Защита от коррозии нефтепромыслового оборудования

СНПХ-1004 - реагент комплексного действия, основой которого являются алкилпиридинийбромиды. Предназначен для подавления роста СВБ и одновременной защиты от коррозии нефтепромыслового оборудования и коммуникаций в системе утилизации сточных вод, содержащих углеводород и углекислый газ, и в системе нефтесбора обводненной нефти. Бактерицид СНПХ-1004 представляет собой катоноактивное поверхностно-активное вещество в смеси растворителей. Представляет собой жидкость желтого цвета, хорошо растворяется в воде. Для эффективной защиты трубопроводов и нефтепромыслового оборудования продукт дозируется в водно-нефтяные эмульсии или сточные воды в концентрации от 5 до 25 г/м³ [12].

СНПХ-1260 (СУЛЬФАН) предназначен для подавления роста СВБ, удлиняет срок эксплуатации НКТ с 2-3 до 10-12 лет. Представляет собой прозрачную однородную жидкость без посторонних примесей от светло-желтого до вишневого цвета, растворяется в нефти и воде. Бактерицидная эффективность СНПХ-1260 на промысловых водах, отобранных из скважин составляет 95-100%. Дополнительно реагент нейтрализует сероводород, защитный антикоррозионный эффект составляет 75-80% при концентрации бактерицида 100 г на тонну жидкости.

В последние годы в ОАО “НИИнефтепромхим” разработаны и выпущены новые высокоэффективные ингибиторы коррозии СНПХ-6438, СНПХ-6201 и СНПХ-6418. Данные реагенты представляют собой продукты целенаправленного органического синтеза, что позволило улучшить их целевое действие, расширить диапазон применения в различных агрессивных средах и сохранить невысокую цену по сравнению с импортными и отечественными аналогами.

Реагент 2,4-динитрофенол - порошковидное вещество из желтых ромбических пластинок. Предназначен для обработки призабойной зоны пласта у нагнетательных скважин с целью подавления сульфатредукции. Растворимость в органических растворителях хорошая. По результатам лабораторных испытаний бактерицидное действие 2,4-динитрофенола при дозировке 50 - 100 мг/л в водную среду, содержащую СВБ составляет 96 - 100%.

Реагент Дон-52 предназначен для защиты от коррозии нефтепромыслового и газодобывающего оборудования, контактирующего со средами, зараженными СВБ и содержащими сероводород. Представляет собой жидкость коричневого цвета со слабым специфическим запахом. Введение Дон-52 в концентрации 25 г/м³ обеспечивает коэффициент ингибирования в средах 90 - 96%, в концентрации 200 г/м³ - бактериостатическое действие, в концентрации 400 г/м³ полностью подавляет деятельность СВБ[5].

Реагент ДОН-ПА-1 предназначен для защиты от коррозии нефтепромыслового и газодобывающего оборудования в средах, содержащих сероводород и зараженных СВБ. Внешний вид - жидкость коричневого цвета со слабым специфическим запахом. Защитный эффект ингибитора при дозировке 100 г/м³ составляет 90 - 92%.

Уфимским нефтяным институтом в качестве нейтрализатора H₂S предложен реагент Т-66 - побочный продукт производства изопрена из изобутилена и формальдегида. Выпускается в виде маслянистой жидкости желто-зеленого цвета. Т-66 используют в качестве добавки, как к полидисперсным буровым растворам, так и к технической воде. Основными его компонентами, поглощающими H₂S, являются 4,4-диметилдиоксан и диоксановые спирты. Количество связанного H₂S колеблется от 25 до 100 мг на 1 г реагента в зависимости от температуры и рН среды. Причем образующиеся в результате реакции Т-66 с H₂S продукты являются ингибиторами коррозии, обеспечивающими степень защиты 70 - 85%. Как показали промышленные испытания реагента, при бурении скважин на Арланском месторождении после добавки 3% нейтрализатора концентрация H₂S снизилась до 0,013 - 0,042 г/л по сравнению с исходной 0,45 г/л[5].

