Проектирование защиты водозаборных конструкций скважин от электрохимической коррозии
Анализируя эксплуатационные данные по водозаборным скважинам, следует отметить, что интенсивной электрохимической коррозии подвержены внешняя поверхность обсадных труб, внутренняя поверхность водоподъемных труб и фильтры.
Это объясняется тем, что внешняя поверхность обсадных труб находится в контакте с горными породами, имеющими различное удельное сопротивление, и при этом возникают микро — и макрокоррозионные элементы, тогда как внутренняя поверхность соприкасается с однородной средой — водой и может интенсивно корродировать только при наличии разности потенциалов между внутренней поверхностью обсадной трубы и внешней поверхностью водоподъемной трубы, т. е. основной макропары.
Скорость коррозии внутренней поверхности трубы выше скорости коррозии ее внешней поверхности вследствие более интенсивного движения электролита.
Поэтому в проекте на сооружение водозаборной скважины необходимо предусматривать устройство электрохимической защиты от коррозии внешней поверхности обсадных труб и внутренней поверхности водоподъемных труб. Практически следует добиваться уменьшения до нуля разности потенциалов между внутренней поверхностью обсадной трубы и внешней поверхностью водоподъемной трубы (при условии наиболее распространенной конструкции водозаборной скважины по системе «цилиндр в цилиндре»).
Для этих условий целесообразно применять схему электрохимической защиты металлоконструкций скважины, показанную на рис. 19, которая включает: двухканальную станцию катодной защиты (или одноканальную 1 с двумя регулируемыми сопротивлениями 2, 3 в анодных цепях); внутренний анод 4 в водоподъемной трубе 5, внешний анод 6, электроперемычки 7 между водоподъемной и обсадной 8 трубами; на
Рис. 19. Схема электрохимической защиты металлоконструкций водозаборной скважииы от коррозии.
2-станция катодной защиты (одно — или двухканальная); 2,3-регулируемые сопротивления в анодных цепях; 4-внутренний анод; 5 — водоподъемная труба; б-внешний анод; 7-электроперемычка; 8-обсадные трубы; 9-точка дренажа на водоподъемной трубе; 10-проходной изолятор; 22-крышка; 22-головка на водоподъемной трубе; 13-водоподъемный насос; 24-изоляторы
водоподъемной трубе предусматривается точка дренажа 9.
В качестве внутреннего анода применяется протяженный электрод, обеспечивающий допустимые потери напора и оптимальное переходное сопротивление анод-вода. Верхний конец такого анода крепится к проходному изолятору 10, устроенному в крышке 11 специальной головки 12 на водоподъемной трубе, а нижний конец доходит до водоподъемного погружного насоса 13. Через равные промежутки по всей длине электрод имеет изоляторы 14, предотвращающие электрический контакт с защищаемой поверхностью.
Внешний анод 6 устраивается и рассчитывается по существующей методике.
Однако следует отметить, что разнообразие гидрогеологических условий, конструкций водозаборных скважин (с телескопическим вариантом и др.) требует в каждом отдельном случае проводить расчеты по электрохимической защите и проектировать ее устройство. Катодные установки могут быть с глубинными анодами (из специально устроенных или заброшенных бездействующих скважин и других конструкций). •->
Целесообразность электрохимической защиты конструкции водозаборной скважины обосновывается применением «Инструкции определения экономической эффективности в капитальном строительстве СН-429-71».
Приведенные затраты П3 находятся по формуле
П3 = С( + ЕнКг, (32)
где С,-текущие годовые затраты по г-му варианту; Ен-нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; К,-капиталовложения по 1-му варианту.
Срок окупаемости затрат (Т0)
Т0 = КЫ/ЭГ, (33)
где Кы~ сметная стоимость каждой замены по 1-му оптимальному варианту; Эг-годовой экономический эффект.
Оптимальным считается тот вариант внутренней защиты трубопроводов, в котором минимальные приведенные затраты и допустимый срок окупаемости капиталовложений.