226U1 (en) * | 2017-12-25 | 2018-07-06 | Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина | Device for cathodic protection of casing strings of wells and oil field pipelines against corrosion |
| CN113137207A (en) * | 2021-04-15 | 2021-07-20 | 西安川秦石油科技有限公司 | Anode well structure, system and method for cluster well group casing cathode protection |
| CN116641059A (en) * | 2023-05-25 | 2023-08-25 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | A device and method for directional absorption of chloride ions in reinforced concrete |
| CN116641059B (en) * | 2023-05-25 | 2024-10-11 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | Directional absorption device and method for reinforced concrete chloride ions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2571104C1 (en) | Cathodic protection for casing strings and oilfield pipelines against corrosion and device for method implementation | |
| US11072901B2 (en) | Foundation for a structure | |
| RU2303692C2 (en) | Electrochemical method for secondary oil production by oxidation-reduction reaction initiation in oil | |
| CN104947649A (en) | Control method for open caisson back soil deformation caused by pipe-jacking construction | |
| US12332124B2 (en) | Deep well grounding electrode and deep well grounding electrode monitoring system | |
| CN101696758B (en) | Corrosion control method of trenchless construction large diameter pipeline | |
| CN106093348B (en) | EKG layers of tubulose is into formula electrochemistry slip casting reinforcing soft foundation test method and device | |
| RU2521927C1 (en) | Anodic earthing method | |
| CN101740886B (en) | Anti-corrosion grounding device | |
| RU2407824C1 (en) | Device of horizontal anode earthing in soils with high electric resistance | |
| RU2394942C1 (en) | Procedure for anode earthing | |
| CN203530975U (en) | Anchor bolt | |
| CN116203103B (en) | Test device for reducing cohesive soil adhesiveness by electroosmosis method | |
| KR20230058418A (en) | Foundation for structure and method of installing it | |
| CN107975041A (en) | One kind is used for anchor pole corrosion-resistant casing bit and anchor pole anticorrosion construction method | |
| CN118601676A (en) | A method for treating tunnel cracks and water leakage and its construction technology | |
| CN105257326B (en) | A kind of constant-resistance extends anchor cable and O-shaped hole packer cooperation method for protecting support | |
| RU2733882C1 (en) | Prefabricated grounding and lightning protection system and method of its installation | |
| CN110130406A (en) | Electro-osmosis active waterproofing system and waterproofing method | |
| CN109322700B (en) | Electromigration device for preventing mine concrete well bore from being damaged by ion erosion | |
| RU2331737C2 (en) | Method for strengthening and protection of old reinforced concrete foundations, piles and stands of electric installations from environmental impacts | |
| CN203499710U (en) | Electro-osmosis method in-situ modification roadway anchoring structure of underground swelling soft rock | |
| CN202297788U (en) | External current cathode protecting device for water-water three-phase separator | |
| CN208379009U (en) | A kind of deep-wall type anode ground bed | |
| JP5105899B2 (en) | Anticorrosion method for underground piping |