Реагент ИКБ-4В является продуктом конденсации кубовых остатков синтетических жирных кислот фракции С_20-26 с моноэтаноламином и оксиэтилированными алкилфенолами. Данный реагент является ингибитором коррозии и предназначен для защиты оборудования нефтеперерабатывающих и нефтехимических заводов, а также используется в процессах подготовки и переработки нефти. ИКБ-4В хорошо растворим в воде, термостоек и солестоек, нетоксичен, экологически безопасен. Результаты промышленных испытаний показали, что введение в буровой раствор реагента ИКБ-4В при массовой доле 0,5 - 2% полностью подавляет развитие микроорганизмов и в 8…25 раз замедляет скорость коррозии[11].

Реагент ИК-1 - катионоактивное вещество, содержащее катапин и уротропин. Представляет собой жидкость от желтого до светло-коричневого цвета, хорошо растворимую в воде. ИК-1 применяется для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии, вызываемой сильно обводненной нефтью, содержащей сероводород. Опытно-промысловые испытания реагентов ИК-1 и ИК-4 в сточных водах НГДУ “Узеннефть” выявили достаточно высокую степень защиты - 98 - 99% и 92 - 98%, соответственно, при дозировке 50 мг/л. Высокая степень защиты, обеспечиваемая ингибитором ИК-1, объясняется способностью ингибитора к активной адсорбции на поверхности металлического образца и созданию прочной гидрофобной пленки, которая способствует прилипанию к ней диспергированной в воде нефти, дополнительно уплотняющей пленку[1].

“Cевер-1” - ингибитор для защиты от коррозии оборудования, контактирующего с нефтью, газом, сточными водами, содержащими сероводород. Представляет собой сложную смесь полиалкилпиридинов. Внешний вид - темно-коричневая подвижная жидкость. При достаточно эффективном диспергировании бактерицида в воде и дозировке 100 - 500 мг/л степень подавления СВБ составляет 84 - 97%, а при дозировке более 500 мг/л наблюдается полное подавление СВБ. Эффективность защитного действия - 95 - 99%.

ТАЛ-2, ТАЛ-3 - ингибиторы для защиты оборудования и сооружений системы утилизации сточных вод, содержащих сероводород. Представляют собой смесь жирных кислот талового масла и диэтилентриамина. Внешний вид - жидкость от желтого до темно-коричневого цвета. Дозировка реагента ТАЛ-2 0,05 - 0,2 кг/м³ обеспечивает эффективность 85%. Дозировка реагента ТАЛ-3 0,05 - 0,1 кг/м³ обеспечивает эффективность 95 - 99%.

Реагент Каспий-Х успешно внедряется в качестве ингибитора коррозии и нейтрализатора в системе установок первичной переработки нефти в ПО Азернефтянаджаг. Каспий-Х представляет собой жидкость, хорошо растворимую в пластовых, сточных морских и пресных водах, плотностью 1020…1050 г/м³ и температурой застывания не выше -5°С. С применением Каспий-Х обеспечивается высокая степень защиты верхней части колонны и аппаратов воздушного охлаждения от сероводородной и кислотной коррозии.

В ПО Азернефтянаджаг были проведены исследования бактерицидной и ингибирующей эффективности данного реагента в различных коррозионных средах. Исследования показали, что реагент Каспий-Х в нейтральной среде проявляет высокое защитное действие. Так, при концентрации 50…100 мг/л защитный эффект составляет 92,6…94,3%, что свидетельствует о снижении скорости коррозии примерно в 15 раз. При насыщении сероводородом среда становится кислой (рН=4,5), но, несмотря на это, в интервале концентраций 50…100 мг/л реагент Каспий-Х представляет себя как эффективный ингибитор кислотной коррозии. При этом скорость коррозии снижается примерно в 12 раз. Таким образом, Каспий-Х, наряду с ингибирующим коррозию действием (как в нейтральных, так и в кислых средах), проявляет высокое бактерицидное действие по отношению к СВБ, что свидетельствует о его комплексном защитном действии[9, 11-12.97].

В ИНПХ АН Азербайджанской Республики разработан водорастворимый бактерицид-ингибитор ВФИКС-82, который обладает комплексным защитным действием, способным успешно защитить нефтяное оборудование от микробиологической и сероводородной коррозии[9, 4-5.97].

В [9, 6.97] приведены исследования бактерицидного действия композиций различных фракций алифатических аминоспиртов. По результатам исследований полное подавление роста СВБ происходит при концентрации 75…250 мг/л в зависимости от состава исследуемых композиций. Так, при концентрации 100 мг/л исследуемые фракции -С₈; -С₁₀; -С₁₂; -С_16-20 обеспечивают степень подавления роста СВБ на 100, 90, 80, и 50%, соответственно. Из числа испытанных композиций наиболее высоким бактерицидным и ингибирующим коррозию действием в средах, содержащих H₂S, CO₂ и СВБ, обладают фракции С₈-С₁₂ и С₈-С_20. Таким образом, композиции аминоспиртов этих фракций могут успешно использоваться в качестве бактерицидов-ингибиторов коррозии в водно-нефтяных средах с высокой коррозионной активностью.

ОАО НПО “Технолог” освоил выпуск новых биоцидных препаратов: бактерициды ЛПЭ-11, ЛПЭ-12, ЛПЭ-33, ЛПЭ-32, ЛПЭ-312, которые представляют собой различные смеси четвертичных аммониевых соединений. Товарная форма реагентов представляет собой желтовато-оранжевую жидкость. Определенное сочетание компонентов в этих смесях обеспечивает синергетический эффект. Данные композиции растворимы только в водной фазе. Установлено, что минимальная концентрация товарной формы реагента, обеспечивающая полное подавление роста СВБ для ЛПЭ-11 составляет 400 мг/л, ЛПЭ-12 равна 250 мг/л, ЛПЭ-33 соответствует 100 мг/л, ЛПЭ-32 составляет 75 мг/л, ЛПЭ-312 равна 50 мг/л. Бактерициды ЛПЭ сочетают свойства нейтрализатора сероводорода и ингибитора коррозии. Таким образом, бактерициды ЛПЭ могут являться эффективным средством для борьбы с сульфатредукцией и с биообразованиями в призабойных зонах нагнетательных скважин и продуктивном пласте на нефтяных месторождениях[13, 2-2003].

Реагент Викор-1 обладает одновременно антикоррозионными, бактерицидными и нейтрализующими по отношению к сероводороду свойствами. Испытания, проведенные на Лемезинском и Метелинском нефтяных месторождениях с дозировкой в скважины данного бактерицида в количестве 50 г/т, показали существенное снижение содержания сероводорода в газе и нефти (в 1,4 - 1,7 раза) и скорости коррозии металла (в 2 - 3 раза)[13,4-2002].

3. Борьба с микробиологической коррозией на месторождениях Беларуси

3.1 Развитие биогенных процессов и борьба с микробиологической коррозией на Вишанском месторождении

В статье [8] приведен анализ данных по химическому составу закачиваемых и попутно-добываемых вод, а также составу попутного газа в пластах Вишанского нефтяного месторождения, на основе которого прослеживается формирование и развитие биоценоза СВБ.

Пластовые воды Вишанского месторождения являются крепкими рассолами хлор-кальциевого типа с общим содержанием солей до397 г/л, сульфатов около 70 мг/л и катионным коэффициентом выше 1. Сероводород в этих рассолах обнаружен не был. С 1971 г. для поддержания пластового давления в продуктивные пласты месторождения закачивали пресную воду рек Ипа, Тремля, Березина, а затем - сточные воды СЗИВ. Промстоки по химическому составу являются оптимальной средой для развития СВБ. Речные воды также благоприятны для развития СВБ, т.к. содержат жизнеспособные клетки бактерий. Развитию процесса сульфатредукции способствовала закачка растворов гипана (5 - 8%) и полиакриламида (0,04 - 0,24%), использовавшихся для повышения нефтеотдачи пластов и изменения фильтрационных потоков.

