Методы контроля коррозии трубопроводов систем нефтесбора и ППД

Метод контроля	Периодичность измерений, сут.	Результат
min	max
Установка образцов в трубопроводах			Оценка скорости, характера коррозии и эффективности защиты
Измерение скорости коррозии методом ЭС			Оценка скорости равномерной коррозии, оперативное определение эффективности ингибиторов
Измерение скорости коррозии методом ЛП			То же
Измерение скорости коррозии методом ЭС и ЛП с накопителями информации	0,5 ч	24 ч	То же + анализ коррозии во времени, контроль за работой дозирующих установок, выявление неучтенных факторов влияющих на коррозию
съем показаний через 0,5-1 мес.
Потенциодинамические измерения	единичные измерения	Изучение механизма коррозии
Определение концентрации в воде ионов железа, кислых газов, рН, наличие СВБ, склонности к отложению солей			Анализ текущей коррозионной агрессивности, выявление причин коррозии
Определение концентрации сероводорода и двуокиси кислорода			То же

Продолжение табл. 2.2

Определение концентрации в воде СВБ, сульфат-ионов, сероводорода при изливе нагнетательных скважин			Оценка опасности микробиологической коррозии обсадной колонны и НКТ, зараженности СВБ призабойной зоны пласта
Измерение остаточной толщины стенки трубопровода			Оценка скорости коррозии и остаточного ресурса, определение корреляционных зависимостей между показаниями датчиков и реальной коррозией
Измерение остаточного содержания ингибитора коррозии в коррозионной среде	по необходимости	Контроль перераспределения ингибиторов в водную фазу, выявление причин недостаточной защиты оборудования, корректировка регламентов закачки ингибитора коррозии

 

Одна из эффективных систем коррозионного мониторинга создана на месторождении Prudhoe Bay (Аляска). В пределах месторождения обустроено 668 пунктов контроля коррозии. В 55 из них установлены датчики ЭС, а на остальных - образцы-свидетели и датчики - ЛПразличных типов. Система мониторингаохватывает все технологические потоки и позволяет выявлять объекты, потенциально-опасные в отношении внутренней коррозии и заранее принимать меры по инспекции таких объектов с использованием ультразвуковой дефектоскопии и рентгенографии, оценивать и оптимизировать программы по защите от коррозии.

Методы защиты от коррозии. Защита от коррозии представляет комплекс мероприятий, направленных на предотвращение и ингибирование коррозионных процессов, сохранение и поддержание работоспособности узлов и агрегатов машин, оборудования и сооружений в течение нормативного срока эксплуатации.

Методы защиты металлоконструкций от коррозии основаны на целенаправленном воздействии, приводящем к полному или частичному снижению активности факторов, способствующих развитию коррозионных процессов. Методы защиты от коррозии можно условно разделить на методы воздействия на металл и методы воздействия на среду, а также комбинированные методы. Классификация методов представлена на рисунке 2.22.

Среди первых наибольшее распространение получили методы нанесения защитных покрытий и рационального конструирования. Из второй группы – электрохимическая защита и создание искусственных сред, в частности ингибирование. Наиболее подробно механизм действия ингибиторов и их ассортимент приведен в главе 8.

Нанесение защитных покрытий. Сводится к изоляции наружной поверхности трубопровода различными видами покрытий, в качестве которых можно использовать различные сорта битумов, а также полиэтиленовые и поливинилхлоридные пленки и применению футерованных, как с наружной, так и с внутренней поверхностью труб.

Битумные покрытия наносятся слоями на сухую, очищенную до металлического блеска поверхность труб, затем трубы покрываются гидроизолом. С течением времени битумные покрытия теряют свои защитные свойства.

В настоящее время все большее применение находят изоляционные покрытия на основе полимеров. Высокие прочностные свойства полимеров в сочетании с их химической стойкостью обеспечивают эффективную защиту трубопроводов. Эти покрытия технологичны и экономичны: трудоемкость нанесения их в 2 – 4 раза, а материалоемкость в 8 – 10 раз меньше, чем битумных. Полимерные покрытия для изоляции применяются в виде липкой ленты, на которую нанесен клей. Ленту наносят на очищенный и загрунтованный трубопровод.

