Матеріалознавство
Нафтогазова галузь займає одне з перших місць в промисловості за витратами, пов'язаними з корозією металу. Прискорений корозійний знос насосно-компресорних труб (НКТ) призводить до необхідності зупиняти свердловинне обладнання, проводити його підйом, заміну і зворотний спуск. Це можна пояснити збільшується агресивністю транспортуються середовищ і невисокою якістю труб. На сьогоднішній день існує ряд способів боротьби з корозією НКТ, пов'язаних з нанесенням високоефективних металевих, керамічних і полімерних корозійностійких покриттів, що дозволяють значно збільшити експлуатаційну надійність і термін служби труби, знизити втрати металу від корозії. У статті описується новий підхід до вирішення проблеми корозії шляхом впровадження біметалевих насосно-компресорних труб (БіНКТ).
Ключові слова: корозія, біметалеві насосно-компресорні труби, песконесущіе свердловини, інгібітори, полімерні матеріали, покриття, зносостійкість, ремонтопридатність.
УДК 621.7
Р.В. Сахнов, ТОВ «РН-Пурнефтегаз» (Губкинський, Росія).
С.А. Сорокін, ТОВ «РН-Пурнефтегаз» (Губкинський, Росія).
Шляхи вирішення проблеми корозії НКТ
Для захисту від корозії труб нафтового сортаменту, зокрема НКТ, застосовуються такі методи, як:
• введення в закачується води інгібіторів корозії;
• застосування труб з низьколегованих і легованих сталей;
• захист поверхні труб антикорозійними покриттями;
• застосування труб з полімерних матеріалів.
Промисловий досвід нафтовиків показує, що застосування інгібіторів вимагає постійних експлуатаційних витрат, пов'язаних з витратами інгібіторів корозії, обслуговуванням установок, постійним контролем ефективності ингибиторной захисту. Як показали проведені в [1] дослідження, на ефективність дії інгібіторів углекислотной корозії виявляє помітний вплив присутність в видобутої рідини твердих абразивних частинок. З цієї причини використання ингибиторной захисту на песконесущіх свердловинах істотно обмежена.
Застосування НКТ з низьколегованих і легованих сталей дозволяє збільшити термін їх служби. Однак розрахунки ряду підприємств нафтогазового комплексу Росії показують, що використання таких труб економічно неефективно на невеликих родовищах, які в останні роки освоюються найбільш активно [2].
Нарешті, використання НКТ з полімерних матеріалів не знайшло поки широкого застосування через вкрай низькою зносостійкості різьбових з'єднань.
У ВАТ «Удмуртнефть» робилися спроби використання полімерних труб з наклеєними металевими патрубками, однак і це удосконалення позбавила змоги підвищити їх надійність [3].
З урахуванням вищевикладеного все більша увага приділяється використанню різних покриттів для захисту труб нафтового сортаменту. Втім, як показав досвід ТОВ «РН« Пурнефтегаз », не всі внутрішні захисні покриття НКТ є відносно довговічними.
У таблиці представлені дані по оцінці таких ключових характеристик НКТ з різних матеріалів, що застосовуються для боротьби з углекислотной корозією, як стійкість до корозії, зносостійкість резьб і ремонтопридатність. Як видно з таблиці, лідером за сукупністю показників є труба, виготовлена зі сталі марки Сr13. Однак нестачею хрому є висока ціна.
Аналіз технологічної ефективності біметалічною НКТ
Ефективним способом боротьби з корозією може стати застосування біметалевих НКТ. Оскільки основною причиною аварій є руйнування тіла труби, для вирішення даної проблеми пропонується спосіб виготовлення НКТ, в результаті якого виходить биметаллическая труба, що має високі характеристики.
Це означає, що труби можуть бути виготовлені або в високоміцному, або в корозійностійкої виконанні. В умовах експлуатації все частіше потрібні НКТ, що володіють високою стійкістю до будь-яких видів корозії. Виготовити труби, що володіють універсальними експлуатаційними властивостями, за традиційною технологією не представляється можливим.
У реальній практиці трубного виробництва зазвичай забезпечуються найбільш затребувані експлуатаційні характеристики, а інші властивості - у міру можливості, виходячи з обраних технологічних процесів.
В кінцевому рахунку реальна практика виготовлення НКТ не дозволяє провести необхідну якість труб, що неминуче збільшує витрату матеріальних і фінансових ресурсів в процесі експлуатації НКТ.
Щоб підвищити якість НКТ, скоротити матеріальні та фінансові витрати, необхідно надати НКТ новий рівень експлуатаційних властивостей - високу міцність у поєднанні з високою корозійної стійкістю. Це досягається за рахунок виготовлення НКТ в біметалічному варіанті. Наприклад, корпус труби виготовляється з металу з високими характеристиками міцності, а у внутрішню порожнину корпусу на всю його довжину вводиться металева вставка у вигляді тонкостінної електрозварні труби з високими антикорозійними властивостями з урахуванням умов експлуатації НКТ.
Технологічний процес виготовлення біметалевих НКТ здійснюється в наступній послідовності:
1) за традиційною технологією виготовляється гарячекатана труба з доданням необхідних експлуатаційних властивостей (наприклад, міцності) з урахуванням умов експлуатації НКТ;
2) тонкостінна електрозварні труба (вставка) виготовляється за спеціальною технологією зі сталі відповідного хімічного складу з наданням вставці необхідних експлуатаційних властивостей (наприклад, високої корозійної стійкості), з урахуванням вимог експлуатації НКТ;
3) здійснюється очистка (обробка дробом) до металевого блиску внутрішньої поверхні корпусу НКТ і зовнішньої поверхні вставки (поверхні, що сполучаються);
4) вставка вводиться в корпус НКТ, після чого здійснюється їх спільна деформація (обтиснення);
5) проводиться обрізка кінців труб і їх завальцювання.
Далі йдуть фінішні традиційні технологічні операції виготовлення НКТ відповідно до вимог ГОСТ 633-80 (правка, нарізкарізьблення на кінцях труб, контроль якості і т. Д.).
Дане обладнання виготовлено згідно з принципами, схожим з описаним в патенті [5].
Технічний результат застосування біметалічного варіанти НКТ полягає в підвищенні експлуатаційних властивостей (міцності корпусу НКТ і високої корозійної стійкості внутрішньої поверхні біметалічною НКТ за рахунок вставки з високими антикорозійними властивостями). Економічний результат полягає в підвищенні надійності і довговічності НКТ в ході експлуатації, що дозволить знизити витрати на експлуатацію нафтових і газових свердловин.
Промислова придатність даного біметалічного варіанти НКТ доцільна і технічно здійсненна. Варіант біметалічною НКТ представлений на рис. 1.
Таким чином, поки на одиничному прикладі була доведена можливість використання біметалевих труб для захисту частини високодебітних свердловин з підвищеним виносом абразивних частинок.
Вдалося вирішити відразу кілька завдань:
• знайдена альтернатива дорогої НКТ Cr13;
• збільшені експлуатаційні властивості труби за рахунок об'єднання двох технологій виготовлення НКТ;
• знайдений російський постачальник;
• проведені розрахунки, що підтверджують економічний ефект при використанні БіНКТ.
Рейтинг промисловій придатності способів боротьби з корозією