ПРОБЛЕМА НАВЕДЕННОГО ПОТЕНЦИАЛА НА ГАЗОДОБЫВАЮЩИХ СКВАЖИНАХ, СВЯЗАННЫХ С ОБЩЕЙ СИСТЕМОЙ ЗАЗЕМЛЕНИЯ

THE PROBLEM OF INDUCED POTENTIAL IN GAS-PRODUCING WELLS CONNECTED TO A COMMON GROUNDING SYSTEM

Kirill Zhukov

student, the basic department of SUENCO JSC, Tyumen Industrial University,

Russia, Tyumen

АННОТАЦИЯ

В статье рассматривается проблема заземления технических устройств в нефтегазовой промышленности, связанная с системами катодной защиты. Особое внимание уделяется нежелательному наведению потенциала на защищаемые объекты, что может привести к неэффективной защите и сокращению ресурса анодных заземлений.

В статье выявлены причины возникновения данной проблемы, такие как некачественный монтаж анодных заземлений, отсутствие гальванической развязки между защищаемыми коммуникациями и другими токопроводящими сооружениями.

В статье также представлен опыт зарубежных производителей устройств, предназначенных для гальванического разделения объектов в системах заземления. Рассмотрены решения отечественных заводов и выявлены их преимущества и недостатки.

Статья будет интересна специалистам в области электротехники, нефтегазовой промышленности и систем катодной защиты. Она может быть полезна при проектировании и эксплуатации систем заземления на объектах добычи нефти и газа.

ABSTRACT

The article discusses the problem of grounding technical devices in the oil and gas industry related to cathodic protection systems. Particular attention is paid to unwanted potential targeting of protected objects, which can lead to ineffective protection and a reduction in the life of anode earths.

The article identifies the causes of this problem, such as poor-quality installation of anode earthing, lack of galvanic isolation between protected communications and other conductive structures.

The article also presents the experience of foreign manufacturers of devices designed for galvanic separation of objects in grounding systems. The solutions of domestic plants are considered and their advantages and disadvantages are revealed.

The article will be of interest to specialists in the field of electrical engineering, the oil and gas industry and cathodic protection systems. It can be useful in the design and operation of grounding systems at oil and gas production facilities.

Ключевые слова: заземление; электрохимическая защита; газодобывающие скважины.

Keywords: grounding; electrochemical protection; gas production wells.

Назначение мероприятий по заземлению. Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции все нетоковедущие металлические части электрооборудования подлежат защитному заземлению и занулению.

Принцип работы заземления основан на создании низкого импеданса между электрическим устройством или системой и землей. Это обеспечивает путь наименьшего сопротивления для тока, позволяя ему утечь в землю, минимизируя риск повреждения или поражения.

Эффективное заземление не только обязательно для соблюдения нормативных требований безопасности, но также является неотъемлемой частью обеспечения эффективной и долговечной работы электрических устройств и систем.

Введем несколько понятий для пояснения:

1. Заземление – преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством (ПУЭ 1.7.28);

2. Заземлитель – проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (ПУЭ 1.7.15);

3. Искусственный заземлитель - заземлитель, специально выполняемый для целей заземления (ПУЭ 1.7.16);

4. Естественный заземлитель – сторонняя проводящая часть, находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду, используемая для целей заземления (ПУЭ 1.7.17).

В нефтегазовой промышленности система заземления выполняется при помощи искусственных и естественных заземлителей, которые используются для предотвращения статического электричества, обеспечения безопасности при работе с взрывоопасными материалами, защиты от поражений током и обеспечения надежности систем контроля и управления.

Наличие проблемы наведенного потенциала. В настоящее время на объектах добычи нефти и газа при проектировании и эксплуатации систем заземления, состоящих как из горизонтальных, так и вертикальных электродов, находящихся под действием внешних факторов, возникает ряд проблем.

Например, проблема нежелательного наведения потенциала, создаваемого системой катодной защиты, на защищаемые объекты (газодобывающие скважины), связанные с контуром системы заземления.

