способ повышения качества глубинного анодного заземления и устройство для его осуществления

Формула изобретения

1. Способ глубинного анодного заземления, включающий размещение глубинного анодного заземлителя в скважине, заполнение ее засыпкой коксовой мелочи, уплотнение засыпки, отличающийся тем, что заполнение скважины засыпкой коксовой мелочи осуществляют поочередно, участками между токовводами глубинного анодного заземлителя, начиная со дна, с одновременным уплотнением засыпки путем вращения глубинного анодного заземлителя и дополнительным уплотнением пиропатроном.

2. Устройство глубинного анодного заземления, включающее глубинный анодный заземлитель, содержащий токовводы в виде пластин в коксовой засыпке, соединенных электрически, расположенных одна под другой с возможностью вертикального перемещения, нанизанных на стержень, отличающееся тем, что пластины токовводов представляют собой одновитковый шнек на втулке, плотно нанизанной с возможностью перемещения на стержень, выполненный из отрезков трубы, состыкованных с нулевыми осевым и радиальным зазорами, с возможностью вращения и фиксацией осевого перемещения относительно друг друга на корпусах пиропатронов, расположенных внутри стержня, при этом на стыках отрезков трубы расположены втулки одновинтового шнека, входящие с двумя соседними отрезками труб в зацепления типа "шип-паз": два радиальных шипа, установленных на соседних отрезках трубы и, соответственно, два паза вдоль оси, открытых для выхода шипа вниз на втулке, кроме этого, втулки зафиксированы от осевого перемещения одиночным срезным радиальным штифтом, установленным на отрезках трубы и входящим в зацепление с пазами на втулках.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что оно снабжено стопорными кольцами, установленными в соответствующие проточки корпуса и отрезков трубы, для фиксации осевого перемещения отрезков трубы относительно друг друга.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к катодной защите подземных сооружений от коррозии и передаче постоянного тока на расстояние по системе проводник - земля, в частности к способам повышения качества глубинного анодного заземления и устройствам для его осуществления, и может быть использовано в нефтяной, газовой, энергетических отраслях промышленности, а также в коммунальном хозяйстве.

Известен способ и устройство для повышения качества глубинного анодного заземления (RU, патент №2213809 С1, С 23 F 13/08, 13.05.02).

Способ включает размещение внутри стальной трубы, устанавливаемой в скважине, токоввода в виде трубы с приваренными к ней дисками, полное заполнение межтрубного пространства коксовой мелочью без полостей под дисками и пустот за счет естественного засыпания и уплотнение засыпки коксовой мелочи в межтрубном пространстве путем встряхивания заземлителя и ударов по нему.

Способ позволяет снизить в 1,2-1,3 раза удельное электросопротивление и в 1,3-1,5 раза электрохимический эквивалент заземлителя по сравнению с аналогами. Глубинный анодный заземлитель дисковый содержит две концентрично расположенные стальные трубы, пространство между которыми заполнено коксовой мелочью, к внутренней трубе по всей ее длине приварены под углом на менее 40° к горизонту диски, причем зазор между кромкой диска и внутренней поверхностью наружной трубы более 7 величин максимального размера самых крупных из частиц коксовой мелочи.

Недостатками способа являются: невозможность его осуществления в части безпустотного заполнения и уплотнения засыпки коксовой мелочи при размещении токоввода непосредственно в скважине и невозможность регламентировать величину уплотнения засыпки коксовой мелочи в межтрубном пространстве.

Недостатком устройства является его значительная металлоемкость.

Известны способ и устройство для повышения качества анодного заземления (SU, а.с. №877675, Н 02 В 1/16, C 23 F 13/00, H 01 R 13/648, 26.08.80). Способ включает размещение анодного заземлителя в шурфе, заполнение шурфа углеродистой засыпкой и уплотнение углеродистой засыпки между токовводами путем сжатия между собой токовводов посредством пружины. Способ позволяет повысить качества анодного заземлителя - снизить контактное сопротивление между токовводами и засыпкой.