Электрохимическая защита. Для защиты наружной поверхности промысловых трубопроводов от коррозии на нефтедобывающих предприятиях применяют следующие виды электрохимической защиты:

1) катодная, наложением внешнего тока;

			Легирование металлов		Создание экранирующего поверхностного слоя
	Методы воздействия на металл				Введение элемента, понижающего катодную или анодную активность
				Введение элемента, предотвращающего структурную коррозию
			Обработка поверхности		Термическая обработка
			Химическое и электрохимическое полирование
				Механическая обработка (наклеп, ролики и т.д.)
		Нанесение защитных покрытий		Постоянного действия
			Временного действия
					Периодического действия (ПИНСы, воски)
			Рациональное конструирование		Вывод узлов из агрессивных сред
				Исключение зон локального разрушения
			Электрохимическая защита		Катодная, наложением тока
				Катодная протекторная
					Анодная
Методы воздействия на среду и условия эксплуатации
	Герметизация		Полная
		Частичная
				Статическая с применением селикагеля (С)
	Осушка воздуха		Статическая с применением активированного угля (А)
			С и А с добавками нейтрализующих веществ
			Динамическая
			Динамическая с нагревом
			С легколетучими нейтрализующими компонентами
	Создание искусственных сред		С легколетучими ингибиторами и фунгицидами
				Деаэрация водных сред
					Ингибирование
					Применение нейтральных сред

 

Комбинированные методы		Комплекс воздействия на металл
	Комплекс воздействий на среду
	Комплекс воздействий на металл и среду

 

Рис. 2.22. Классификация методов защиты от коррозии

 

2) катодная протекторная.

Катодной защитой называется способ предупреждения коррозии металла, при котором защищаемый объект делают катодом, а разрушению подвергается специально установленный анод.

При катодной защите наложением внешнего тока источник постоянного тока 1 (рис. 2.23) через плюсовую клемму соединен с помещенным в землю анодом 4. Минусовая клемма источника тока соединена дренажем 5 с трубопроводом 3. Электрический ток проходит через анод 4 в почву, затем через поврежденную изоляцию натекает на трубопровод и возвращается по дренажу 5 к минусовой клемме источника тока. Поступая в трубу через поврежденную изоляцию, электрический ток превращает эти места в катоды, вследствие чего поверхности самого трубопровода не подвергается коррозии, а разрушается анод 4, который для этого и предназначен.

Pиc.2.23. Схема катодной защиты трубопровода внешним током: 1 – источник постоянного тока; 2 – изолированный электропровод; 3 – трубопровод с поврежденной изоляцией; 4 – анод; 5 –дренаж

 

В качестве источника энергии для катодной защиты может служить любой источник постоянного тока с напряжением около 20 В. Мощность, потребляемая для катодной защиты, колеблется от 1 до 20 кВт в зависимости от коррозионной активности почвы, протяженности защищаемого участка, качества и состояния изоляционного покрытия.

Для повышения эффективности катодной защиты и сокращения затрат электроэнергии защищаемый участок трубопровода отделяется от соседних участков фланцевым соединением с прокладкой из диэлектрического материала. В качестве заземленных анодов применяют специальные сплавы.

Одна катодная станция в зависимости от сопротивления защитного покрытия может защищать участок трубопровода длиной от 5 до 25 км. Катодной защитой можно предотвращать коррозию днищ нефтяных резервуаров и различных подземных металлических емкостей.

Защита трубопроводов от электрохимической коррозии протекторами осуществляется без подведения внешней электроэнергии и сводится к работе гальванического элемента. Принцип работы протекторной защиты трубопроводов следующий. Параллельно защищаемому трубопроводу в землю зарывают протекторы, электрический потенциал которых ниже потенциала материала трубопровода (магний, рафинированный цинк, алюминий и т. д.). Протекторы соединяют с трубопроводом изолированным проводником. При возникновении разности потенциалов между трубой и почвой протекторы превращаются в разрушаемые аноды, в результате чего трубопровод предохраняется от коррозии.

Преимущества протекторной защиты:

1) отпадает необходимость в сооружении катодных станций и источников тока;

2) простота схемы;

3) отсутствие эксплуатационных затрат.

К недостаткам протекторной защиты следует отнести, прежде всего, необходимость расходования цветных металлов и поэтому, сравнительно большие капитальные затраты.

Очистка трубопроводов

При очистке полости трубопроводов используют комплекс машин, устройств и оборудования, специально разработанных для этих целей, который может быть разделен на следующие группы:

- машины для закачки в трубопровод воды;

- машины для закачки в трубопровод воздуха;

- устройства для очистки полости трубопроводов, освобождения их от воздуха и воды;

- оборудование для определения в трубопроводе местоположения очистных и разделительных устройств;

- средства для обнаружения мест утечек;

- техника для аварийно-ремонтных работ;

- оборудование и средства транспорта, связи и диспетчеризации;

- вспомогательное оборудование (монтажные узлы, патрубки, ловушки, узлы приема-пуска очистных устройств и т.п.).

