Производственно-технический нефтегазовый журнал
+7 (903) 580-85-63 +7 (495) 371-01-74 info@glavteh.ru

Устранение негативного влияния сульфида железа при эксплуатации ГНО

Сероводородная коррозия нефтепромыслового оборудования относится к числу основных осложняющих факторов при добыче нефти на месторождениях ОАО «Удмуртнефть». Наиболее распространенным методом борьбы с данным осложнением служит применение ингибиторов коррозии. Но даже на защищаемом фонде наблюдается значительное количество отказов глубинно-насосного оборудования (ГНО) с низкой наработкой. Установлено, что снижение эффективности ингибиторов происходит из-за присутствия в водонефтяной эмульсии (ВНЭ) сульфида железа. Определен сульфидный коррозионный фонд скважин, на котором разрушение оборудования более выражено. Рассмотрены способы защиты скважинного оборудования от коррозии в условиях повышенного содержания сульфида железа в добываемой жидкости.

31.10.2017 Инженерная практика №09/2017
Овечкина Ольга Александровна Заместитель директора по инжинирингу добычи ЗАО «ИННЦ»
Булдакова Надежда Сергеевна Ведущий инженер отдела мониторинга технологических процессов ЗАО «ИННЦ»
Новикова Надежда Валерьевна Инженер 2 категории отдела мониторинга технологических процессов ЗАО «ИННЦ»
Миллер Вероника Константиновна Ведущий инженер отдела мониторинга технологических процессов ЗАО «ИННЦ»

ДИНАМИКА И ОСНОВНЫЕ ПРИЧИНЫ ОТКАЗОВ ГНО

В последнее время в ОАО «Удмуртнефть» наблюдается устойчивая тенденция к сокращению межремонтного периода (МРП) и снижению средней наработки на отказ (СНО) скважинного оборудования. Анализ причин уменьшения МРП показывает, что на коррозию ГНО приходится порядка 30% случаев снижения МРП (рис. 1).

Рис. 1. Факторный анализ снижения МРП
Рис. 1. Факторный анализ снижения МРП
Рис. 2. Динамика отказов ГНО по причине коррозии
Рис. 2. Динамика отказов ГНО по причине коррозии

Динамика количества отказов ГНО по ОАО «Удмуртнефть», связанных с коррозией, показывает, что, во-первых, за последние шесть лет их количество превысило 300 отказов за год. Во-вторых, начиная с 2013 года наблюдается рост коррозионных отказов нефтепромыслового оборудования (рис. 2).

Цель данной работы заключается в поиске эффективных методов защиты ГНО, направленных на сокращение числа отказов, связанных с коррозией оборудования.

Проведен анализ применяемых в настоящее время в ОАО «Удмуртнефть» ингибиторов коррозии (ИК). Оценка эффективности технологий ингибиторной защиты проведена в разрезе месторождений и химических реагентов (ХР).

Эффективность технологий защиты ГНО рассчитана по следующим формулам:

Полученные данные показывают, что марка применяемого реагента не оказывает существенного влияния на его защитную способность, при этом эффективность химической защиты осложненного фонда скважин низкая и составляет в целом по Обществу 56,5% (табл. 1).

Таблица 1. Эффективность технологий антикоррозионной ингибиторной защиты на месторождениях ОАО «Удмуртнефть»
Таблица 1. Эффективность технологий антикоррозионной ингибиторной защиты на месторождениях ОАО «Удмуртнефть»
Рис. 3. Усредненный состав отложений, отобранных с ГНО
Рис. 3. Усредненный состав отложений, отобранных с ГНО

ВЛИЯНИЕ FeS НА КОРРОЗИОННУЮ АГРЕССИВНОСТЬ СРЕДЫ

Для выявления причин низкой эффективности ингибирования проведен мониторинг химического состава добываемой продукции, в результате которого выявлено наличие сульфида железа (FeS) как в составе отложений, отобранных с поверхности ГНО (рис. 3), так и в водной части ВНЭ (табл. 2).

