АНАЛИЗ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ И КОРРОЗИОННОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ КИСЛЫХ ГАЗОВ В ПРЕДЕЛАХ БАШКИРСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ АСТРАХАНСКОГО СВОДА И ЕГО ОБРАМЛЕНИЯ
Авторы:
1.
Астраханский государственный технический университет
2.
Астраханский государственный технический университет
Тип:
Статья
Страницы:
с 14
по 17
Статус:
Опубликован
Получено:
10.10.2014
Одобрено:
10.10.2014
Опубликовано:
15.10.2014
Классификаторы:
УДК [622.324:622.245.1]:[620.193.4:553.981(470.46)]
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
ГРНТИ 20.01 Общие вопросы информатики
ГРНТИ 26.03 Общественно-политическая мысль
ГРНТИ 43.01 Общие вопросы естественных и точных наук
ГРНТИ 44.01 Общие вопросы энергетики
ГРНТИ 45.01 Общие вопросы электротехники
ГРНТИ 50.01 Общие вопросы автоматики и вычислительной техники
ГРНТИ 62.01 Общие вопросы биотехнологии
ГРНТИ 69.01 Общие вопросы рыбного хозяйства
ГРНТИ 70.01 Общие вопросы водного хозяйства
ГРНТИ 73.34 Водный транспорт
Язык материала:
русский
Ключевые слова:
сероводород, диоксид углерода, скорость коррозии, подземное оборудование, газожидкостные смеси
Аннотация (русский):
Рассмотрены процессы коррозионного разрушения подземного оборудования под воздействием сероводорода и диоксида углерода. В пределах башкирского яруса Астраханского свода содержание сероводорода в углеводородных залежах достигает 50 %, диоксида углерода - 90,8 %, что приводит к интенсивному разрушению металла подземного оборудования, а именно к язвенной и общей коррозии, водородному расслоению, сероводородному растрескиванию металла. Высокая опасность коррозионного разрушения подземного оборудования наблюдается на всей территории Астраханского свода и его обрамления. Максимальная скорость коррозии отмечается в западной склоновой части Астраханского свода, в юго-западной, центральной и северо-восточной склоновой части Астраханского свода, Заволжском прогибе коррозия менее интенсивна. По предварительным расчетам при рабочем давлении в зоне погружного электродвигателя 60 МПа в зависимости от температуры (105-120 °С) и парциального давления диоксида углерода в газовой фазе скорость коррозии может изменяться от 18,25 до 76,6 мм/год.
Рассмотрены процессы коррозионного разрушения подземного оборудования под воздействием сероводорода и диоксида углерода. В пределах башкирского яруса Астраханского свода содержание сероводорода в углеводородных залежах достигает 50 %, диоксида углерода - 90,8 %, что приводит к интенсивному разрушению металла подземного оборудования, а именно к язвенной и общей коррозии, водородному расслоению, сероводородному растрескиванию металла. Высокая опасность коррозионного разрушения подземного оборудования наблюдается на всей территории Астраханского свода и его обрамления. Максимальная скорость коррозии отмечается в западной склоновой части Астраханского свода, в юго-западной, центральной и северо-восточной склоновой части Астраханского свода, Заволжском прогибе коррозия менее интенсивна. По предварительным расчетам при рабочем давлении в зоне погружного электродвигателя 60 МПа в зависимости от температуры (105-120 °С) и парциального давления диоксида углерода в газовой фазе скорость коррозии может изменяться от 18,25 до 76,6 мм/год.
Ключевые слова:
сероводород, диоксид углерода, скорость коррозии, подземное оборудование, газожидкостные смеси
сероводород, диоксид углерода, скорость коррозии, подземное оборудование, газожидкостные смеси
Природный газ и конденсат, добываемые в пределах Астраханского свода и его обрамления, содержат примеси сероводорода и диоксида углерода. В пределах башкирского яруса Астраханского свода содержание сероводорода в углеводородных залежах достигает 50 %, а диоксида углерода - 90,8 %. Такая концентрация кислых газов приводит к интенсивному разрушению металла подземного оборудования, а именно к язвенной и общей коррозии, водородному расслоению, сероводородному растрескиванию металла. В нефтяной и газовой промышленности выделяют три основных вида коррозии металла, вызываемой действием растворенного в воде газа: сероводородная, углекислотная, кислородная [1]. В результате деятельности сульфатвосстанавливающих анаэробных бактерий образуется сероводород, который взаимодействует с железом, образуя сульфид железа, выпадающий в осадок: Fe + H2S = FeS + H2 Под действием сероводорода поверхность металла становится гидрофильной, легко смачивается водой и в результате образуется тонкий слой электролита, в котором происходит накопление осадка сульфида железа FeS. Сульфид железа ускоряет коррозию, т. к. он участвует в образовании гальванической микропары Fe - FeS, в которой является катодом (т. е. разрушаться будет Fe как анод). Коррозионно-опасным считается наличие сероводорода при парциальном давлении более 0,00015 МПа, а углекислого газа - при давлении более 0,2 МПа [2, с. 9]. Интенсивность разрушений, вызываемых сероводородной и углекислотной коррозией, зависит от различных факторов, совместное влияние которых сложно и недостаточно изучено. Можно выделить основные факторы, влияющие на интенсивность разрушения внутренней поверхности обсадной колонны [3]: - парциальное давление сероводорода и диоксида углерода в газе; - концентрация сероводорода, диоксида углерода и кислорода; - степень насыщения газа влагой (как известно, с ростом влагоемкости пластового газа содержание кислого газа и сероводорода увеличивается из-за высокой растворимости этих компонентов в воде и углеводородной жидкой фазе); - рН; - температура; - скорость движения газа. Так же значительно меняет скорость коррозии пластовая вода, в которой растворены в большом количестве минеральные хлорсодержащие соли. Скорость коррозии максимальна при минерализации воды 2-3 %, при большей минерализации скорость уменьшается в связи со снижением растворимости сероводорода в воде [2]. Относительная скорость течения фаз в газожидкостных смесях (ГЖС), совместно с их физическими свойствами (плотность, вязкость, поверхностное натяжение и т. д.), а также размером и положением в пространстве обсадной колонны, определяет формирующиеся в них структуры двухфазных или многофазных потоков. Основными структурами являются дисперсная, пробковая, пузырьковая, кольцевая, расслоенная, волновая, снарядная. Каждая из структур влияет на скорость коррозии. Для уменьшения коррозии подземного оборудования требуется изменение режима движения. Данная информация о связи коррозии со структурой течения ГЖС является недостаточно полной. Но известно, что некоторые структуры ГЖС снижают интенсивность коррозии в колонне. В пределах Астраханского свода и его обрамления можно выделить зоны, в которых подземное оборудование будет подвержено коррозии, распространяющейся с высокой скоростью из-за степени осерненности пластового флюида и содержания диоксида углерода (табл.). Количественное распределение кислых газов и скорость коррозии в залежах углеводородов башкирского яруса Астраханского свода и его обрамления Степень осерненности пластового флюида, % Содержание диоксида углерода, % Скорость коррозии, мм/год Тектоническая приуроченность визей-башкирского карбонатного нефтегазоносного комплекса Площадь 0,29-17,93 13,18-33,9 31,3 Северо-восточная склоновая часть Астраханского свода, Заволжский прогиб Володарская, Заволжская, Еленовская, Аксарайская, Харабалинская 4,27 До 90,8 76,6 Западная склоновая часть Астраханского свода Ашунская 4,0-42,81 7,64-21,18 21,74 Юго-западная склоновая часть Астраханского свода Ивановская, Николаевская 13,97-50 7-41 18,25 Центральная часть Астраханского свода Астраханская, Долгожданная, Светлошаринская Скорость коррозии в зависимости от концентрации или парциального давления диоксида углерода и температуры можно определить по уравнению Де Ваарда - Миллиамса: lg K = 6,467 - 1710/(273 + t) + 0,67 lg p CO2, (1) где К - скорость коррозии, г/(м2·ч); t - температура, °С; p CO2 - парциальное давление диоксида углерода, МПа. Предварительные расчеты по формуле (1) показывают, что при рабочем давлении в зоне погружного электродвигателя 60 МПа в зависимости от температуры (105-120 °С) и парциального давления диоксида углерода в газовой фазе скорость коррозии может изменяться от 18,25 до 76,6 мм/год. Таким образом, на всей территории Астраханского свода и его обрамления наблюдается высокая опасность коррозионного разрушения подземного оборудования. Максимальная скорость коррозии наблюдается в западной склоновой части Астраханского свода. В юго-западной, центральной и северо-восточной склоновой части Астраханского свода, Заволжском прогибе коррозия менее интенсивна. Заключение Высокая опасность коррозионного разрушения подземного оборудования наблюдается на всей территории Астраханского свода и его обрамления. Скорость коррозии зависит от степени осерненности пластового флюида, содержания диоксида углерода и температуры. Предварительные расчеты показали, что при рабочем давлении в зоне погружного электродвигателя 60 МПа в зависимости от температуры (105-120 °С) и парциального давления диоксида углерода в газовой фазе скорость коррозии может изменяться от 18,25 до 76,6 мм/год. Максимальная скорость коррозии наблюдается в западной склоновой части Астраханского свода. В юго-западной, центральной и северо-восточной склоновой части Астраханского свода, Заволжском прогибе коррозия менее интенсивна.
1. Топольников А. С. Прогнозирование углекислотной коррозии подземного оборудования нефтедобывающих скважин / А. С. Топольников // Инженерная практика. 2011. № 8. С. 94.
2. Подопригорова А. А. Исследование коррозионного разрушения поверхностей нефтепроводов после длительной эксплуатации / А. А. Подопригорова // Вестн. Югор. гос. ун-та. 2011. № 4. С. 105-112.
3. Гафаров Н. А. Ингибиторы коррозии. Т. 2. Диагностика и защита от коррозии под напряжением нефтегазопромыслового оборудования / Н. А. Гафаров, В. М. Кушнаренко, Д. Е. Бугай и др. М.: Химия, 2002. 367 с.