Одной из причин данного явления является некачественный технический контроль, то есть неправильный монтаж анодных заземлений, непроектное присоединение контуров защитных заземлений к подземным сооружениям, наличие низкоомных контактов между защищаемыми коммуникациями и другими токопроводящими сооружениями приводят к проблемам в работе системы катодной защиты.

Другой будет экранирование тока катодной защиты контурами защитных заземлений, которое происходит из-за отсутствия гальванической развязки между защищаемой обсадной колонной скважины и другими металлоконструкциями объекта. Рост потребления тока катодной защиты и препятствия для его равномерного распределения приводят к локальной неэффективной защите колон скважин и сокращению ресурса анодных заземлений. В результате чего происходит завышение проектируемой мощности систем катодной защиты, а как следствие удорожание.

Решения зарубежных и отечественных производителей. В зарубежной практике защиты трубопроводных систем от коррозии широко применяются устройства, которые обеспечивают гальваническое разделение объектов, объединённых в единую систему. Эти устройства можно разделить на три основных типа (см. рисунок 1).

Компания «Dairyland Electrical Industries» из США имеет большой опыт производства и внедрения таких устройств.

Рисунок 1. Зарубежные решения устройств гальванической развязки

На данный момент отечественными производителями представлены некоторые решения для заземления технических устройств, находящихся под потенциалом систем катодной защиты. Решения заводов представлены на рисунках 2 и 3.

Рисунок 2. Основные характеристики устройства заземления комбинированного

Рисунок 3. Основные характеристики комбинированного заземляющего устройства

Выводы.

1. Было приведено краткое описание мероприятий по заземлению в нефтегазовой промышленности, которые обязательны для соблюдения нормативных требований безопасности и необходимы для защиты людей от поражения электрическим током;
2. Была приведена проблема наведенного потенциала на защищаемых сооружениях, связанных с системой заземления, заключающаяся некачественном техническом контроле и экранировании тока катодной защиты контурами защитных заземлений;
3. Были представлены существующие зарубежные и отечественные решения рассматриваемой проблемы, имеющие как преимущества, так и недостатки.

Список литературы:

1. ГОСТ Р МЭК 60050-2005. Заземление и защита от поражения электрическим током. Термины и определения.
2. ГОСТ 12.1.030-81 Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление.
3. ГОСТ Р 51164-98 Трубопроводы стальные магистральные. Общие требования к защите от коррозии. – Москва : Стандартинформ, 1998. – 45 с.
4. Защитное заземление и защитное зануление электроустановок: справочник / В. Д. Маньков, С. Ф. Заграничный. – М.: Политехника, 2006. – 440 с.
5. Каталог продукции /  [Электронный ресурс] // k2el.ru : [сайт]. — URL: https://k2el.ru/info/catalogs/?PAGEN_1=1&SIZEN_1=6 (дата обращения: 21.12.2024).
6. КОМБИНИРОВАННОЕ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СЕРИИ КЗУ-10 /  [Электронный ресурс] // npo-ptech.ru : [сайт]. — URL: https://npo-ptech.ru/produkciya/kombinirovannoe-zazemlyayushchee-ustroystvokzu-10/ (дата обращения: 21.12.2024).
7. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) . Раздел 3. Защита и автоматика. Глава 1.7. Заземление и защитные меры электробезопасности (Издание шестое) , утв. Прик. Минэнерго России от 08.07.2002 №204. "Сфера", М. 2002.
8. РД 91.020.00-КТН-259-10 Нормы и правила проектирования заземляющих устройств объектов магистральных нефтепроводов и нефтепродуктопроводов организаций системы ОАО «АК«Транснефть». – Москва : ОАО «АК«Транснефть», 2010. – 165 с.
9. СТО Газпром 2-3.5-454-2010 Правила эксплуатации магистральных газопроводов. – Москва : ОАО «Газпром». – 241 с.