Таблица 2. Характеристики сред месторождений ОАО «Удмуртнефть»
Таблица 2. Характеристики сред месторождений ОАО «Удмуртнефть»

В отличие от общеизвестных факторов, вызывающих коррозионную агрессивность сред, присутствие FeS в добываемой жидкости ранее не учитывалось при оценке защитных свойств ИК на стадии лабораторных испытаний. С целью подтверждения негативного влияния FeS на защитную способность реагентов был проведен анализ технологий ингибиторной защиты. Выделен фонд, осложненный повышенным содержанием сульфида железа в добываемой жидкости, который составил 236 скважин. Установлено, что на осложненном сульфидом железа коррозионном фонде коэффициент отказности оборудования выше, а СНО и эффективность ингибирования ниже, чем на коррозионном фонде, не осложненном сульфидом (табл. 3). Следовательно, сульфид железа способствует коррозионному разрушению нефтепромыслового оборудования.

Таблица 3. Технологии ингибиторной защиты на коррозионном фонде ОАО «Удмуртнефть»
Таблица 3. Технологии ингибиторной защиты на коррозионном фонде ОАО «Удмуртнефть»

ПРИЧИНЫ ФОРМИРОВАНИЯ FeS

Рассмотрим причины формирования сульфида железа в добывающих скважинах. Закачиваемая в систему поддержания пластового давления (ППД) пресная вода содержит растворенный кислород и сульфатвосстанавливающие бактерии (СВБ). В результате кислородной коррозии стальных труб происходит насыщение закачиваемой воды ионами железа. Дополнительным источником железа могут также служить солянокислотные обработки (СКО) призабойной зоны пласта (ПЗП).

СВБ активизируют свою деятельность в анаэробных условиях пласта и выделяют сероводород, который при контакте с ионами железа образует в пласте сульфид железа. Еще одним фактором образования сульфида железа служат процессы сероводородной коррозии ГНО и эксплуатационной колонны (ЭК), сопровождаемые осыпанием сульфида, частичным забиванием насоса и выносом частиц с потоком жидкости. Образующийся сульфид относится к числу высокодисперсных и не задерживается никакими специальными фильтрами.

Рис. 4. Влияние FeS на скорость коррозии
Рис. 4. Влияние FeS на скорость коррозии

В лабораторных условиях доказано, что введение в систему сульфида железа сопровождается значительным ростом скорости коррозии (рис. 4). На Мишкинском месторождении значительный рост скорости коррозии в присутствии сульфида железа вызван наибольшим содержанием взвеси FeS в исследуемой среде по сравнению с другими месторождениями.

ПРИЧИНЫ РОСТА СКОРОСТИ КОРРОЗИИ В ПРИСУТСТВИИ FeS

Среди возможных причин роста скорости коррозии в присутствии сульфида железа можно указать две: образование гальванических пар между железосодержащими осадками и металлом и адсорбцию ИК на поверхности сульфида железа. Можно предположить, что комплексный подход к подбору методов защиты скважинного оборудования от коррозионного разрушения для сред, осложненных содержанием сульфида железа, позволит сократить число отказов ГНО по коррозии и повысить ингибиторную защиту скважин.

Рис. 5. Минимальные эффективные удельные расходы ИК в модельных средах, не содержащих сульфид железа
Рис. 5. Минимальные эффективные удельные расходы ИК в модельных средах, не содержащих сульфид железа
Рис. 6. Минимальные эффективные удельные расходы ИК в модельных средах, содержащих сульфид железа
Рис. 6. Минимальные эффективные удельные расходы ИК в модельных средах, содержащих сульфид железа

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРНОЙ ЗАЩИТЫ

В первую очередь, возникает необходимость в уточнении эффективных дозировок применяемых ИК в осложненных условиях. Выше упоминалось, что на месторождениях ОАО «Удмуртнефть» наблюдается большое количество отказов оборудования, связанных с коррозией, одна из причин которой заключается в низкой эффективности базовых дозировок ИК на скважинах, в продукции которых содержится FeS. Для решения выявленной проблемы была проведена оценка эффективности ИК Напор-1012 [1], Cortron RN-404 [2], Эфрил ИСО 72. В лабораторных условиях определены минимальные эффективные дозировки на модельных средах четырех месторождений ОАО «Удмуртнефть» (рис. 5, 6).

