Главная страница
Навигация по странице:

  • 9-10 < рН < 13

  • Содержание кислорода в воде Как было отмечено выше, железо труб подвергается интенсивной коррозии в кислой

  • Парциальное давления СО

  • Структурная форма потока

  • Сбор и. Сбор и подготовка скважинной продукции


    Скачать 3.83 Mb.
    НазваниеСбор и подготовка скважинной продукции
    АнкорСбор и
    Дата23.04.2022
    Размер3.83 Mb.
    Формат файлаdoc
    Имя файлаsbor-i-podgotovka-skvazhinnoy-produkcii.doc
    ТипДокументы
    #491699
    страница37 из 49
    1   ...   33   34   35   36   37   38   39   40   ...   49

    11.1.1. ФАКТОРЫ КОРРОЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ ТРУБОПРОВОДОВ



    1. 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.

    1. 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).

    1. 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.

    1   ...   33   34   35   36   37   38   39   40   ...   49


    написать администратору сайта