научная статья по теме СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ, ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОАО “САМАРАНЕФТЕГАЗ” Химия

Текст научной статьи на тему «СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ, ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ОАО “САМАРАНЕФТЕГАЗ”»

ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ, 2007, том 43, № 1, с. 90-93

УДК 620.196.2:197.3

СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ИСПЫТАНИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ, ПРИМЕНИТЕЛЬНО К УСЛОВИЯМ НЕФТЯНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

ОАО "САМАРАНЕФТЕГАЗ"

© 2007 г. Л. С. Моисеева*, А. Е. Айсин**

ООО "Центр исследований и разработок" **"МАТИ"-РГТУ им. К.Э. Циолковского, Москва 119333, г. Москва, Ленинский проспект, 55/1, стр. 2 E-mail: research-centre@yrd.ru Поступила в редакцию 24.06.2005 г.

Представлены результаты сравнительных испытаний ингибиторов коррозии в модельной среде, соответствующей месторождениям ОАО "Самаранефтегаз" - в минерализованной воде и воде, отделившийся при отстаивании водно- углеводородной эмульсии. Установлена зависимость защитного эффекта от концентрации. Приведенные испытания показали перспективность использования ингибиторов в системе защиты и обеспечения безопасной эксплуатации нефтепромысловых трубопроводов ОАО "Самаранефтегаз".

PACS: 81.65.Kn

Технологические процессы добычи и транспорта обводненной нефти сопровождаются коррозией внутренней поверхности нефтепромыслового оборудования практически повсеместно. На месторождениях ОАО "Самаранефтегаз" (ОАО "СНГ") наиболее подвержены коррозионному разрушению трубопроводы, транспортирующие обводненную нефть и подтоварные воды, отделяемые от нефти и направляемые для поддержания пластового давления.

Это связано со многими факторами, основными из которых являются: обводненность нефти (наиболее характерное значение для ОАО "СНГ" - 50%); среди химических - высокая степень минерализации воды и наличие в ней коррозионно-агрессив-ных газов - СО2, Н^, а также попадание в трубопроводы атмосферного кислорода; физические - гидродинамика потока и его скорость, температура, давление; металлургический - характеристика металла. Средние значения показателей химического состава попутно-добываемой воды, представлены в табл. 1.

Воды Самарских нефтяных месторождений имеют кислую реакцию рН<7, обусловленную присутствием кислых газов. В данных средах ха-

рактерный тип коррозии - смешанный углекис-лотно-сероводородный. Следует отметить, что столь высокая минерализация водной фазы может являться как фактором, снижающим скорость электрохимической коррозии вследствие пониженной электропроводности среды и образованием на поверхности защитного слоя карбонатов, так и повышающим - из-за увеличения содержания коррозионно-активных ионов (С1-, S 04 ) и молекул (СО2, О2, Н^).

Для защиты от коррозии внутренней поверхности труб из черного металла, контактирующей с агрессивной средой, в ОАО "СНГ" традиционно используются ингибиторы коррозии. Подбор ингибиторов, эффективных в условиях ОАО "СНГ", начат с учетом имеющегося многолетнего использования ингибиторов в регионе. На конечном этапе лабораторных исследований тестировали два ингибитора - СНПХ-6030 марки Б и Азол 5010В. Физико-химическая характеристика реагентов приведена в табл. 2.

Определялась эффективность ингибиторов в модельных средах - минерализованная вода и смесь минерализованной воды и керосина. В экс-

Таблица 1. Состав попутно-добываемой воды ОАО "СНГ"

pH Минера- Содержание, мг/л

лизация, г/л H2S CO2 so2- Cl- HCO3 Ca2+ Mg2+ Na + K

5.8 246 223 180 280 147000 1860 8520 2390 85400

Таблица 2. Физико-химическая характеристика реагентов

Показатели Азол 5010В СНПХ 6030 марка Б

Состав Смесь имидазолина, полиэтиленполиамина, Катионоактивное фосфорсодержащее

амидоаминов в смеси нефтяного сольвента с ПАВ в смеси органических раство-

водно-метанольным раствором рителей

Массовая доля активного ве- 25 33

щества, %

Внешний вид при 20°С Жидкость от светло-коричневого Жидкость от светло-желтого

до темно-коричневого цвета до светло-коричневого цвета

Значение рН 6.5 5.5-8.5 (Б, Р)

Растворимость В воде В воде, спиртах

Плотность, г/см3, при 20°С 0.91 0.89

Температура замерзания, °С -45 -30

Вязкость 5.0 (В) мПа при 20°С Не более 50 мм2/с при 20°С;

не более 500 мм2/с при 45°С.

ТУ ТУ 2458-045-00205423-2003; Сертификат РД-39-01-09-80-89, ТУ-39-1296038-

соответствия №ТЭКЯи.ХП06.Н00703 004-956; ТУ 2458-011-12966038-2001

периментах использовалась модель пластовой воды, аналогичная по химическому составу, приведенному в табл. 1, с концентрацией растворенного сероводорода 200 мг/л. Поддерживаемое парциальное давление углекислого газа равнялось 1 х х 104 Па (0.1 атм), что соответствовало концентрации растворенной углекислоты 170 мг/л. В качестве углеводородной фазы использовали осветительный керосин, соотношение воды и керосина - 1 : 1.

Оценивались:

- растворимость или устойчивость эмульсий ингибиторов при 1%-ном содержании в воде;

- защитные противокоррозионные свойства реагента в моделях пластовой воды и в водно-углеводородных смесях с заданной концентрацией углекислого газа и сероводорода.

Лабораторные исследования проводились на образцах из стали Ст 3. Испытания реагентов проводились при температуре 20 ± 2°С.