Установлено, что достижение требуемого уровня эффективности действия исследуемых реагентов в средах, содержащих сульфид железа, происходит при более высоких концентрациях ИК, чем в беcсульфидных средах. Следует отметить, что один из исследуемых реагентов – реагент комплексного действия Эфрил ИСО 72 – обеспечивает защиту как от негативного влияния как коррозии, так и солеотложений. Интересно также, что комплексный реагент в беcсульфидных средах проигрывает по удельным расходам ИК, а в средах, содержащих FeS, его дозировка ниже.

С целью подтверждения гипотезы о возможной адсорбции ИК на поверхности сульфида железа проведено исследование, подтверждающее, что рассмотренные в данной работе ИК действительно сорбируются поверхностью осадка, а количество адсорбированного реагента возрастает по мере увеличения содержания взвешенных частиц [1, 2].

Рс. 7. Эффективность ИСО по предотвращению образования железосодержащих осадков
Рс. 7. Эффективность ИСО по предотвращению образования железосодержащих осадков

Один из возможных подходов к антикоррозионным методам борьбы в осложненных условиях заключается в предотвращении образования FeS посредством применения ингибиторов железосодержащих осадков. В рамках лабораторных испытаний проведено тестирование ингибиторов солеотложений (ИСО) СНПХ-5313Н и Сонсол-2003 [3]. Кривая, характеризующая зависимость эффективности ИСО от его концентрации на модельной воде, содержащей ионы железа(III), проходит через максимум с последующим снижением ингибирующей способности реагентов при росте дозировки (рис. 7).

Исследования показали, что более чем 90%-ная эффективность ингибирования достигается при концентрации СНПХ-5313Н – 175 мг/дм3 и Сонсол-2003 – 210 мг/дм3. При этом необходимо заметить, что отсутствие структурированного осадка при введении данных реагентов наблюдается при более низких концентрациях: 105 и 140 мг/дм3 для СНПХ-5313Н и Сонсол-2003 соответственно. В этих случаях образуется коллоидный раствор, который не способен забивать узлы ГНО. Однако ИСО СНПХ-5313Н не соответствует требованиям Компании по показателям «коррозионная агрессивность» и «кинематическая вязкость при температуре -40°С», поэтому его применение на месторождениях невозможно, а использование ИСО Сонсол-2003 позволит предотвратить засорение скважин продуктами коррозии [3].

В качестве ингибитора отложения сульфида железа, а также растворителя уже сформировавшегося осадка, могут быть рассмотрены специальные органические вещества – комплексоны. При добавлении к сульфиду железа комплексона происходит связывание ионов железа в устойчивый растворимый в воде комплекс. При действии комплексона на систему, содержащую FeS, железо из осадка переходит в растворимый комплекс, который будет уноситься с попутно добываемой водой, не забивая рабочие органы насоса.

ВЫВОДЫ

В результате проведенных исследований были получены следующие результаты.

Во-первых, определен фонд скважин, осложненный повышенным содержанием сульфида железа в добываемой жидкости, на котором коррозия ГНО наиболее выражена.

Во-вторых, установлено, что на осложненном содержанием FeS коррозионном фонде коэффициент отказности оборудования выше, СНО и эффективность базовых дозировок ингибиторов коррозии ниже, чем на остальном коррозионном фонде.

