§ 3. Проектирование защиты водозаборных конструкций скважин от электрохимической коррозии
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 зашиты металлоконструкций водозаборной скважины от коррозии.
/-станция катодной защиты (одно- или двухканальная); 2,3-регулируемые сопротивления в анодных цепях; 4-внутренний анод; 5 - водоподъемная труба; б-внешний анод; 7-электроперемычка; S-обсадные трубы; 9-точка дренажа на водоподъемной трубе; /0-проходной изолятор; 11 -крышка; 12 - головка на водоподъемной трубе; 13-водоподъемный насос; 14-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 і 2 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 = Cj + ЕНК,, (32)
где С,-текущие годовые затраты по г-му варианту; Ен-нормативный коэффициент эффективности капиталовложений; К,-капиталовложения по і-му варианту.
Срок окупаемости затрат (Т0)
Т0 = КЫ/ЭГ, (33)
где К;,, - сметная стоимость каждой замены по і-му оптимальному варианту; Эг- годовой экономический эффект.
Оптимальным считается тот вариант внутренней защиты трубопроводов, в котором минимальные приведенные затраты и допустимый срок окупаемости капиталовложений.
§ 4. Ликвидация бездействующих скважин
В том случае, если ПСД составляется для бурения водозаборной скважины взамен вышедшей из строя и не подлежащей восстановлению или использованию в качестве анодного заземлителя, в составе ПСД должны быть предусмотрены расчеты и объемы затрат на ликвидацию бездействующей скважины.
Скважины на воду, непригодные к эксплуатации, подлежат ликвидации путем санитарно-технической заделки на основании «Положения о порядке использования и охране подземных вод на территории СССР».
Последовательность работ по санитарно-технической заделке скважины следующая.
Ствол скважины прорабатывается, когда это необходимо, бурильным инструментом на всю глубину и освобождается от ила и посторонних предметов.
Производится чистка стенок обсадных труб от коррозии и наростов металлическими щетками. Ведется промывка скважины до осветления воды, после чего производится дезинфекция ее раствором хлорной извести. Доза активного хлора должна быть не менее 75-100 мг на 1 л воды. Раствор хлорной извести вводится посредством колонны рабочих штанг, опущенных в скважину в интервал рабочей части. Контакт хлора с водой в скважине должен продолжаться не менее 2 ч.Объем хлорированной воды ( V) принимается равным тройному объему ствола скважины, т.е.
К = 2,35 d\H, (34)
где dB- внутренний диаметр скважины, м; Я-глубина скважины, м.
Масса хлорной извести (Р, кг) подсчитывается по формуле:
Р = mV/lOAS, (35)
где т- количество хлора на 1 л воды, кг; К-объем воды, подлежащей обработке, л; S-содержимое хлора в хлорной извести, % (обычно промышленная хлорная известь содержит 20-25% активного хлора).
Затем рабочая часть скважины засыпается промытым, устойчивым в химическом отношении материалом (песок, гравий). Объем песка (V„, м3) или гравия определяется по формуле
V„ = 1.0МІЯ,, (36)
где dB- внутренний диаметр рабочей части скважины, м; Я, - высота засыпки, м; 1,3-коэффициент на потери, уплотнение.
Поверх песчано-гравийной засыпки через заливочные трубы, нижний конец которых должен быть выше на 1-2 м уровня засыпки, заливается це- ментно-песчаный раствор на высоту 10 м. Количество цементно-песчаного раствора определяется по формуле (36).