Скорость коррозии образцов определялась двумя методами - поляризационного сопротивления, с использованием коррозиметра "Моникор-2", по двухэлектродной схеме и снятия потенциоди-намических поляризационных кривых.

Исследования противокоррозионных свойств реагента проводились применительно к промысловым водоводам и нефтепроводам, транспортирующим расслоенную газо-водонефтяную продукцию. В этой связи использовано две методики оценки защитных свойств ингибиторов: в модели пластовой воды и в отделившейся водной фазе водно-углеводородной эмульсии.

По первой методике оценивали защитную способность ингибиторов коррозии в модели пластовой воды. В электрохимическую ячейку заливали

модельный раствор минерализованной воды (МПВ), затем устанавливали датчики поляризационного сопротивления (площадь образца 4.5 см2), добавляли требуемое количество 1%-го водного раствора ингибитора, после чего через ячейки пропускали смесь углекислого газа и азота (соотношение 1 : 1). В случае исследований в сероводо-родсодержащих средах, через 40-60 минут продувку прекращали, герметизировали систему и добавляли в ячейку необходимое количество концентрированного раствора сероводорода в модели воды.

Периодичность между замерами скорости коррозии - 30 мин, продолжительность эксперимента не менее 3-х часов.

По второй методике оценивали эффективность ингибиторов в водной фазе, отделившейся после отстаивания водно-углеводородной смеси. Готовилась смесь модели пластовой воды с осветительным керосином с заданным соотношением и заданной концентрацией ингибитора (диапазон от 5 до 25 мг/л), которая помещалась в стеклянную ячейку. Среда интенсивно перемешивалась в течение двух часов в стандартной и-образной стеклянной ячейке, после этого отделялась водная фаза, в которой определялась скорость коррозии образцов. Фактически данная методика позволяет оценить способность ингибитора переходить в водную фазу и защитную способность водорастворимой части ингибитора.

Степень защиты и коэффициент торможения скорости коррозии (ингибирования) вычисляли по формулам:

2 = (Уо- У и)/У0 х 100%, (1)

где У0 - скорость коррозии стали в среде, не содержащей ингибитор, мм/год;

92

МОИСЕЕВА, АИСИН

Таблица 3. Влияние ингибиторов различной концентрации на скорость коррозии стали Ст. 3 в минерализованной воде, содержащей 170 мг/л СО2 и 200 мг/л Н2Б

Концентрация, мг/л

Показатели

V, мм/год Y Z, %

СНПХ 6030Б Азол 5010B СНПХ 6030Б Азол 5010B СНПХ 6030Б Азол 5010B

0 5 15 25

0 5 15 25

0.401

0.4

0.039

0.36

0.056 0.048 0.31

Модель пластовой воды

0.098 10

0.069 11

0.023 12

3.1 4.5 13

Отделившаяся водная фаза*

0.335

0.187 0.107 0.042

6.0 7.0 11

1.6 2.9 7.4

91 91 91

83 86 91

60 72 90

39 65 86

Примечание - * указана концентрация в расчете на весь объем смеси МПВ с керосином.

Уи - скорость коррозии стали в среде, содержащей ингибитор, мм/год.

У = Уо/Уи. (2)

Полученные результаты представлены в табл. 3.

На рисунке приведены поляризационные кривые при испытании ингибиторов Азол 5010В и СНПХ-6030 марки Б.

Полученные данные свидетельствуют, что ингибиторы влияют на обе частные электродные реакции. В присутствии ингибитора Азол 5010В стационарный потенциал коррозии понижается на 60-70 мВ, а ингибитора СНПХ 6030 повышается на 70-80 мВ, изменяются и тафелевы наклоны катодного и анодного процессов (рис.). Ингибитор Азол 5010 тормозит и катодный, и анодный процессы, т.е. является ингибитором смешанного типа. Понижение стационарного потенциала сви-

E, мв -1000

-900

-800

-700

-600

-500

-400

-300

-200

-100

0 10-3

10

1-2

10

1-1

Контроль

Азол 5010В

СНПХ 6030 марки Б

100

lg i, мА/кв.см

Рис. 1. Катодные (1,2,3) и анодные (Г, 2\3') потенциостатические кривые на Ст3 в модельной среде при концентрации ингибитора 25 мг/л: 1, Г - контроль; 2, 2' - СНПХ 6030 марки Б; 3,3' - Азол 5010В.

1

детельствует о преимущественном торможении ингибитором катодной реакции. Ингибитор СНПХ 6030 ускоряет катодный процесс и тормозит анодный, т.е. является ингибитором анодного механизма действия.

Таким образом, установлено, что:

- реагенты СНПХ-6030 марки Б и Азол 5010В обладают защитным действием в отношении смешанной углекислотно-сероводородной коррозии;

- эффективность ингибиторов растет с ростом концентрации;

- при снижении концентрации реагенты не проявляют стимулирующего действия;

- эффективность реагента СНПХ-6030 марки Б в отделившейся при отстаивании эмульсии водной фазе и в исходной МПВ практически одинакова;

- эффективность реагента Азол 5010В в отделившейся водной фазе несколько ниже, чем в модели пластовой воды, изначально не содержащей углеводородной фазы. По-видимому, это связано с тем, что некоторая часть ингибитора "уносится" углеводородной фазой, растворяясь (или диспер-гируясь) в ней, т.е. ингибитор целиком не переходит в водную фазу, а перераспределяется между

водной и углеводородной составляющими среды. Однако проявляемая в этом случае степень защиты остается достаточно высокой - 86%, а скорость коррозии тормозится в 8 раз, указывая на то, что основная масса его все же попадает в водную фазу.

При изменении концентрации от 5 до 25 мг/л у СНПХ-6030 марки Б, защитные свойства меняются н

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком