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深井陽極設計和施工中某些關鍵問題的探討

2016-11-30 10:03:41 作者：本網整理來源：網絡分享至：

由以往實踐經驗可知：淺埋型陽極地床不適合塔里木油田地質和水文條件，所以，筆者開始考慮研究深井陽極地床。

深井陽極地床情報一覽：

定義

將一支或多支輔助陽極垂直安裝于地下15m或更深的井孔中，以提供陰極保護電流的一種技術。

優點

占地少，接地電阻小，電流分布均勻，干擾小，工作穩定。

不足

深井陽極所處位置的土壤電阻率沿垂直方向的分布，以及施工中需要特別注意控制的技術環節，鮮見專門探討。

今天，筆者將就深井陽極地床技術的不足之處展開研究與討論。

土壤電阻率的不等距測量方法

在深井陽極的陰極保護設計中，土壤電阻率是一個非常重要的參數，它決定陽極的安裝位置、陽極井的深度、電源設備的功率等設計參數。測量土壤電阻率的方法較多，但是由于實際原因，等距法并不太適用于正在發展的西部地區。所以筆者采用的是不等距法。具體測量接線方法見圖1。

圖1 不等距法土壤電阻率測量接線圖

采用不等距法時先計算確定四個電極的間距，此時b＞a。a值通常情況取5m~10m，b值根據測深計算確定，計算見式（1）：

b=h-a/2……（1）式中：

b——為外側電極與相鄰內側電極之間的距離，m；

h——測深，m。

a——相鄰兩內側電極之間的距離，m。

根據確定的間距將測量儀的四個電極布置在一條直線上，電極入土深度應小于a/20。測量過程中若R值小于零時，加大a值并重新布置電極。

測深h的平均土壤電阻率按式（2）計算。

ρ=πR（b+b2/a）……（2）式中：

ρ——從地表至深度h土層的平均土壤電阻率，Ω·m；

R——接地電阻儀示值，Ω。

本次測量中，a值取4m~12m，h值取20m~50m。平均土壤電阻率隨深度的變化情況如圖2所示。

圖二電極間距a取不同值時土壤電阻率隨深度的變化

分析與討論

從不同深度平均土壤電阻率和深度關系曲線可以看出，土壤電阻率首先是沿深度方向呈減小趨勢，在深度30m左右時達到最小，之后土壤電阻率又開始呈增大趨勢。

陽極井設計井深為50m，從土壤電阻率和經濟兩方面綜合考慮，并不一定要設計如此之深，因為在深度為30m左右時土壤電阻率最小，井深設計為40m時應該是比較經濟的。但是，陽極井深度的增加，對保護電流、保護電位的均勻分布顯然是更有利些。另外，本次設計陽極體總長30m，直徑219mm，通過有效增大陽極體的長度、直徑和接地面積，同時采用導電性能良好的石油焦炭填料，并使其緊密填充在MMO陽極間，這些對降低接地電阻都是有利的。

深井陽極施工中關鍵技術環節的控制

在深井陽極施工中，我們應當注意以下幾個方面的問題：

1預制式陽極體的外觀檢查

2陽極井鉆井深度

3排氣管和電纜引線管的正確安裝

4陽極體的入井深度

關鍵技術環節控制后的深井陽極效果

1接地電阻

如表1所示，兩口陽極井總的接地電阻均＜1Ω，為陰極保護投運后，以較小的輸出電壓穩定的工作奠定了可靠的技術基礎。同時，也可以判定在吊運（裝）過程中，陽極電纜沒有發生斷路，深井陽極施工質量良好。