К 1978 г. весь эксплуатационный фонд скважин на месторождении был обводнен на 100% за счет внутриконтурной закачки промстоков и речных вод. Из-за этого произошло быстрое опреснение (3 - 7 месяцев) попутнодобываемой воды, увеличение содержания сульфатов и заражение призабойных зон скважин СВБ. О появлении процесса сульфатредукции свидетельствовало изменение величины катионного коэффициента и появление сероводорода в продукции скважин. Проведенные в 1978 г. исследования показали, что концентрация H₂S в попутном газе составляла около 0,01 г/м³. Однако, изменение катионного коэффициента и содержания сульфатов говорило о появлении сероводорода в продукции скважин уже с 1976 г. Прогрессирующий рост содержания сероводорода в попутном газе продолжался до 1981 г.

Начиная с 1977 г. объем закачиваемой воды снижается, при этом растет процент подтоварной воды и, следовательно, плотность закачиваемой воды в целом. С 1976 г. объем пресной воды не превышал фактической закачки, а в 1979, 1981, 1987, 1991 - 1996 годах план закачки был выполнен почти полностью за счет подтоварной воды. С 1988 г. начаты периодические (2 раза в год) бактерицидные обработки закачиваемой воды и призабойных зон отдельных нагнетательных скважин. Это привело к снижению скорости изменения биохимических характеристик и их стабилизации с 1986 г.

Микробиологические исследования попутных вод были начаты лишь в 1981 г. и выполнялись эпизодически. Посевы на СВБ, выполненные в 1992 - 1997 гг. из выкидного коллектора воды сепарационной установки НСП “Виша”, показали наличие 300 - 700 кл/л СВБ. В 1995 г. единичная проба по скважине 67 также содержала до 200 кл/л СВБ.

Результаты проведенных исследований показали, что динамика изменения биохимических характеристик продукции скважин в процессе разработки месторождения была благоприятна для существования и развития биоценоза СВБ. Формирование и развитие биоценоза в призабойных зонах нагнетательных скважин произошло, по-видимому, на ранних стадиях заводнения (1974 - 1975 гг.). Следующим этапом стало локальное заражение продуктивных пластов СВБ в наиболее проницаемых зонах, что привело к повсеместному распространению и существенному накоплению продуктов сульфатредукции (1975 - 1981 гг.). Примерно с 1981 г. биоценоз перешел в стационарное состояние, характеризующееся стабильными биохимическими характеристиками. Это состояние, видимо, может сохраняться сколь угодно долго при условии неизменных значений давления, температуры, типа закачиваемой воды.

В целом, развитие сульфатредукции в продуктивных пластах Вишанского месторождения аналогично соответствующим процессам на других известных месторождениях, разрабатываемых с применением внутриконтурного заводнения. Отличительной чертой является развитие и существование биоценоза в условиях высокой минерализации вод и более медленное изменение биохимических характеристик продукции скважин, что может быть связано с неоднородностью пород-коллекторов.

3.2 Экспериментальные работы по борьбе с микробиологической коррозией

Для того чтобы определить степень зараженности промысловых вод бактериями, а также для оценки бактерицидного действия различных реагентов проводят специальные исследования в лабораторных условиях. Эти исследования включают в себя размножение бактерий в специальной питательной среде, количественном определении клеток и продуктов их жизнедеятельности.

Осуществляются такие исследования следующим образом. Для культивирования бактерий приготавливают питательную среду. Культивирование сульфатвосстанавливающих бактерий проводят в среде Постгейта. Питательную среду разливают в колбы, закрывают пробками, затем стерилизуют и обескислороживают. После этого подготовленной питательной средой заполняют пенициллиновые склянки. Затем стерильным шприцем отбирают пробу воды в промысловых условиях и впрыскивают ее в склянку с питательной средой. Посевные склянки инкубируют при температуре 30 - 35°С и наблюдают 15 дней. Присутствие СВБ устанавливают по развитию процесса сульфатредукции в зараженной среде. Развитие сульфатредукции фиксируют на основании прироста в посевных склянках сероводорода, который качественно определяют визуальным методом (наличие темного осадка), количественно - йодометрическим титрованием, а также по наличию живых форм СВБ (методом микроскопирования).

Затем рассчитывают по формуле количественное содержание сероводорода и подсчитывают количество сульфатвосстанавливающих бактерий. Количество бактерий выражают в виде порядка: единицы, десятки, сотни, тысячи и т.д. Расчет клеток сульфатвосстанавливающих бактерий проводится по формуле:

М = ,

где M - количество бактериальных клеток в исходной воде;

10 - коэффициент разбавления;

n - порядковый номер разведения, из которого сделан посев в последнюю

склянку, где отмечен рост бактерий;

V - объем исходной воды, взятый для посева, мл.

Для осуществления контроля микробиологической зараженности нефтепромысловых вод проводится отбор проб с водозаборов всех используемых на данном месторождении источников водоснабжения (речные, озерные, морские); с нагнетательных скважин; с эксплуатационных скважин; с различных точек технологической линии утилизации сточных вод. С этими пробами проводится микробиологический и химический анализ. Периодичность отбора проб - 4 раза в год (зимой, весной, летом, осенью).

Для оценки защитного и бактерицидного действия реагентов проводят лабораторные и опытно-промысловые испытания. Для оценки бактерицидного действия реагентов выделяют накопительную культуру бактерий из промысловой жидкости того месторождения, где предполагается использование данного бактерицида. Таким образом выделяют накопительную культуру СВБ и помещают ее в питательную среду, после чего перемешивают и выдерживают до оседания осадка сульфидов, затем отбирают жидкость над осадком, вводят ее в пробирку с водой и дозируют определенное количество реагента. Затем перемешивают и выдерживают при 20 - 22°С от 2 до 24 часов, затем полученную жидкость отбирают в пробирки и термостатируют при 32 - 35°С. По истечению 15-дневной инкубации проводят анализ питательных сред во флаконах. Степень подавления бактерий рассчитывают по формуле:

,

где Z - степень подавления, %;

С - содержание H₂S в контрольной пробе, мг/л;

С₁ - содержание H₂S в исследуемой пробе, мг/л.

Для оценки защитного действия реагента образец стали выдерживают в коррозионной среде 6 часов. Для этого используют лабораторную установку. Для испытаний используют 1% водные растворы реагентов. Затем рассчитывают скорость коррозии и защитное действие реагента. Защитное действие реагента рассчитывается по формуле:

,

где Z - защитное действие, %;

_о - скорость коррозии в отсутствии реагента, г/м²час;

- скорость коррозии в присутствии реагента, г/м²час.

Реагенты, обладающие степенью защиты 90% и выше, считают эффективными.

Опытно-промысловые испытания бактерицидов проводят на пластовой воде, отобранной из призабойной зоны нагнетательных скважин. В отобранную воду вводится определенное количество бактерицида и выдерживается в течение 24 часов, после чего делаются посевы воды в склянки с питательными средами и в течение 15 суток при температуре 32 - 35°С ведется наблюдение за развитием в посевных склянках. Затем определяют бактерицидное действие и реагенты, показавшие бактерицидный эффект 99 - 100%, рекомендуются к дальнейшим испытаниям. Заключительные испытания проводятся на нагнетательных скважинах. Реагенты, показавшие при заключительных испытаниях бактерицидный эффект, равный 80% и выше, рекомендуют к внедрению.

3.2.1 Опытно-промысловые испытания бактерицида И-28

В НГДУ “Речицанефть” в июне 2000 г. в соответствии с рекомендациями по результатам лабораторного тестирования бактерицида И-28 были проведены опытно-промысловые испытания на водоводах пресной воды: в/з Я.Слобода - БКНС-3, БКНС-3 - нагнетательная скв. 29 Осташковичского месторождения, в/з Я.Слобода - нагнетательная скв. 76 Мармовичского месторождения (рис. 2.2). Целью испытаний было установить сравнительную эффективность подавления СВБ в воде, перекачиваемой с в/з Я.Слобода по указанным трубопроводам, при помощи бактерицидов И-28 и СНПХ-1004 (был выбран в качестве базового бактерицида). Одновременно определялась сравнительная эффективность технологии обработки воды путем постоянного дозирования рабочей дозы реагентов и кратковременной (сутки) обработки ударной дозой. Эффективность подавления СВБ устанавливалась по отношению числа погибших бактерий к первоначальному их количеству (до обработки) в период закачки реагентов, сразу и через 6 часов после ее окончания. Определение количества бактерий велось методом предельных разведений.

