ОСОБЕННОСТИ МЕХАНИЗМА ПРОТЕКАНИЯ ЛОКАЛЬНОЙ КОРРОЗИИ В СЕРОВОДОРОДСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ
УДК: 622.276:620.193.462.21
DOI: 10.33285/0207-2351-2021-9(633)-46-53
Авторы:
ТКАЧЕВА ВАЛЕРИЯ ЭДУАРДОВНА1,
СУХОВЕРХОВ СВЯТОСЛАВ ВАЛЕРЬЕВИЧ2,
ПОЛЯКОВА НАТАЛЬЯ ВЛАДИМИРОВНА2,
ГЕРАСИМЕНКО АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ2,
МАРКИН АНДРЕЙ НИКОЛАЕВИЧ3,
МАЛЬЦЕВ ДМИТРИЙ ИГОРЕВИЧ4
1 ООО "РН-БашНИПИнефть", г. Уфа, Россия
2 Дальневосточное отделение Российской академии наук, г. Владивосток, Россия
3 Филиал Тюменского индустриального института в г. Нижневартовске, г. Нижневартовск, Тюменская область, Россия
4 АО "Оренбургнефть" ПАО "НК "Роснефть", г. Москва, Россия
Ключевые слова: коррозия; сероводородсодержащие среды; локальная коррозия; осложненный механизированный фонд скважин; внутрискважинное оборудование; сульфид железа; макинавит; грейгит; рентгеноспектральный анализ; энергодисперсионный рентгенофлуоресцентный анализ.
Аннотация:
Осложнения, связанные с коррозивностью среды, по данным АО "Оренбургнефть" ПАО "НК "Роснефть" на 01.01.2021 г., входят в число превалирующих на объектах нефтегазодобычи и разделяют 1-е место с фактором "солеотложения" - 26 % осложненного механизированного фонда скважин. Фиксированные отказы внутрискважинного оборудования по причине коррозии составили 20 % от общего количества за 2020 г. По типу воздействия коррозивной среды на месторождениях, эксплуатируемых в АО "Оренбургнефть", преобладающими являются сероводородная и смешанная коррозия, вызываемая одновременно действием сероводорода (H2S) и углекислого газа (CO2). В статье описана физико-химическая характеристика водных растворов H2S в нефтепромысловых системах, приведены механизмы H2S-коррозии нефтепромыслового оборудования. Представлены результаты исследования отложений с внутренней поверхности насосно-компрессорных труб после эксплуатации в сероводородсодержащих средах, полученные с применением рентгенодифрактометрического метода. Методами рентгеноспектрального анализа установлены элементный и минеральный составы отложений. Наряду с сульфидом (макинавит) и полисульфидом (грейгит) железа в образцах обнаружены карбонаты кальция и стронция, хлорид натрия и кварц, которые являются продуктами сопутствующего процесса солеотложения и механических примесей. Показано отличие полученных результатов от ряда теоретических представлений о стабильности существования полиморфных форм сульфидов железа, основанных на результатах лабораторных исследований, и подтверждено результатами эксплуатации нефтепромыслового оборудования. Несмотря на то, что макинавит считается наиболее нестабильной формой сульфида железа, в отложениях реальных нефтепромысловых систем он может присутствовать в основном в виде этой полиморфной формы. По результатам исследований проведена качественная и количественная оценка сульфидной и полисульфидной серы, выполненная методом энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа. Приведены дифрактограммы полученных спектров, при интерпретации которых показана возможность классификации протекающих коррозионных процессов по смешанному механизму при соотношении концентраций коррозийных газов CO2/H2S = 4, что подтверждается присутствием одновременно сульфидов и карбонатов в продуктах коррозии.
Список литературы:
1. Соловьев Н.Н., Салина Л.С., Скоробогатов В.А. Основные закономерности размещения и формирования залежей сероводородсодержащего газа // Вести газовой науки. - 2016. - № 1(25). - С. 125-133.
2. Лурье Ю.Ю. Справочник по аналитической химии: 4-е изд. - М.: Химия, 1971. - 456 с.
3. Vaughan D.J., Craig J.R. Mineral chemistry of metal sulfides. First ed. - New York: Vail-Ballou, 1978. - P. 17-117.
4. Smith S.N., Joosten M.W. Corrosion of Carbon Steel by H2S in CO2 Containing Oilfield Environments // Corrosion. - 2006. - Paper No. 06115. - NACE Int.: Houston, TX, USA.
5. Saba N.E. Galvanic Localized Corrosion of Mild Steel under Iron Sulfide Corrosion Product Layers: A dissertation presented to the faculty of the Russ College of Engineering and Technology of Ohio University. - 2018.
6. Chemical characterization of corrosion films electrochemically grown on carbon steel in alkaline sour environment / E. Sosa, R. Cabrera-Sierra, M.T. Oropeza [et al.] // J. Electrochem. Soc. - 2003. - № 150. - B530-B535.
7. FeS Corrosion Products Formation and Hydrogen Uptake in a Sour Environment for Quenched and Tempered Steel / E. Wallaert, T. Depover, I. De Graeve, K. Verbeken // Metals. - 2018. - Vol. 8, № 62. - DOI: 10.3390/met8010062
8. Синютина С.Е., Вигдорович В.И. Современное состояние и проблемы сероводородной коррозии металлов в растворах электролитов // Вестник ТГУ. - 2002. - Т. 7, № 3. - С. 319-328.
9. Гоник А.А. Сероводородная коррозия и меры ее предупреждения. - М.: Недра, 1966. - 176 с.
10. Локальная СО2-коррозия нефтепромыслового оборудования: монография / В.Э. Ткачева, А.В. Бриков, Д.А. Лунин, А.Н. Маркин. - Уфа: РН-БашНИПИнефть, 2021. - 168 с.
11. Саакиян Л.С., Ефремов А.П. Защита нефтегазопромыслового оборудования от коррозии. - М.: Недра, 1982. - 206 с.
12. Wijord A.G., Rummery T.E., Doem E.F. Corrosion and deposition during the exposure of carbon steel to hydrogen sulphide-water solutions // Corrosion Science. - 1980. - V. 20. - № 5. - P. 651-671.
13. Баринов О.Г. Механизм локализации коррозии на железе в растворах, содержащих сероводород: автореф. дис. … канд. хим. наук. - М., 2002. - 129 с.
14. Коррозия внутрискважинного оборудования в сероводородсодержащих средах / В.Э. Ткачева, А.Н. Маркин, Д.В. Кшнякин [и др.] // Практика противокоррозионной защиты. - 2021. - Т. 26, № 2. - С. 7-26.
Назад в номер