Для очистки внутренней поверхности трубопроводов от загрязнений, применяют специальные устройства, которые классифицируются по назначению: очистные поршни, разделители, скребки и калибры; форме: цилиндрические, сферические, шаровые и комбинированные; и основным конструктивным признакам.

Из всего многообразия устройств можно выделить небольшую группу, наиболее часто используемых на практике – поршневые устройства (цилиндрическая форма), отличающиеся от остальных устойчивой скоростью, большой шириной контактной площадки (рабочей поверхности) и сравнительной простотой эксплуатации и ремонта. Эти устройства имеют металлический корпус и приспособлены к установке современных поисковых и других приборов.

Для очистки полости трубопровода от строительного мусора, мягких (в том числе нефтяных) и частично твердых отложений, удаления конденсата, а также для проведения работ по промывке, продувке испытанию или консервации промысловых трубопроводов используют следующие устройства:

1. Очистные поршни типа ОП разных модификаций - резиновые манжеты и металлические щетки; две манжеты из полиэтилена высокого давления и два щеточных диска из отрезков стальных тросов.

2. Дисковые полиуретановые поршни типа ППО со стальными щетками и без них.

3. Манжетные полиуретановые поршни типа ППМ – четыре полиуретановые манжеты.

4. Очистной полиэтиленовый поршень типа ОЛС – две манжеты из полиэтилена высокого давления и щеточный диск из отрезков стальных тросов.

5. Очистной саморегулирующийся поршень с плавающей манжетой типа ОСУ – три манжеты из полиэтилена высокого давления и пенополиуретановый (поролоновый) цилиндр.

6. Пенополиуретановый (поролоновый) литой поршень типа ППЛ.

7. Резиновый поршень-разделитель типа ПР – три или четыре резиновые манжеты.

8. Очистные калибры ОКП с сигнализатором местонахождения.

9. Очистные устройства ОУ.

10. Очистные устройства типа ОПКЛ – с кардалентами, ворс которых наклонен по ходу поршня.

11. Щеточный скребок типа ЩС – два ряда щеток из проволочного ворса.

Очистка полости трубопроводов выполняется промывкой или продувкой с пропуском очистных поршней или поршней-разделителей.

На участке, предназначенном для очистки, сооружается узел приема и пуска очистных устройств. К входному краю приваривается устройство запуска, а к концу участка сброса воды – устройство приема. На верхней части устройства запуска поршней монтируются прямые врезки для введения промывочной воды и воздуха, на участке приема монтируются врезки для сброса воздуха и грязной воды в отстойник или на специально отведенный участок.

В процессе предварительной очистки полости трубопровода проводят пропуск калибра, который оснащен низкочастотным передатчиком, обеспечивающим определение его местонахождения с поверхности земли. После приема калибра отключается подача воды или воздуха в трубопровод. При промывке трубопровода перед очистными поршнями или поршнями–разделителями необходимо залить воду, объем которой составляет 10-15 % объема полости очищаемого участка. Критерием оценки результатов промывки является выход чистой воды из трубопровода после прохождения очистных поршней. При продувке очистные поршни пропускаются по участкам трубопровода под давлением сжатого воздуха или газа, поступающего из ресивера (баллона), создаваемого на прилегающем участке. После пропуска поршней-разделителей окончательное удаление загрязнений выполняется продувкой без пропуска очистных устройств путем создания в трубопроводе скоростных потоков воздуха или газа. Продувка считается законченной, когда после вылета очистного устройства из продувочного патрубка выходит струя незагрязненного воздуха или газа.

После очистки полости трубопровода любым из указанных способов на концах очищенного участка устанавливают временные инвентарные заглушки, разжимные или прижимные. К типу прижимных относятся заглушки из брезента и аналогичных материалов, которые надевают в виде чехлов на торцы труб. Разжимные заглушки устанавливаются внутри трубы, например, деревянные пробки или диски.

Для оперативного определения местоположения в трубопроводе очистных устройств разработаны многие методы, которые можно разделить на две группы: 1) непосредственное определение местоположения и 2) расчетные методы. Расчет проводят по смене мгновенных стационарных состояний или по средней расчетной скорости потока. Для определения непосредственного положения очистного устройства применяются стационарные сигнализаторы (механические и электромеханические), патрулирование трассы (акустическое прослушивание), дистанционные методы (по перепаду давления или импульсная локация). Самые точные результаты могут быть получены при сочетании разных методов и использовании приборов наибольшей надежности. Лучшие результаты получены с использованием приборов "Волна-1", "Поиск-МП", основанных на передаче низкочастотных электромагнитных сигналов.