Сбор и. Сбор и подготовка скважинной продукции
 Скачать 3.83 Mb.
|
11.1.1. ФАКТОРЫ КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ1. Температура и рН воды Можно выделить 3 зоны: 1) рН < 4,3 . Скорость коррозии чрезвычайно быстро возрастает с понижением рН. (Сильнокислая среда). 2) 4,3 < рН < 9-10. Скорость коррозии мало зависит от рН. 3) 9-10 < рН < 13. Скорость коррозии убывает с ростом рН и коррозия практически прекращается при рН = 13. (Сильнощелочная среда). В первой зоне на катоде протекает реакция разряда ионов водорода и образование молекулярного водорода (реакции 2,3); во второй и третьей зоне - идет реакция образования ионов гидроксила ОН-- (реакция 4). Повышение температуры ускоряет анодные и катодные процессы, так как увеличивает скорость движения ионов, а, следовательно, и скорость коррозии. 2. Содержание кислорода в воде Как было отмечено выше, железо труб подвергается интенсивной коррозии в кислой среде при рН < 4,3 и практически не корродирует при рН > 4,3, если в воде отсутствует растворенный кислород. Если в воде есть растворенный кислород, то коррозия железа будет идти и в кислой, и в щелочной среде. 3. Парциальное давления СО2 Огромное влияние на разрушение металла труб коррозией оказывает свободная углекислота (СО2), содержащаяся в пластовых водах. Известно, что при одинаковом рН коррозия в углекислотной среде протекает более интенсивно, чем в растворах сильных кислот . На основании исследований установлено, что системы с РСО2 0,02 МПа считаются коррозионно-неопасными, при 0,2 РСО2 0,02 - возможны средние скорости коррозии, а при РСО2  > 0,2 МПа - среда является высококоррозивной.Объяснение влияния СО2 на коррозионную активность среды связано с формами нахождения СО2 в водных растворах. Это: - растворенный газ СО2; - недиссоциированные молекулы Н2СО3; - бикарбонат ионы НСО3-; - карбонат-ионы СО32-. В равновесных условиях соблюдается баланс между всеми формами: СО2 + Н2О Н2СО3 Н+ + НСО3- 2Н+ + СО32- . (7) СО2 может влиять по двум причинам: 1. Молекулы Н2СО3 непосредственно участвуют в катодном процессе : H2CO3 + e Надс + HCO3- (8) 2. Катодному восстановлению подвергается бикарбонат-ион: 2НСО3- + 2e Н2 + СО32- (9) 3. Н2СО3 играет роль буфера и поставляет ионы водорода Н+ по мере их расходования в катодной реакции (2): H2CO3 H+ + HCO3- (10) При взаимодействии Fe2+ c НСО3- или Н2СО3 образуется осадок карбоната железа FeСО3: Fe2+ + HCO3 - FeCO3 + H+ (11) Fe2+ + H2CO3 FeCO3 + 2H+ (12) Все исследователи обращают внимание на огромное влияние продуктов коррозии железа на скорость процесса коррозии. 4FeCO3 + O2 2Fe2O3 + 4CO2 (13) Эти осадки являются полупроницаемыми для коррозионно-агрессивных компонентов среды и замедляют скорость разрушения металла. Таким образом, можно выделить две характерные особенности действия диоксида углерода. 1. Увеличение выделения водорода на катоде. 2. Образование карбонатно-оксидных пленок на поверхности металла. Минерализация воды Растворенные в воде соли являются электролитами, поэтому увеличение их концентрации до определенного предела повысит электропроводность среды и, следовательно, ускорит процесс коррозии. Уменьшение скорости коррозии связано с тем, что: 1) уменьшается растворимость газов, СО2 и О2, в воде; 2) возрастает вязкость воды, а, следовательно, затрудняется диффузия, подвод кислорода к поверхности трубы (к катодным участкам, реакция 4). 5. Давление Повышение давления увеличивает процесс гидролиза солей и увеличивает растворимость СО2. (Для предсказания последствий - см. пп. 3 и 4). 6. Структурная форма потока Относительные скорости течения фаз (газа и жидкости) в газожидкостных смесях (ГЖС) в сочетании с их физическими свойствами (плотностью, вязкостью, поверхностным натяжением и т.д.) и размерами и положением в пространстве трубопровода определяют формирующиеся в них структуры двухфазных (многофазных) потоков. Можно выделить семь основных структур: пузырьковая, пробковая, расслоенная, волновая, снарядная, кольцевая и дисперсная. Каждая структура ГЖС влияет на характер коррозионного процесса. Вопрос о связи коррозионных процессов в трубопроводах со структурами потоков, транспортируемых по ним ГЖС, всегда интересовал и продолжает интересовать специалистов по коррозии. Имеющаяся информация о связи структур течения ГЖС с коррозией является еще недостаточно полной. Но тем не менее известно, например, что кольцевая (дисперсно-кольцевая) структура ГЖС снижает интенсивность коррозии трубопровода; снарядная (пробково-диспергированная) может способствовать коррозионно-эрозионному износу трубопровода по нижней образующей трубы на восходящих участках трассы, а расслоенная (плавная расслоенная) - развитию общей и питтинговой корозии в зоне нижней образующей трубы и в, так называемых, "ловушках" жидкости (особенно при выделении соленой воды в отдельную фазу). Биокоррозия, коррозия под действием микроорганизмов. С этой точки зрения имеют значение сульфат-восстанавливающие анаэробные бактерии (восстанавливают сульфаты до сульфидов), обычно обитающие в сточных водах, нефтяных скважинах и продуктивных горизонтах. В результате деятельности сульфат-восстанавливающих образуется сероводород Н2S, который хорошо растворяется в нефти и в дальнейшем взаимодействует с железом, образуя сульфид железа, выпадающий в осадок: Fe + H2S FeS + H2 (14) Под влиянием Н2S изменяется смачиваемость поверхности металла, поверхность становится гидрофильной, то есть легко смачивается водой, и на поверхности трубопровода образуется тонкий слой электролита, в котором и происходит накопление осадка сульфида железа FeS. Сульфид железа является стимулятором коррозии, так как участвует в образовании гальванической микропары Fe - FeS, в которой является катодом (то есть разрушаться будет Fe как анод). Некоторые ионы, например ионы хлора, активируют металлы. Причиной активирующей способности ионов хлора является его высокая адсорбируемость на металле. Хлор-ионы вытесняют пассиваторы с поверхности металла, способствуют растворению пассивирующих пленок и облегчают переход ионов металла в раствор. Особенно большое влияние ионы хлора оказывают на растворение железа, хрома, никеля, нержавеющей стали, алюминия. Итак, коррозионную агрессивность воды характеризуют природа и количество растворенных солей, рН, жесткость воды, содержание кислых газов. Степень влияния этих факторов зависит от температуры, давления, структуры потока и количественного соотношения воды и углеводородов в системе. Способы предупреждения внутренней коррозии трубопроводов подразделяются на технические (механические), химические и технологические. |