沙漠环境下阳极井施工方法探究

沙漠环境下阳极井施工方法探究

孟登虎 羊朝辉 李志刚

天津大港油田集团工程建设有限责任公司 天津市 300280

摘要:随着我国一带一路政策的逐步发展，越来越多的项目投往非洲大陆。众所周知非洲大陆一向炎热干燥，地形多为沙漠为主，土质疏松，气候无常，常年少雨，外加人员设备紧缺，这变向增加了项目施工的难度。而伴随着长输管线以及大型储罐的增加，阴极保护的作用也体现的更加重要，本文旨在就沙漠地区中阳极井施工方法进行探究，本着安全至上、质量优先的原则，克服沙漠环境下的艰苦条件，完成沙漠地区中的阳极井施工。

关键词：一带一路  沙漠  阳极井施工

引言

阳极井在阴极保护系统中得到了很好的应用，原因在于阳极井的占地面积很小，保护点位比较均匀，施工也较为便捷，但是在沙漠地区，土质松软，阳极井极其容易发生坍塌的情况，因此为阳极井的施工造成了巨大的困扰，同时，由于施工地点偏远，环境恶劣，不利于调用其他资源，如何在有限的条件下快速，有效地保质保量完成这项工作成为了一大难题。

一、概述

本项目中采用的阳极井尺寸为直径325mm，深100m，所用阳极材料为分段式的铸铁阳极，其直径219mm，每段长为6m，重1T，共5段，总重5T，总长30m，并附带一套井口装置用于固定阳极电缆及吊装阳极体所用钢丝绳。

根据沙漠现场的实际情况，本文将从施工环境，施工材料等方面进行对比，探究出更适用于沙漠地区施工的方法。

二、具体的方法探究

2.1、阳极井

相比较于国内普通的阳极井，在沙漠地区钻井作业前，需提前将井口位置附近大量浇水，使得井口周围沙土得以硬化，如此可以有效避免在钻井过程中出现阳极井井口塌方的情况。

在钻井的同时，需要提前准备好后续施工所需设备、材料以及辅助设施，在阳极井完成之后立即进行阳极体安装作业，同样也是为了降低在等待过程中或者等待时间过长后施工过程中由于地下的不确定因素导致阳极井内部塌方情况出现。

当然也不能盲目的阳极井完工后就立刻下阳极，还需严格按照设计图纸要求先进行阳极井的验收工作，保证阳极井的直径以及深度符合设计图纸要求，以确保所使用阳极体能下入到阳极井内。

2.2、阳极体

由于阳极材料为分段式高硅铸铁阳极，整个阳极体偏重，而外壳较薄，易折，在结合沙漠现场实际情况后对比发现，沙漠现场的施工方式与普通阳极井还是存在些微差异。

因此在不同的阳极材料以及不同的施工现场环境的对比后，本文所采用的施工方法为分段垂直焊接方式。何为分段垂直焊接方式呢，即利用吊车在整个施工过程中持续吊装，将钢丝绳尾端用专用卡子及U型环与要求厂家在阳极体上增加的加长耳朵可靠连接，并将钢丝绳头端固定于主吊钩上，靠吊车的主吊钩将阳极体下井，而在焊接阳极体时，同样巧妙的利用厂家配套的加长耳朵，再结合现场临时制作的辅助材料及设施将5段阳极依次焊接下井。

三、具体的施工方法

3.1、辅助材料准备

由于施工现场的特殊情况，除阳极井所必须的阳极材料外，还需配备的辅助设备及材料包括吊车，钢丝绳，吊带，一段50cm长左右与阳极直径一致的钢管，U型环，滑轮，牵引绳，细钢丝，电缆保护管，阳极排气管等。

吊装阳极体所用钢丝绳需要根据整个阳极体的质量总和以及足够的安全系数来选用，同时考虑阳极井井深、吊车臂长、井口预留的余量等因素来最终确定。结合本次施工，本文采用的钢丝绳为φ10，由于阳极体本身总长为30m，阳极井井深100m，因此钢丝绳长度考虑为100m左右，预留足够的富余量以便于后期对阳极井进行维护工作[1]。

