Исследование влияния природной пластовой воды на коррозию стальных труб, применяемых при строительстве и эксплуатации нефтедобывающих скважин (на примере Юрубчено-Тохомского месторождения) | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №16 (150) апрель 2017 г.

Дата публикации: 19.04.2017

Статья просмотрена: 166 раз

Библиографическое описание:

Лазуткин Е. А. Исследование влияния природной пластовой воды на коррозию стальных труб, применяемых при строительстве и эксплуатации нефтедобывающих скважин (на примере Юрубчено-Тохомского месторождения) // Молодой ученый. — 2017. — №16. — С. 184-187. — URL https://moluch.ru/archive/150/42414/ (дата обращения: 22.07.2018).



Ключевые слова:солеобразование, отложение солей, коррозия, факторы коррозии, влияние природной пластовой воды

Проблема коррозии металлических труб остро стоит в области бурения и эксплуатации нефтедобывающих скважин. Технический прогресс тормозится из-за ряда нерешенных проблем с коррозией. В результате коррозии ежегодно теряются десятки миллионов тонн металлов, приходит в негодность огромное количество аппаратуры, оборудования, приборов, инструментов.

Широко применяемые в настоящее время методы разработки нефтяных месторождений с поддержанием пластового давления могут приводить к осложнениям в добыче нефти, которые связаны с отложением твердых осадков неорганических солей, накапливающихся на стенках труб.

Важнейшей задачей в нефтяной промышленности является повышение эффективности добычи нефти. Одно из существенных направлений в решении этой проблемы — решение задачборьбы с отложениями неорганических солей при эксплуатации скважин. Образование отложений солей приводит к снижению продуктивности скважин, преждевременному выходу из строя глубинного насосного оборудования, внеплановым текущим и дорогостоящим капитальным ремонтам скважин и, как следствие, значительному ухудшениютехнико-экономических показателей нефтегазодобывающих предприятий.

Самыми распространенными факторами, влияющими на техническое состояние и срок службы стальных труб, являются коррозионно-агрессивное влияние скважинной среды и циклические нагрузки, которые испытывают трубы в процессе эксплуатации.

Химический состав пластовых вод нефтяных и газовых месторождений разнороден и классифицируется по характерным признакам. Состав и свойства пластовых вод в процессе разработки месторождений изменяются и зависят от снижения давления и температуры, а также от контакта с другими пластовыми водами, что приводит к дегазации и нарушению ионного обмена.

Природная пластовая вода содержит в себе множество различных солей и их соединений. Эти соли могут оседать на стенках труб, иными словами — солеобразование представляет собой отложения, закупоривающие перфорационные каналы, обсадные и эксплуатационные колонные НКТ, клапаны, засоряя, таким образом скважину и препятствуя потоку жидкости. [1]

К основным причинам отложения солей можно отнести следующие факторы:

‒ снижение давления;

‒ повышение температуры;

‒ перенасыщение раствора;

‒ изменение химического состава воды, при смешивании вод различных типов.

Виды отложений:

‒ Плотные (до 5 мм)

‒ Плотные, с выпадением кристаллов среднего размера (15–18 мм)

‒ Плотные крупнокристаллические (до 25 мм)

Максютин А.В [2] называет следующие причины отложения солей:

Скорость и объем выпадения солей зависит от ряда факторов:

‒ первоначальной солевой насыщенности пластовой воды;

‒ типа ионов в пластовой воде;

‒ режимов эксплуатации добывающих скважин и способов добычи скважинных флюидов;

‒ совместимости пластовых вод различных продуктивных пластов;

Рис. 1. Солеобразование в эксплуатационной колонне

Солевой осадок в эксплуатационных колоннах НКТ может встречаться в виде толстого слоя, плотно прилегающего к их внутренней поверхности. Зачастую он имеет толщину в несколько сантиметров и имеет кристаллы диаметром до 1 см и более. Первичный эффект роста солевых отложений заключается в том. что скорость добычи снижается за счет увеличения неровности поверхности труб, при этом в них снижается диаметр протока. Солеотложение крайне негативно влияет на безопасность эксплуатации стальных труб.

Так же эти соли могут привести к различного вида коррозии.

Коррозию различаю по прямым и косвенным показателям.

Прямые показатели:

‒ убыль или увеличение массы, отнесенные к единице поверхности;

‒ глубина коррозии;

‒ доля поверхности, занятая продуктами коррозии;

‒ количество коррозионных язв или точек, на единице поверхности;

‒ объем выделившегося с единицы поверхности водорода или поглощенного кислорода;

‒ время до появления первого очага коррозии;

‒ время до появления коррозионной трещины или до полного разрушения образца;

‒ величина тока коррозии.

Косвенные показатели. После определенного времени коррозионных испытаний степень коррозионного разрушения можно определить по изменению:

‒ физико-механических свойств;

‒ электросопротивления. [3]

По скорости протеканию коррозию можно разделить на 3 типа:

1) Мало подвержены разрушению (до 0.1мм / год)

2) Среднекоррозионные (до 0.5 мм / год)

3) Агрессивные (более 0.5 мм / год)

Факторы влияющие на скорость коррозии можно разделить на две группы:

‒ внешние;

‒ внутренние.

Внутренние факторы. К внутренним факторам, влияющим на скорость коррозии, относятся химический состав, структура, внутренние напряжения и состояние поверхностии металла. Чистые металлы при прочих равных условиях менее подвержены коррозии, чем сплавы.

Менее других подвержены коррозии сплавы, имеющие структуру твердого раствора.

Внутренние напряжения материала способствуют коррозии его наклепанный материал разъедается больше, чем материал с нормальной структурой. Наличие внутренних напряжений и наклеп способствуют образованию гальванопар.

Чем ровнее поверхность металла, тем меньше он корродирует. При повреждении поверхности металл начинает корродировать быстрее. Причиной этого является то обстоятельство, что гладкая поверхность лучше покрывается защитной пленкой.

Внешние факторы. К внешним факторам, влияющим на скорость коррозии, относятся действие на металла окружающей среды: воды, кислот, щелочей, солей и газов, а также температура окружающей среды. [4]

Целью настоящей работы является исследование влияния природной пластовой воды на коррозию стальных труб, применяемых при строительстве и эксплуатации нефтедобывающих скважин (на примере Юрубчено-Тохомского месторождения).

В работе решаются следующие задачи:

  1. Анализ влияния природной пластовой воды на протекание коррозии. Факторы, влияющие на коррозию стали.
  2. Исследование влияния природной пластовой воды, на коррозию стальных труб.
  3. Результаты испытания сталей.

Юрубчено-Тохомское крупное нефтегазоконденсатное месторождение в России. Расположено в Красноярском крае, в 280 км к юго-западу от п. Тура. Открыто в 1982 году. Освоение началось в 2009 году.

По системе геологического нефтегазового районирования Юрубчено-Тохомское месторождение расположено в пределах Байкитской нефтегазоносной области в составе Лено-Тунгусской нефтегазоносной провинции. В тектоническом отношении местрождение приурочено к центральной части Камовскоого свода Байкитской антеклизы. Нефтегазоносность связана с карбонатными и терригенными (песчаники) отложениями вендского и рифейского возрастов. Извлекаемые запасы Юрубчено-Тохомского месторождения составляют по категории С1–64,5 млн тонн нефти, С2–172,9 млн тонн, газа (С1+С2) — 387,3 млрд кубометров. Плотность нефти составляет 0,850 г/см3 или 34° API. Содержание серы составляет 0,2 %. Содержание парафина составляет 1 %. [5]

С данного месторождения была взята природная пластовая вода(СКВ № 76 Юрубченская пл., 2500–2504м) и проанализирована в лаборатории. В результате был составлен отчет, в котором был указан подробный состав солей и другая информация.

Таблица 1

Отчет осоставе пластовой воды

Компонент

Метод анализа

Чувст-ть метода, мг/дм3

НД на МВИ

Концентрация, мг/дм3

рН, ед. рН

П

1.0

ПНДФ 14.1.2.3.4.121–97

5.41

Плотность, г/cм3

Ар

Резников А.А,Методы анализа природных вод, 1963,489c [6]

1,162

Взвешенные вещ-ва

Гр

5,0

РД 52.24.468–2005

90,9

Общая жесткость

Т

0,05

ПНД Ф 14.1:2.98–97

1793,75

Гидрокарбонат-ион

Т

6,0

ПНД Ф 14.1:2.98–99

183,0

Карбонат-ион

Т

6,0

ГОСТ 23268.2–78

Не.обн

Углекислота свободная

Т

6,0

ГОСТ 23268.2–91

352

Сульфат-ион

ФК

2,0

РД.52.24.405–2005

<2,0

Хлорид-ион

Т

0,5

ПНД Ф 14.1:2. 96–97

143780

Фторид-ион

П

0,19

ФР.1.31.2005.01522

1,56

Иодид-ион

ИВ

0,0007

ФР.1.31.2004.01165

4,6

Бромид-ион

МС — ИСП

0,025

НСАМ № 480

2120,65

Кальций

Т

1,0

ПНД Ф 14.1:2.95–97

24750

Магний

Т

1,0

ГОСТ 23268.5–78

6900

Натрий

П

2,3

РД 52.24.365–95

50500

Калий

ПФ

1,0

ПНД Ф 14.1:2.138–98

3300

Кремний

ФК

1,0

РД 52.24.433–95

2,07

Общая жесткость

Т

0,05

ПНД Ф 14.1:2.98–97

1793,75

Железо общее

ФК

0,1

ПНД Ф 14.1:2.50–96

295,12

Нитрит-ион

ФК

0,003

ПНД Ф 14.1:2.3–95

0,02

Нитрат-ион

ФК

0,5

ПНД Ф 14.1:2.4–95

1628

Аммоний-ион

ФК

0,1

ПНД Ф 14.1:2.1–95

82,8

Минерализация по плотности

235000

Минерализация по сумме солей

Расч.

213336

Нефтепродукты

ФЛ

0,005

ПНД Ф 14.1:2.128–98

1,26

Фенол

ФЛ

0,0005

ПНД Ф 14.1:2.182–02

0,0014

Ag

МС ИСП

0,0001

НСАМ № 480

0,0033

Al

МС ИСП

0,002

НСАМ № 480

0,26

As

МС ИСП

0,002

НСАМ № 480

0,48

МС ИСП

0,002

НСАМ № 480

50,07

Ba

МС ИСП

0,002

НСАМ № 480

967,50

Be

МС ИСП

0,0001

НСАМ № 480

<0,0001

Bi

МС ИСП

0,00005

НСАМ № 480

0,0034

Как видно из отчета есть элементы которые наиболее сильно вызывают коррозию и которые на нее практически не влияют (их концентрация слишком мала для влияния на коррозию, их можно не учитывать при создании модели пластовой воды). На основе этих данных в лаборатории была создана модель пластовой воды, воздействие которой на материал, соответствующий материалу НКТ, проверяется по следующим параметрам:

  1. Изменение массы образцов.
  2. Глубина коррозионных поражений.

Литература:

  1. Крабтри Майк., Эслингер Давид, Эшли Джонсон. Борьба с солеотложениями — удаления и предотвращение их образования.
  2. Максютин А.В, Шангараева А.В, Султанова Д. А. Способы предотвращения солеотложения при разработке и эксплуатации залежей нефти [Текст]. Журнал «Современные проблемы науки и образования» № 1–1/2015г.
  3. Шлугер М. А., Ажогин. Ф.Ф., Ефимов Е. А. Коррозия и защита металлов М: «Металлургия», 1981. 216с.
  4. Юрубчено — Тохомское месторождение [Электронный ресурс] Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/
  5. Г. Н. Мальцева, учебное пособие «Коррозия и защита оборудования от коррозии». Пенза,2001г.
  6. Резников А. А. Методы анализа природных вод. — Л: госгеотехиздат, 1963. — 489с.
Основные термины (генерируются автоматически): природная пластовая вода, коррозия, пластовая вода, скорость коррозии, стенка труб, снижение давления, API, Метод анализа, единица поверхности, химический состав.


Ключевые слова

коррозия, солеобразование, отложение солей, факторы коррозии, влияние природной пластовой воды

Похожие статьи

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных...

Известно, что пластовая минерализованная вода образует с нефтью более устойчивые и быстро стареющие эмульсии, чем пресная вода.

Химический состав солей в пластовых водах, выделенных из местных водонефтяных эмульсий.

Обзор методов борьбы с сероводородом при добыче нефти

‒ профилактика сероводородной коррозии нефтепромыслового оборудования

Если в составе пластовой нефти какого-то

К химическим методам относятся: озонирование и обработка бактерицидами — веществами, подавляющими жизнедеятельность бактерий.

Защита от коррозии оборудования первичной подготовки нефти

Степень коррозии внутренний поверхности ёмкости от того с чем (нефтью, водонефтяной эмульсией, пластовой водой) соприкасаются её стенки. Отстойники, в которых обрабатываются не содержащие сероводород нефти...

Получение антикоррозионных материалов на основе местного...

Скорость локальной коррозии трубопроводов системы поддерживания пластового давления и промысловых нефтепроводов достигает в некоторых случаях значений 1,3–1,4 мм/год, с наиболее вероятными значениями соответственно 0,6–0,8 и 0,3–0,5 мм/год.

Обоснование применения электрохимический защиты...

Реальной скоростью коррозии для катодных пассивных пленок при  850 мВ считается 0,0127 мм/год.

Использовалась емкость расширительного бака 1,5 м3, в качестве жидкости — вода с

[4,5]. Проанализировав методы предотвращения коррозии можно прийти к выводу о...

Защита промысловых нефтегазопроводов от коррозии

Чаще всего сопутствующая вода содержит несколько или все из перечисленных компонентов.

Скорость проникновения коррозии в зависимости от конкретных условий может колебаться в

Однако основной способ защити от коррозионных поражений внутренней поверхности...

Разработка месторождений с применением ПАВ-полимерного...

Поверхностные воды (речные, озёрные, подрусловые) в пластовых условиях при нагнетании их в залежи с малополярными нефтями (типа татарских и

‒ не создавать неоправданно высокого давления на пласт в процессе нагнетания; ‒ не вызывать коррозии оборудования

Защита от коррозии, вызванной углекислым газом

Защиту трубопроводов от внутренней коррозии ингибиторами и термином трубопроводы будем обозначать следующий объекты

Сивоконь И. С. и др. методика и алгоритм расчета химического равновесия пластовых вод Самотлорского месторождения.

Исследование механизма наводораживания металла...

Поскольку пластовая вода содержит ионы SO42- и в продуктах коррозии возможно присутствие сульфата Fе, то авторы [5] отдельно определяли

Выполнены аналитические расчеты возможных вариантов химического состава продуктов коррозии с разными типами сульфидов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Минерализация пластовых вод, выделенных из местных...

Известно, что пластовая минерализованная вода образует с нефтью более устойчивые и быстро стареющие эмульсии, чем пресная вода.

Химический состав солей в пластовых водах, выделенных из местных водонефтяных эмульсий.

Обзор методов борьбы с сероводородом при добыче нефти

‒ профилактика сероводородной коррозии нефтепромыслового оборудования

Если в составе пластовой нефти какого-то

К химическим методам относятся: озонирование и обработка бактерицидами — веществами, подавляющими жизнедеятельность бактерий.

Защита от коррозии оборудования первичной подготовки нефти

Степень коррозии внутренний поверхности ёмкости от того с чем (нефтью, водонефтяной эмульсией, пластовой водой) соприкасаются её стенки. Отстойники, в которых обрабатываются не содержащие сероводород нефти...

Получение антикоррозионных материалов на основе местного...

Скорость локальной коррозии трубопроводов системы поддерживания пластового давления и промысловых нефтепроводов достигает в некоторых случаях значений 1,3–1,4 мм/год, с наиболее вероятными значениями соответственно 0,6–0,8 и 0,3–0,5 мм/год.

Обоснование применения электрохимический защиты...

Реальной скоростью коррозии для катодных пассивных пленок при  850 мВ считается 0,0127 мм/год.

Использовалась емкость расширительного бака 1,5 м3, в качестве жидкости — вода с

[4,5]. Проанализировав методы предотвращения коррозии можно прийти к выводу о...

Защита промысловых нефтегазопроводов от коррозии

Чаще всего сопутствующая вода содержит несколько или все из перечисленных компонентов.

Скорость проникновения коррозии в зависимости от конкретных условий может колебаться в

Однако основной способ защити от коррозионных поражений внутренней поверхности...

Разработка месторождений с применением ПАВ-полимерного...

Поверхностные воды (речные, озёрные, подрусловые) в пластовых условиях при нагнетании их в залежи с малополярными нефтями (типа татарских и

‒ не создавать неоправданно высокого давления на пласт в процессе нагнетания; ‒ не вызывать коррозии оборудования

Защита от коррозии, вызванной углекислым газом

Защиту трубопроводов от внутренней коррозии ингибиторами и термином трубопроводы будем обозначать следующий объекты

Сивоконь И. С. и др. методика и алгоритм расчета химического равновесия пластовых вод Самотлорского месторождения.

Исследование механизма наводораживания металла...

Поскольку пластовая вода содержит ионы SO42- и в продуктах коррозии возможно присутствие сульфата Fе, то авторы [5] отдельно определяли

Выполнены аналитические расчеты возможных вариантов химического состава продуктов коррозии с разными типами сульфидов.

Задать вопрос