Введение к работе
Актуальность работы
Всего на территории Российской Федерации находится в эксплуатации более 350 тыс. км внутрипромысловых трубопроводов, на которых ежегодно отмечается свыше 50 тыс. инцидентов, из них 25% приходятся на коррозионные разрушения. Коррозионные разрушения промысловых трубопроводов заметно сокращают срок их службы, нарушают герметичность и, соответственно, приводят'к разливам нефти и пластовой минерализованной воды, выбросу газа. При этом ущерб наносится вследствие не только потери продукции, но и загрязнения окружающей среды.
Вопросам коррозионного разрушения внутренней поверхности промысловых трубопроводов посвящены работы таких авторов, как Гутман Э.М., Абдуллин И.Г., Гареев А.Г., Мостовой А.В., Мустафин Ф.М., Асфапдияров Ф.А., Харикова И.О., Пелевин Л.А., Бугай Д.Е., Гетманский М.Д., Фаритов А.Т., Гоник А.А., Юсупов И.Г., Загиров М.М. и др. Опыт эксплуатации промысловых трубопроводов показывает, что наиболее характерными видами разрушения являются кана-вочное коррозионно-механическое разрушение («ручейковая коррозия») и коррозионная усталость. Коррозионное растрескивание промысловых трубопроводов встречается только в системе сбора сырого газа.
В зависимости от параметров транспортируемой среды и условий эксплуатации при сооружении промысловых трубопроводов используются трубы из самых различных материалов: стальные; из цветных металлов и чугуна; пластмассовые; стеклянные; стальные трубы, плакированные металлами и неметаллами. Одним из способов плакирования внутренней поверхности стальных труб является их футерование пластмассовыми трубами, где стальная оболочка обеспечивает прочность, а пластмассовая оболочка - коррозионную стойкость, что с практической и экономической точки зрения является одним из наиболее простых способов в применении. Применение стальных труб, футерованных полиэтиленом (метал-лопластмассовьгх труб), позволило повысить коррозионную стойкость промысловых трубопроводов к воздействию агрессивных сред, значительно сократить количество отказов. Однако опыт эксплуатации метагшопластмассовых промысловых трубопроводов системы сбора нефти и поддержания пластового давления выявил
наличие коррозионного растрескившшя металла трубы как в зоне сварного шва, так и по телу трубы.
Несмотря на большое число исследований в области материаловедения, коррозионное растрескивание металла металлопластмассовых промысловых трубопроводов не изучено. В связи с этим, проблема повышения их стойкости и уменьшения отказов нефтепромысловых трубопроводов является весьма актуальной.
Цель работы
Установление причин коррозионного растрескивания металла из марки стали 20 металлопластмассовых промысловых трубопроводов от действия коррозионной среды, разработка на этой основе методов прогнозирования остаточного ресурса, повышения их коррозионной стойкости.
Реализация поставленной цели в диссертационной работе осуществляется путем постановки и решения следующих основных задач.
-
Анализ отказов металлопластмассовых промысловых трубопроводов.
-
Разработка методов прогнозирования и оценка остаточного ресурса металлопластмассовых промысловых трубопроводов.
-
Изучение коррозионной стойкости металла металлопластмассовых промысловых трубопроводов к воздействию агрессивных сред.
-
На основе изучения физико-механических и электрохимических свойств металла из марки стали 20 металлопластмассовых промысловых трубопроводов выявление причин их разрушения.
-
Разработка мероприятий по повышению коррозионной стойкости промысловых трубопроводов к воздействию агрессивных сред.
Научная новизна
1. В результате статистической обработки данных по отказам металлопластмассовых промысловых трубопроводов обнаружено, что 30 % отказов таких трубопроводов, эксплуатирующихся в системе нефтесбора и поддержания пластового давления, происходит по причине коррозионного растрескивания металла по нижней образующей трубопровода, причем наибольшее количество отказов наблюдается в зоне сварного шва, защищенного протектором из алюминиевого сплава. Найденная экспоненциальная зависимость времеїш до разрушения и ее параметры
позволяют оценить остаточный ресурс металлопластмассовых промысловых трубопроводов.
-
На основании проведенных исследований определено, что причиной коррозионного растрескивания металла металлопластмассовых промысловых трубопроводов является совместное воздействие макрогальванопар «металл - протектор» и «металл - продукты коррозии» в сероводородсодержащей среде.
-
Экспериментально установлено, что происходит локальное охрупчивание металла металлопластмассовых промысловых трубопроводов, связанное с повышенным уровнем содержания водорода, приводящее к увеличению твердости металла в 2 раза около трещины, причем проведенными исследованиями показано, что данный вид растрескивания отличается от похожего по внешним признакам растрескивания магистральных газопроводов.
Практическая значимость
-
Предложено использовать экспоненциальный закон распределения для прогнозирования образования трещин на металлопластмассовых промысловых трубопроводах, который позволяет определить остаточный ресурс их безопасной эксплуатации.
-
Разработаны неразъемные соединения промысловых трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием, изготовленные из поликарбоната, обладающего стойкостью к перекачиваемым агрессивным средам.
-
Результаты диссертационной работы используются ООО НПВП «Элек-трохимзащита» при проектироваїши и строительстве промысловых трубопроводов и в учебном процессе Уфимского государственного нефтяного технического университета при чтении лекций и проведении практических занятий по дисциплинам «Механика разрушения конструкционных материалов» и «Коррозия и защита нефтегазового и нефтегазопромыслового оборудования», а также при дипломном проектировании студентами специализации 240801 «Машины и аппараты химических производств».
На защиту выносятся:
- выявление причин разрушения металлопластмассовых промысловых трубопроводов и прогнозирование времени их наработки на отказ;
« 6
результаты лабораторных исследований металла очаговых зон отказавших металлопластмассовых промысловых трубопроводов;
мероприятия по предотвращению разрушений стыковых соединений промысловых трубопроводов с внутренним антикоррозионным покрытием.
Апробация работы
Результаты работы докладывались на следующих конференциях: молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», посвященной 60-летию начала разработки Ромашкинского месторождения (г. Бавлы, 2008 г.); семинаре молодых специалистов ОАО «Татнефть» (г. Альметьевск, 2008 г.); молодежной научно-практической конференции ОАО «Татнефть», посвященной 50-летшо НГДУ «Джалильнефть» (п.г.т. Джалиль, 2009 г.).
Публикации
По теме диссертации опубликованы 5 научных работ, в числе которых 2 статьи в изданиях по списку ВАК РФ, получен 1 патент РФ, подана заявка.на изобретение (№ 2009124530), на которое получено решение о выдаче патента РФ.
Структура и объем диссертации
Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов и пяти приложений, содержит 134 страницы машинописного текста, 10 таблиц, 48 рисунков, библиографический список использованной литературы из 100 наименований.