Анодный заземлитель содержит токовводы в виде пластин в коксовой засыпке, соединенных электрически, расположенных одна под другой с возможностью вертикального перемещения, насаженных на стержень, причем крайние пластины подпружинены одна относительно другой.

Недостатками способа являются: неравномерность величины уплотнения засыпки от пластины к пластине по длине заземлителя между крайними пластинами, из-за сил внутреннего трения засыпки и трения засыпки о стенки шурфа, невозможность избежать образование пустот и полостей в засыпке при заполнении ею шурфа.

Недостатком устройства является нерациональность использования для электрической связи между пластинами специального провода при наличии возможности использования стержня в качестве электрической связи.

Указанные способ и устройство наиболее близки к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемым техническим результатам.

Технической задачей изобретения является снижение сопротивления глубинного анодного заземления путем равномерного уплотнения засыпки по длине заземлителя.

Техническая задача по способу повышения качества глубинного анодного заземления, включающего размещение глубинного анодного заземлителя в скважине, заполнение ее засыпкой коксовой мелочи, уплотнение засыпки, решается согласно изобретения тем, что заполнение скважины засыпкой коксовой мелочи осуществляют поочередно участками между токовводами глубинного анодного заземлителя, начиная со дна, с одновременным уплотнением засыпки путем вращения глубинного анодного заземлителя.

Техническая задача по устройству для повышения качества глубинного анодного заземления, включающему глубинный анодный заземлитель, содержащий токовводы в виде пластин в коксовой засыпке, соединенных электрически, расположенных одна под другой с возможностью вертикального перемещения, нанизанных на стержень, решается согласно изобретению тем, что пластины токовводов представляют собой одновитковый шнек на втулке, плотно нанизанной с возможностью перемещения на стержень, выполненный сборным из отрезков трубы, состыкованных с нулевыми осевым и радиальным зазорами, с возможностью вращения и фиксацией осевого перемещения относительно друг друга на корпусах пиропатронов, с помощью, например, стопорных колец, установленных в соответствующих проточках корпуса и отрезков трубы, при этом на стыках отрезков трубы расположены втулки одновинтового шнека, входящие с двумя соседними отрезками труб в зацепления типа шип-паз: два радиальных шипа, установленные на соседних отрезках трубы, соответственно два паза вдоль оси, открытых для выхода шипа вниз на втулке, кроме этого, втулки зафиксированы от осевого перемещения одиночным срезным радиальным штифтом, установленным на отрезках трубы и входящим в зацепление с пазами на втулках.

Сущность изобретения поясняется на чертежах: фиг.1 - общий вид глубинного анодного заземления в разрезе; фиг.2 - выноска А с фиг.1 - разрез глубинного анодного заземлителя в месте стыка отрезков труб; фиг.3 - вид Б на срезной радиальный шип; фиг.4 - вид В на зацепление шип-паз; фиг.5 - сечение Г-Г по зацеплению шип-паз.

Устройство для повышения качества глубинного анодного заземления включает глубинный анодный заземлитель 1 в засыпке 2 коксовой мелочью, установленный в скважине 3 и содержащий стержень 4, собранный из отрезков трубы 5, состыкованных с нулевыми осевым и радиальным зазорами с возможностью вращения и фиксацией осевого перемещения относительно друг друга на корпусах 6 пиропатронов 7. На стержне 4 нанизаны токовводы 8 в виде пластин 9, выполненных как одновитковый шнек 9 на втулке 10, плотно посаженной на стержне 4 в месте стыка отрезков трубы 5. Фиксация осевого перемещения отрезков трубы 5 относительно друг друга осуществляется стопорными кольцами 11, установленными в соответствующие проточки корпуса 6 и отрезков труб 5.

Втулки 10 входят с двумя соседними отрезками трубы 5 в зацепление типа шип-паз: два радиальным шипа 12, установленные на соседних отрезках трубы 5 и соответственно два паза 13 вдоль оси, открытых для выхода шипа 12 вниз, на втулке 10. Зацепления шип 12 - паз 13 служат для передачи крутящего момента, приложенного к стержню 4 и передаваемому к токовводу 8. Стопорные кольца 11 служат для передачи осевого усилия, приложенного к стержню 4. Втулка 10 зафиксирована от осевого перемещения вверх одиночным срезным радиальным штифтом 14, установленным в отрезке трубы 5 и входящим в зацепление с пазом 15 на втулке 10. Смещению втулки 10 вниз препятствует штифт 12. В корпусе 6 пиропатрона 7 заложен пороховой заряд 16 и электрозапал 17, подключенный к кабелю 18. Токоввод 8 на конце стержня 4 имеет зацепление шип 12 - паз 13 только с верхним отрезком трубы 5 и срезной радиальный шип 14 в зацеплении с пазом 15 фиксирует осевое смещение втулки 10 относительно только верхнего отрезка трубы 5.

Способ повышения качества глубинного анодного заземления осуществляют следующим образом.

В скважину 3 устанавливают глубинный анодный заземлитель 1 и начинают заполнение ее засыпкой 2 коксовой мелочи, одновременного вращая стержень 4 обратно направлению навивки пластины 9 как одновиткового шнека 9 токоввода 8. Засыпку 2 проталкивают вниз в скважину 3 до самого дна, воздействуя на нее одновитковыми шнеками 9 в дополнение к естественному осыпанию засыпки 2 под действием силы тяжести.

После заполнения засыпкой 2 пространства между дном скважины 3 и самым нижним одновитковым шнеком 9 засыпка 2 уплотняется до заданной величины, одновитковый шнек 9 силой реакции уплотненной засыпки 2 поднимается вверх, предварительно срезав срезной радиальный шип 14, выводя из зацепления с пазом 13 радиальный шип 12. Токоввод 8 отключается от вращающегося стержня 4. Степень уплотнения засыпки 2 определяется усилием, необходимым для среза срезного радиального шипа 14, которое определяется диаметром и материалом срезного элемента. Таким образом, степень уплотнения засыпки 2 можно заранее задавать. Далее заполняют скважину 3 от самого нижнего токоввода 8 до ближайшего вверху и уплотняют ее до тех пор, пока степень уплотнения засыпки 2 не достигнет заданной величины и произойдет срезание срезного радиального штифта 14, подъем ближайшего токоввода 8, выход радиальных шипов 12 из зацепления с пазами 13 и отключение от вращающегося стержня 4 токоввода 8 и отрезка трубы 5 между самым нижним и ближайшим к нему сверху токовводом 8. Таким же образом заполняют всю скважину 3 засыпкой 2 и уплотняют ее до заданной степени уплотнения. Затем подают по кабелю 18 электрический ток на электрозапалы 17 и пороховой заряд 16 в пиропатронах 7 поджигается. Корпус 6 пиропатронов 7 под давлением пороховых газов раздувается в диаметре и спрессовывает между собой втулки 10 и отрезки труб 5, тем самым образуя надежную электрическую связь между токовводами 8 стержнем 4. Уплотненная засыпка 2 плотно прижата к стенкам скважины 3, токовводам 8 и стержню 4, что приводит к заранее заданному уменьшению контактного сопротивления между токовводами 8, стержнем 4 и засыпкой 2, засыпкой 2 и грунтом, к снижению удельного сопротивления засыпки 2 и в конечном счете к снижению сопротивления растеканию тока заземления, т.е. к повышению качества глубинного анодного заземления, а в итоге к экономии средств и материалов и повышению надежности работы глубинного анодного заземления.

В отличие от прототипа, где усилие уплотнения засыпки затухает на небольшом расстоянии, не большем, чем половина расстояния между токовводами 8, от двух пластин: самой верхней и самой нижней, а остальная часть засыпки не уплотнена, не говоря о полостях и пустотах в объеме засыпки, в заявляемом способе и устройстве уплотнение засыпки 2, заданное заранее, осуществляют по всей длине скважины 3, заполнение скважины 3 осуществляют принудительно, и пустот и полостей в объеме засыпки 2 по определению не может быть.

Использование изобретения позволит резко повысить качество, надежность работы глубинного анодного заземления и вследствие этого снизить расход средств и материалов на изготовление и обустройство системы катодной защиты подземных сооружений от коррозии.