3.2、辅助设施制作

通过滑轮与U型环固定在吊车自带的辅助吊钩上制作成滑轮系统，用于阳极电缆穿过阳极体时更为简洁，迅速，轻松，同时能更为有效的保护阳极电缆绝缘层不受到损伤。

利用钢管制作与阳极体直径大小合适的，长约50cm左右的抱箍，在抱箍中部开四个横向槽(不连通)用于组对焊接，并配备紧固螺栓以便将抱箍固定，能紧密贴合阳极体。

利用槽钢制作2m左右大小的井字型承重架，承重架内侧槽钢之间的间距应不小于阳极体直径的5~10cm左右，平稳的放于阳极井口上方，用于固定焊接好的阳极体以进行下一段阳极体的吊装[2]。

3.3、具体施工工序

施工时严禁在大风天气下进行作业。

利用吊带，吊起第一段阳极体(带尖端)，必须要注意的是，在整个阳极吊装过程必须安排专人进行指挥，同时配备专人进行牵引，吊装完后整理好最长一段阳极电缆，待阳极体快要没入阳极井时，利用厂家配套的加长耳朵与井字型承重架配合，将首段阳极体固定于井口，之后在吊装下一段时，将第一段阳极电缆穿过第二段阳极的电缆保护管(位于每一段阳极内部，同时还有一处排气管，电缆保护管与排气管均需要使用特殊管接头进行组对连接)，在穿阳极电缆时，由于每段阳极体都自带阳极电缆，又都会穿过下一段阳极体，因此最后的阳极电缆束会不断增粗，越到后面，越难以穿过后续的阳极体，而利用滑轮系统可以使得人在远离危险作业区进行穿电缆作业，同时可以有效避免损伤阳极电缆绝缘层，穿电缆时，禁止蛮力拉拽电缆，防止阳极电缆与阳极体脱离。

待到阳极电缆几乎快要穿完时，利用预制好的抱箍进行组对焊接，由于钻井的不确定性，必须保证每一段连接时都完全贴合，连接处完全重叠，使得焊接完成时整个阳极体处于垂直状态，才能保证整个阳极能全部下井，并且能达到阳极井的底部，之后再进行阳极体两段之间的连接焊接作业，通过抱箍预留的横向槽进行焊接作业，焊接时必须保证阳极体处于静止状态，防止阳极体出现倾斜，完成后尝试用吊车将阳极继续往下放，观察第二段阳极是否已经稳固，是否可以松开抱箍，解开抱箍后进行满焊，之后用吊车提升两段阳极，确保焊接质量能够承重后，去掉加长耳朵，继续将焊接好的阳极体下井。

之后重复上述施工工序，将后续3段阳极体依次吊装、穿电缆、组对焊接、下井，直至所有阳极体均没入阳极井。

整个阳极体焊接下井完成后，将排气管与电缆保护管接口连接好后继续下井，并依次用专用管接头延长排气管与电缆保护管，每隔2m用细钢丝将排气管、电缆保护管与钢丝绳捆扎一次，直到整个阳极体下到井底或者设计图纸要求标定位置，最后通过事先测量好的钢丝绳长度或者是准备好的电缆保护管长度，进行验证，确保阳极体下到指定位置[3]。

阳极体施工验收合格后，使用焦炭(能有效降低阳极的接地电阻，增加阳极的导电率)进行回填，安装好井口装置，最后将钢丝绳固定于井口装置上，使得整个阳极体和钢丝绳均处于垂直受力的状态，并将阳极电缆束理顺、固定，最后挖沟引至阳极接线箱，至此施工完毕[4]。

四、总结

总的来说，在沙漠环境下，对于阳极的施工，首要是及时性，也就是在阳极井完毕后就必须要把握时机，及时进行下一步的施工工作，避免夜长梦多，其次在阳极体施工时，需要严格按照施工工序及方法进行施工，巧妙的运用现场有限的条件制作抱箍、滑轮系统以及井口井字型承重架，同时严格遵守施工现场的各项要求，禁止违章，违规作业，这样可以有效的提高施工的流畅性，也可以快速的安全的保质保量完成整个施工流程。

五、参考文献

[1].https://wenku.baidu.com/view/087a056bbd23482fb4daa58da0116c175f0e1e85.html?_wkts深井阳极安装施工中的注意事项_百度文库.

[2].http://news.sohu.com/a/740912368_120819962河南星辰阴保防腐刘珍. 深井阳极安装注意事项.

[3].杨万国,徐公银,郑克江. 深井阳极施工注意事项[J]. 石油工程建设, 2009.

[4].https://max.book118.com/html/2022/0803/6044241001004221.shtm深井阳极施工方案-20220803113335.docx-原创力文档.