Содержание к диссертации
с.
ВВЕДЕНИЕ 3
1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 7
-
Факторы, влияющие на безопасность эксплуатации объектов нефтедобычи в промысловых средах 7
-
Особенности эксплуатации систем сбора и подготовки продукции скважин 13
-
Методы повышения безопасности эксплуатации нефтепромыслового оборудования..22
-
Турбулизация потока 26
-
Конструкция футерованных трубопроводов 26
-
Факторы, влияющие на разрушение футерованных трубопроводов 29
-
Статическое электричество в трубопроводах 32
-
Методы и средства защиты от статического электричества 47
-
Применение ЭИФ и их конструкции 50
1.10 Постановка задач исследований 53
2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 56
-
Определение скорости коррозии стали с помощью прибора «Моникор-1М» 56
-
Методика исследования распределения потенциала по поверхности трубопровода 57
-
Проведение экспериментов с ЭИФ 58
-
Определение рН промысловых сред 61
-
Проведение экспериментов по определению скорости коррозии 64
-
Определение величины токов внутри трубопроводов 66
3 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ЛОКАЛИЗАЦИИ КОРРОЗИИ В ФУТЕРОВАННЫХ
ТРУБОПРОВОДАХ 68
-
Описание процессов коррозии в условиях эксперимента 68
-
Результаты исследования электростатических зарядов на поверхности трубопроводов 69
-
Выбор параметров ЭИФ для антикоррозионной защиты трубопроводов 74
-
Исследование скорости коррозии стали 20 в промысловых средах 82
-
Нейтральные и кислые среды 82
-
Результаты исследования ресурса алюминиевого протектора в стыках футерованных трубопроводов 84
3.5 Влияние катодной защиты на металл трубопровода после ЭИФ 89
-
Проведение элекрохимических измерений 90
-
Влияние блуждающих токов на скорость коррозии 90
4 РАСЧЕТ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ И АПРОБАЦИЯ ЭИФ, ОБОРУДОВАННЫХ ДРЕНАЖЕМ
94
4.1 Основные требования к заземляющим устройствам 94
-
Заземляющие устройства 94
-
Заземлители 96
-
Заземляющие проводники 98
4.2 Расчет ЭИФД 99
5 РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ ЭИФД НА НЕФТЕГАЗОВЫХ ОБЪЕКТАХ 102
-
Расчет параметров катодной защиты трубопровода 104
-
Схема монтажа и результаты испытаний ЭИФД 107
ВЫВОДЫ 109
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ по
ПРИЛОЖЕНИЕ А 120
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 121
Введение к работе
В соответствии с Федеральным законом № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 г. нефтепроводы систем сбора скважинной продукции относятся к опасным производственным объектам.
Вытеснение водой нефти при её добыче интенсивными методами сопровождается-увеличением коррозионной активности извлекаемой совместно с нефтью и закачиваемой в пласт воды, которая содержит растворенные соли и газы, абразивные частицы, бактерии и другие примеси, приводящие к росту скорости коррозии нефтесборных трубопроводов, в связи с чем разработка методов,и средств повышения безопасности их эксплуатации является важной научно-технической проблемой отрасли.
На территории Российской Федерации находится в эксплуатации около 400 тысяч км промысловых нефтепроводов, на которых ежегодно регистрируется до 23 тысяч случаев порывов, свищей и других видов отказов, являющихся причиной значительных потерь нефти и загрязнения земель и, что особенно опасно, взрывов попутного нефтяного газа и связанных с ними возгораний разлившейся нефти.
Высокие показатели удельной аварийности на нефтесборных трубопроводах в значительной мере связаны с малыми скоростями течения перекачиваемых сред, в результате чего происходит расслоение водонефтяных эмульсий с образованием водного подслоя, что способствует активизации коррозионных процессов.
Развитием теории и решением проблем коррозии нефтепромысловых трубопроводов и повышения безопасности их эксплуатации на протяжении многих лет занимались такие ученые как Абдуллин И.Г., Бугай Д.Е., Васильев Г.Г., Веселов Д.Н., Гареев А.Г., Гоник А.А., Гумеров А.Г., Ефремов А.П., Кулаков В.В., Лаптев А.Б., Прохоров А.Д., Саакиян Л.С., Фа-ритов А.Т., Худякова Л.П. и др. Благодаря их усилиям удалось значительно
4 снизить аварийность на многих промысловых и магистральных трубопроводах.
Защита внутренней поверхности трубопроводов полиэтиленовой трубой значительно уменьшает количество порывов труб, но не полностью снимает проблему коррозии, которая смещается на участки соединения защищенной и незащищенной труб, локализуется и приводит к интенсивным (в среднем, каждые 2 месяца) порывам.
В связи с этим для повышения безопасности эксплуатации нефтесбор-ных трубопроводов в условиях использования футерованных труб требуется создание новых высокоэффективных методов снижения их аварийности.
Цель работы
Установление причины коррозионного разрушения металла труб на участках после электроизолирующих фланцев (ЭИФ), изучение механизма данного явления и разработка метода его предотвращения, позволяющего существенно снизить аварийность на нефтесборных трубопроводах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Исследование влияния токов катодной защиты на распределение потенциала по внутренней поверхности трубы в области после ЭИФ.
Определение потенциально опасных зон коррозионного поражения металла внутренней поверхности труб в области после ЭИФ и изучение механизма данного явления.
Разработка метода предотвращения коррозионного поражения металла труб в области после ЭИФ.
Апробация разработанных технических средств и их внедрение на нефтедобывающем предприятии с целью повышения безопасности эксплуатации нефтесборных трубопроводов.
Научная новизна
1 На основании исследования процесса перетока электростатического заряда с катодно-защищенной поверхности футерованной трубы на незащищенную полиэтиленом поверхность трубы после ЭИФ показано, что через
5 минерализованную пластовую воду происходит катодная поляризация металла на этом участке.
Установлено, что скорость разрушения металла трубы, после ЭИФ зависит от его длины, электропроводности пластовой воды и разности защитного катодного потенциала и потенциала коррозии стали.
Разработан метод уменьшения аварийности на нефтесборных трубопроводах, позволяющий снижать влияние защитного потенциала от станции катодной защиты на склонность к коррозии-'металла внутренней поверхности труб в области после ЭИФ.
Практическая ценность
Разработанная «Методика расчета электроизолирующей дренажной вставки» внедрена в ООО НПЦ «Знание» (г. Уфа) при расчете устройств для повышения безопасности эксплуатации нефтесборных трубопроводов.
В ООО «Бугульминский механический завод» ОАО «Татнефть» с целью повышения безопасности эксплуатации промысловых нефтепроводов при проектировании и изготовлении ЭИФ внесены следующие изменения в конструкцию ЭИФ: увеличена их длина до рекомендованных 1,5 м; для снятия статического заряда с внутренней поверхности выполнен монтаж дополнительного заземляющего устройства.
Апробация работы и публикация результатов
Основные результаты работы доложены и обсуждались на научно-практической конференции «Роль науки в развитии топливно-энергетического комплекса» (Уфа, 2007), научно-практической конференции «Нефтегазовый сервис — ключ к рациональному использованию энергоресурсов» (Уфа, 2007), учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2007» (Уфа, 2007), научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» (Уфа, 2008), международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, ес-тесственных и гуманитарных наук» (Уфа, 2008), 59-й научно-технической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Уфимского государ- ственного нефтяного технического университета (Уфа, 2008), научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (Уфа, 2009), международной научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (Уфа, 2010).
По результатам работы опубликовано 9 научных трудов.
