Защита от коррози и обсадных и насосно-компрессорных труб

УДК 621.643; 620.193.2 © М.С. Салтымаков, А.Н. Чехлов, 2013

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ ОБСАДНЫХ И НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Представлен обзор современных методов повышения коррозионной стойкости обсадных и насосно-компрессорных труб. Описаны достоинства и недостатки, присущие каждому методу. Приведены некоторые рекомендации по антикоррозионной защите труб. Ключевые слова: коррозия, металл, защита.

Коррозия является одним из самых существенных факторов, оказывающих негативное влияние на техническое состояние нефтепромыслового оборудования, она становится причиной возникновения до 80 % всех дефектов, приводящих к его износу и поломке. Например, сварные нефтепромысловые трубы имеют более низкую себестоимость, более высокую размерную стабильность, по сравнению с цельнотянутыми трубами, но обладают пониженной стойкостью к коррозионному воздействию, вследствие значительной структурной и химической неоднородности [1]. Повышение коррозионной стойкости элементов, подвергающихся коррозионному воздействию, является неотъемлемой частью работы по обеспечению безопасности и бесперебойного функционирования промысла.

В настоящее время наибольшее распространение имеет насосный способ добычи, основанный на выкачивании нефти из скважины с помощью насосов, расположенных на поверхности или непосредственно в скважине. При этом наиболее сильно коррозионному воздействию подвергаются обсадные колонны и на-сосно-компрессорные трубы. Основные виды воздействия, которым они подвергаются - подземная, газовая и жидкостная коррозии, а также коррозионная эрозия [2].

Наиболее действенным методом борьбы с коррозионным воздействием является применение некорродирующих материалов: различных пластмасс, стеклопластика и др. Это полностью снимает проблему коррозионного разрушения, но ставит новые ограничения на условия эксплуатации оборудования [4]. Минусами применения подобных материалов является сложность и

неразъемность соединений и меньшая прочность по сравнению со стальными трубами. По этим причинам неметаллические материалы не применяются при изготовлении обсадных колонн, а их доля среди НКТ не превышает 10 %.

В условиях, когда необходимо применение особо прочных труб в среде с повышенной коррозийностью, в качестве материала применяются стали с различными легирующими добавками, замедляющими коррозию.

Группой специалистов «Первоуральского новотрубного завода» разработан специальный состав коррозионно-стойкой стали для обсадных и насосно-компрессорных труб (патент № 2437955). В качестве легирующих добавок она имеет повышенное содержания алюминия (0,05 %) и кальция (0,003 %), что, не снижая прочностных характеристик, приводит к замедлению коррозии металла в средах с повышенным содержанием углекислого газа (^2) и сероводорода (H2S) [5].

Наиболее простым и распространённым способом повыше -ния коррозионной стойкости обсадных и насосно-компрессорных труб является обработка внешней и внутренней поверхностей труб и мест их соединения специальными антикоррозионными покрытиями. Степень защиты зависит от способа нанесения и химического состава покрытия, которое подбирается под конкретные условия эксплуатации в зависимости от кислотности среды, содержания солей. Основой антикоррозионного покрытия могут как металлы: цинк ^п), хром (&), оксид алюминия (Al2Oз), так и неметаллы: различные смолы, керамика, стеклопластик [6].

Способ нанесения покрытия является немаловажным фактором, определяющим его долговечность, поэтому обработка труб на специальном оборудовании в заводских условиях является более предпочтительной. Нанесение защитных покрытий является одним из самых доступных способов защиты металла от коррозии, однако он не может гарантировать стопроцентную защиту материала и обычно применяется в совокупности с другими способами защиты.

Ещё одним способом защиты от коррозии является электрохимическая защита, это достаточно эффективный метод защиты металла от коррозии, применяемый в условиях, где возни-

кают проблемы с обновлением защитного покрытия материала, в том числе с обсадными колоннами и насосно-компрессорными трубами.

Для защиты обсадных колонн и насосно-компрессорных труб применятся различные виды катодов. Известно устройство для защиты от коррозии внутренней поверхности насосно-компрессорных труб в нефтегазодобывающих скважинах, включающее установленные внутри колонны по всей ее длине анодные элементы, выполненные в виде полых цилиндров из материала с более высоким электрохимическим потенциалом по сравнению с материалом колонны (Патент ЯИ 2072029).

Однако, большим недостатком этого вида защиты является сложность замены разрушившегося анода. Удачным решением этой проблемы можно считать конструкцию анода для защиты НКТ, предложенную специалистами Научно-производственного предприятия «ВНИКО» (патент № 2357009). Анод представляет собой гибкий стальной трос из коррозионно-стойкой стали в перфорированной оболочке из эластичного, термостойкого, изоляционного материала. При этом он размещен в скважине между на-сосно-компрессорной и обсадной трубами на всю длину защищаемой поверхности насосно-компрессорной трубы. Благодаря такой конструкции анод может быть использован на большой глубине и при необходимости быстро заменен [5].

Применение ингибиторов - ещё один эффективный способ защиты труб от коррозии. К ингибиторам коррозии относятся как неорганические вещества: фосфаты, бихроматы, силикаты, так и органические соединения, в состав которых входит кислород, азот и сера. Защита осуществляется путём введения защитного вещества в межтрубное пространство или закачка непосредственно в пласт, однако при этом нужно принимать меры, предотвращающие загрязнение капиллярных каналов пласта [4].

В процессе эксплуатации насосно-компрессорных труб, на их внутренних стенках постоянно происходит отложение парафинов и солей. Это не только снижает дебит скважины, но и оказывает негативное воздействие на состояние материала труб, поскольку контактирующие со стенками НКТ соли являются агрессивной средой, благоприятной для протекания кор-

розии. Периодическая чистка насосно-компрессорных труб и удаление отложений солей и парафинов может снизить скорость коррозии до 50 %. Основными методами борьбы с парафиновыми отложениями являются покрытие внутренних поверхностей НКТ эмалями, полимерами, стеклом, обработка скважин горячей нефтью, удаление отложений с помощью скребков, но наиболее эффективным считается магнитная обработка водонефтяной смеси. Работа магнитных устройств приводит к изменению физико-химических свойств перекачиваемой через магнитное устройство смеси, вследствие чего количество отложение парафинов и солей на стенках НКТ значительно снижается [7].

Каждый из вышеописанных способов имеет свои преимущества и недостатки, поэтому наиболее эффективным является комбинирование различных способов антикоррозионной защиты, применительно к конкретной скважине, которые выбираются в зависимости от технических характеристик скважины и условий агрессивной среды.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Выбойщик Л.М., Лучкин Р.С., Иоффе А.В. Обеспечение коррозионной стойкости сварных соединений нефтепроводных труб на уровне свариваемого металла / Вектор науки ТГУ, № 4(14), 2010.

2. Воробьева Г.А. Коррозионная стойкость материалов / Москва: издательство ХИМИЯ, 1975. - 816 с.

3. Нефтепромысловое оборудование: Комплект каталогов / Под ред. В. Г. Креца, В.Г. Лукьянова. - Томск: Изд-во Том. Университета. 1999.

4. Оборудование для антикоррозионного покрытия трубопроводов. НПП «Шквал». / http://www.shkval-antikor.ru/index.htm

5. Патентные исследования в РФ. Библиотека патентов на изобретения./ http://www.freepatent.ru/

6. Крец В.Г., Шадрина А.В. Основы нефтегазового дела./ Томск: издательство ТПУ, 2010. - 194 с.