深井阳极设计和施工中某些关键问题的探讨

2016-11-30 10:03:41 作者：本网整理来源：网络分享至：

由以往实践经验可知：浅埋型阳极地床不适合塔里木油田地质和水文条件，所以，笔者开始考虑研究深井阳极地床。

深井阳极地床情报一览：

定义

将一支或多支辅助阳极垂直安装于地下15m或更深的井孔中，以提供阴极保护电流的一种技术。

优点

占地少，接地电阻小，电流分布均匀，干扰小，工作稳定。

不足

深井阳极所处位置的土壤电阻率沿垂直方向的分布，以及施工中需要特别注意控制的技术环节，鲜见专门探讨。

今天，笔者将就深井阳极地床技术的不足之处展开研究与讨论。

土壤电阻率的不等距测量方法

在深井阳极的阴极保护设计中，土壤电阻率是一个非常重要的参数，它决定阳极的安装位置、阳极井的深度、电源设备的功率等设计参数。测量土壤电阻率的方法较多，但是由于实际原因，等距法并不太适用于正在发展的西部地区。所以笔者采用的是不等距法。具体测量接线方法见图1。

图1 不等距法土壤电阻率测量接线图

采用不等距法时先计算确定四个电极的间距，此时b＞a。a值通常情况取5m~10m，b值根据测深计算确定，计算见式（1）：

b=h-a/2……（1）式中：

b——为外侧电极与相邻内侧电极之间的距离，m；

h——测深，m。

a——相邻两内侧电极之间的距离，m。

根据确定的间距将测量仪的四个电极布置在一条直线上，电极入土深度应小于a/20。测量过程中若R值小于零时，加大a值并重新布置电极。

测深h的平均土壤电阻率按式（2）计算。

ρ=πR（b+b2/a）……（2）式中：

ρ——从地表至深度h土层的平均土壤电阻率，Ω·m；

R——接地电阻仪示值，Ω。

本次测量中，a值取4m~12m，h值取20m~50m。平均土壤电阻率随深度的变化情况如图2所示。

图二电极间距a取不同值时土壤电阻率随深度的变化

分析与讨论

从不同深度平均土壤电阻率和深度关系曲线可以看出，土壤电阻率首先是沿深度方向呈减小趋势，在深度30m左右时达到最小，之后土壤电阻率又开始呈增大趋势。

阳极井设计井深为50m，从土壤电阻率和经济两方面综合考虑，并不一定要设计如此之深，因为在深度为30m左右时土壤电阻率最小，井深设计为40m时应该是比较经济的。但是，阳极井深度的增加，对保护电流、保护电位的均匀分布显然是更有利些。另外，本次设计阳极体总长30m，直径219mm，通过有效增大阳极体的长度、直径和接地面积，同时采用导电性能良好的石油焦炭填料，并使其紧密填充在MMO阳极间，这些对降低接地电阻都是有利的。

深井阳极施工中关键技术环节的控制

在深井阳极施工中，我们应当注意以下几个方面的问题：

1预制式阳极体的外观检查

2阳极井钻井深度

3排气管和电缆引线管的正确安装

4阳极体的入井深度

关键技术环节控制后的深井阳极效果

1接地电阻

如表1所示，两口阳极井总的接地电阻均＜1Ω，为阴极保护投运后，以较小的输出电压稳定的工作奠定了可靠的技术基础。同时，也可以判定在吊运（装）过程中，阳极电缆没有发生断路，深井阳极施工质量良好。