В-третьих, выявлено, что применение эффективных дозировок ИК (Напор-1012, Cortron RN-404, Эфрил ИСО 72), ИСО (Сонсол-2003) позволяет устранить негативное влияние сульфида железа при эксплуатации ГНО.

Для выявления наиболее рационального метода устранения негативного влияния сульфида железа на промысле необходимо выполнить технико-экономическое обоснование, показывающее, что все предложенные технологии экономически обоснованы, а инвестиции окупаемы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Булдакова Н.С. Исследование защитных свойств ингибитора коррозии Напор-1012 в условиях повышенного содержания сульфида железа в нефтепромысловых средах / Н.С. Булдакова, О.А. Овечкина, Ю.В. Береснева, В.К. Миллер, Н.В. Новикова // Экспозиция Нефть Газ. – 2016. – №7 (53). – С. 61-64.
  2. Булдакова Н.С. Влияние повышенного содержания сульфида железа в нефтепромысловых средах на защитные свойства ингибитора коррозии CORTRON RN-404 / Н.С. Булдакова, О.А. Овечкина, Ю.В. Береснева, В.К. Миллер, Н.В. Новикова, А.С. Антонова // Нефтепромысловое дело. – 2017. – №4. – С. 32-35.
  3. Булдакова Н.С. Применение ингибиторов солеотложений для предотвращения образования комплексных железосодержащих осадков при добыче нефти / Н.С. Булдакова, О.А. Овечкина, Н В.К. Миллер, Е.Ю. Коробейникова // III Международная научно-практическая конференция, Москва, 2016. – С. 71-56.
Комментарии

Эту публикацию еще никто не прокомментировал. Станьте первым, поделитесь своим мнением.

Написать комментарий
Комментировать
Читайте далее
От качественных магнитов – к энергоэффективным вентильным электродвигателям ООО «ЭПУ-ИТЦ»
Защита механизированного фонда скважин реагентами ООО «ФЛЭК»
Реклама
Свежий выпуск
Инженерная практика №12/2017

Инженерная практика

Выпуск №12/2017

Промысловые трубопроводы. Разработка месторождений. Механизированная добыча нефти
Волоконно-оптический мониторинг трубопроводовМеталлические сборно-разборные трубопроводыРотационная сварка трубопроводов трениемЗащитные покрытия, защита трубопроводов от коррозии и биокоррозииРемонт и противоаварийная защита трубопроводовМоделирование и маркерная диагностика притока в горизонтальные скважины с МГРПВнедрение плунжерных глубинных насосов с канатными штангами
Ближайшее совещание
Трубопроводный транспорт
Трубопроводы — 2018
7-я Производственно-техническая конференция

Промысловые трубопроводы ‘2018. Обеспечение целостности и эффективности систем промыслового транспорта

13-14 февраля 2018 г., г. Пермь
Работа Конференции направлена на обмен опытом и анализ эффективности применения современных методов и технологий для сокращения аварийности промысловых трубопроводов различного назначения, обсуждение опыта и технологий применения трубной продукции из различных сплавов и альтернативных материалов, проведение мониторинга и методов диагностики трубопроводов, в том числе: инфразвуковая система мониторинга, внутритрубная диагностика, методы определение утечек и несанкционированных врезок в нефтепроводы с применением беспилотных летательных аппаратов, а так же другим актуальным вопросам эксплуатации системы трубопроводного транспорта.
Ближайший тренинг
Капитальный ремонт скважин
Ловильный сервис — февраль 2018
Тренинг-курс

Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах

12 – 16 февраля 2018 г, г. Пермь
ООО «Инженерная практика» от имени журнала «Инженерная практика» проводит набор группы специалистов для прохождения производственно-технического тренинга по программе «Ловильный сервис на нефтяных и газовых скважинах». Пятидневный тренинг - курс будет проводиться в г. Перми (отель «Урал») в рамках авторского курса С. Балянова.