Коррозия скважинного оборудования, как важнейшая проблема при добыче нефти

Надежность и целостность нефтедобывающего оборудования напрямую связана со сроком его эксплуатации. Большинство месторождений, находящихся сегодня в разработке, открыты несколько десятков лет назад, что значительно осложняет процесс добычи нефти.

Среди прочего оборудования особую популярность в добыче приобрели установки электроприводных центробежных насосов – УЭЦН, основными причинами отказов которых являются отложения солей, смол, парафина, а также засорения механическими частицами.

УЭЦН, работающие в старых скважинах, также подвержены коррозийному воздействию. Именно поэтому защите скважинного оборудования от коррозии следует уделять особое внимание. Для выбора определенного метода защиты следует придерживаться научного подхода, позволяющего разобраться в видах коррозионного воздействия и причинах, вызывающих его.

Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металла в следствие физико-химического или химического взаимодействия с факторами окружающей среды.

Важность борьбы с этим явлением подтверждается колоссальными убытками, которые несут предприятия за счет стоимости изделий и необходимости осуществления восстановительных мероприятий. Если говорить о добычи нефти, то сюда же можно отнести вынужденные простои скважин, потери добычи, а также сбои системы разработки месторождений.

Когда говорят о коррозии, то подразумевают воздействие на металлы и сплавы. Для других материалов наибольшее применение нашел термин «старение».

Коррозионные процессы – классификация

По виду агрессивных сред встречается следующие типы коррозии:

• Газового характера;
• Атмосферного характера;
• коррозия в электролитах;
• коррозия в неэлектролитах;
• подземного характера;
• биокоррозия;
• коррозия блуждающими токами.

По условиям протекания:

• контактная;
• щелевая;
• коррозия при неполном погружении;
• коррозия при полном погружении;
• коррозия при трении;
• коррозия при переменном погружении;
• межкристаллическая коррозия;
• коррозия под напряжением.

В скважине контакт флюидов и оборудования может характеризоваться общей или локальной коррозией.

В первом случае коррозия протекает по всей поверхности металла или по какой-либо его части. При локальной коррозии, которая встречается чаще всего, разрушение металла происходит точечно. При этом могут наблюдаться сквозные повреждения.

При эксплуатации скважинного оборудования различают следующие виды локальной коррозии:

• язвенная (питтинговая);
• контактная;
• подпленочная;
• гальваническая;
• коррозия пятнами;
• коррозия в виде бороздок;
• коррозия в виде плато;
• мейза-коррозия.

Способы защиты от коррозии

Различают химические, физические и технологические способы защиты.

Первый способ заключается в применении химических реагентов, которые подаются в скважину и затрубное пространство различными способами. Наибольшую эффективность имеет подача реагентов из зоны продуктивного пласта, например, через нагнетательные скважины. При такой системе обеспечивается антикоррозионная защита скважинного оборудования по всей высоте.

Все чаще применяются физические методы защиты скважинного оборудования от коррозии. Нередко можно наблюдать антикоррозионные конструктивные особенности: применение нержавеющей стали, стеклопластика или антикоррозионного покрытия при изготовлении различных деталей и оборудования скважин. Следует сказать, что замена обычных труб на НКТ из «нержавейки» дает положительный эффект даже несмотря на значительную разницу в стоимости. Особо ярко этот эффект заметен в скважинах с проблемным флюидом в отношении коррозионной агрессивности.

Положительный эффект дает также покрытие основного металла корпуса УЭЦН различными легирующими металлами: хромом, никелем, кремнием и другими. В этом случае коррозионная стойкость сохраняется до тех пор, когда покрытие не имеет повреждений, которые нередко возникают во время спуска или подъема насоса из скважины.

Коррозию подпленочного типа в УЭЦН вполне реально исключить за счет электрохимической защиты, которая заключается в нанесении анодного покрытия, обладающего более отрицательным потенциалом по сравнению с основным металлом насоса и обсадной колонны. Суть такой защиты заключается в разрушении протекторного (анодного) покрытия, а не катода, которым в данном случае является основной материал УЭЦН. Защита будет действенной до тех пор, пока протекторное покрытие полностью не прокорродирует.

Этот же принцип действия протекторной защиты может применяться и без покрытия. В этом случае к защищаемому оборудованию присоединяется протектор, обладающий более отрицательным зарядом. По истечении срока службы протектора он растворяется и подлежит замене.

Известно, что основным агрессивным веществом в добываемой нефти является сероводород. Это вещество является продуктом жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. Содержащийся в нем водород легко проникает в металл, значительно снижая его прочность, а осаждаемые на металлических поверхностях сульфиды железа образуют гальванические пары, в которых металл является анодом. В результате этого последний постепенно корродирует.

Наличие в скважине агрессивных микроорганизмов обусловлено также масштабами применения пресной воды в процессе разработки месторождений. А вот недооценка возможного влияния этих микроорганизмов в процессе биокоррозии может привести к преждевременным поломкам и отказам.

Наряду с водой развитию биокоррозии способствуют такие вещества, как азот, сера, кислород, которые являются питательной средой для микроорганизмов. Следует отметить, что микроорганизмы по-разному влияют на металлы. Например, цинк не подвержен разрушению, а латунь способна убивать агрессивные организмы. Именно поэтому к подбору основного материала скважинного оборудования необходимо подходить после тщательного анализа.

Необходимо также сказать, что борьба с проявлениями коррозионной агрессивности в нефтедобыче должна вестись комплексно. Только в этом случае удастся исключить вредоносное воздействие, сохранить промысловое оборудование и увеличить срок его службы.