Испытания проводились в 4 этапа:

- постоянная обработка водозаборного колодца рабочей дозой (20 г/м³) реагента И-28 с отбором проб в течение всего периода;

- закачка ударной дозы И-28 (200 г/м³) с последующим отбором проб;

- постоянная обработка водозаборного колодца рабочей дозой (25 г/м³) реагента СНПХ-1004 с отбором проб в течение всего периода;

- закачка ударной дозы СНПХ-1004 (250 г/м³) с последующим отбором проб.

Согласно технологической схеме обвязки оборудования на в/з Я.Слобода, реагенты подавались из емкости хранения, расположенной в непосредственной близости от водозаборного колодца, самотеком через отводную трубу с регулирующими вентилями. Дозировка регулировалась по времени истечения расчетного количества реагента путем изменения степени открытия вентиля. Уточнение дозировки производилось по данным замера уровня жидкости в емкости хранения бактерицида и соответствующим показаниям расходомера воды на водозаборе. Для определения степени подавления СВБ пробы воды отбирались в соответствии с расчетным временем выхода обработанной воды в заданный пункт. Контрольные пробы воды отбирались из пруда биологической очистки на водозаборе и на каждом объекте перед закачкой бактерицида. Степень подавления рассчитывалась по отношению к соответствующим контрольным значениям по каждому объекту.

В период испытаний фактические дозировки И-28 из-за нестабильной работы оборудования оказались заниженными, а рабочая дозировка СНПХ-1004 - завышенной. За время двухнедельной постоянной закачки реагентов степень подавления СВБ составила 99,9% в начале трубопровода Я.Слобода - БКНС-3. В конце этого трубопровода степень подавления для И-28 также 99,9%, а для СНПХ-1004 это значение ниже и составляет50%.

При обработке ударной дозировкой количество СВБ начинает восстанавливаться сразу по окончании закачки и через 6 часов степень подавления снижается до 44% (И-28), 40% (СНПХ-1004). Через сутки на входе в трубу это значение устанавливается на уровне содержания СВБ в пруде.

Анализ результатов испытаний показал, что эффективность бактерицида И-28 достаточна для подавления СВБ в пресной воде, поступающей с в/з Я.Слобода. При постоянной дозировке 12 г/м³, что ниже минимальной рабочей, степень подавления составляет 99,9%. Постоянная дозировка 34 г/м³ СНПХ-1004 обеспе6чивает степень подавления лишь на уровне 62%. Это обстоятельство может быть связано с начавшимся привыканием СВБ данного объекта к СНПХ-1004. Периодические обработки ударными дозами испытанных бактерицидов дают меньший эффект, чем постоянная подача рабочей дозы. Уже через 6 часов после окончания подачи реагента наблюдается снижение степени подавления СВБ до 40 - 44%, а через сутки численность бактерий полностью восстанавливается.

Параллельно с замером степени подавления СВБ отбирались пробы для определения защитных свойств И-28. Измерение скорости коррозии в воде, отобранной из пруда биологической очистки и из трубы (после точки подачи реагента), показало, что бактерицид И-28 при содержании его в количестве рабочей дозы (13 - 20 г/м³) обладает защитными свойствами на уровне 45%.

Таким образом, бактерицид И-28 был рекомендован для промышленного использования с целью подавления СВБ на объектах ЦППД НГДУ “Речицанефть”. Более высокая степень подавления СВБ наблюдается при технологии обработок по методу постоянного дозирования рабочей дозировки. Бактерицид И-28 используют попеременно с СНПХ-1004 для замедления привыкания СВБ к препарату.

Таблица 1

Размещено на Allbest.ru