6.1.2 Способы защиты трубопроводов от внутренней коррозии
Существующая схема эксплуатации большинства месторождений с поддержанием пластового давления за счет закачки в пласт сточной воды способствует повышению агрессивности среды, в которой "работают" трубы при добыче и транспортировке сырья.
Добиться повышения надежности и снижения аварийности промысловых трубопроводов можно только за счет применения комплексных мер.
Механические способы защиты
Кардинальным средством борьбы с коррозионным повреждением стальных труб является замена их на пластмассовые.
Пластмассовые трубы могут быть двух видов:
на малые давления до 1,0 МПа - из полиэтилена низкого давления (ПНД), а также из полипропилена, поливинилхлорида, полибутена, акрилонитрилбутадиона;
на давление 4,0-6,0 МПа и выше - из композитных материалов: стеклопластиковые.
Полиэтиленовые трубы имеют в 7 раз меньшую массу, чем стальные. Для их монтажа не требуется тяжелого подъемно-транспортного оборудования. Они обладают большой эластичностью, высокой гладкостью, вследствие чего их пропускная способность увеличивается на 2-3%.
Полиэтиленовые трубы могут использоваться для транспорта минерализованных вод любой агрессивности (ГОСТ 18599-83).
Что касается транспорта нефти, нефтяной эмульсии, газового конденсата по напорным трубопроводам из полиэтиленовых труб, то здесь следует учитывать эффект набухаемости полиэтилена.
С увеличением концентрации сорбированной нефти снижается прочность полиэтилена. Например, при увеличении концентрации нефти в полиэтилене до 5% его прочность снижается на 10%.
Таким образом, основной недостаток полиэтиленовых труб - малая прочность. Поэтому во всем мире ведутся исследования по созданию пластмассовых труб, c одной стороны, химически стойких против агрессивных сред, с другой - обладающих прочностью, соизмеримой с прочностью стальных труб.
Интерес представляют трубы из композитных материалов: стеклопластиков, из армированных термопластов.
Теплопроводность стеклопластика в 250 раз меньше, чем у металла, то есть он обладает повышенными теплоизоляционными характеристиками.
С 1988г. стеклопластиковые трубы безотказно работают в качестве НКТ, диаметр 89 мм. Положительные результаты получены по системе нефтесбора: диаметр 159 мм и давление 2,8 МПа. Отрицательные результаты получены при испытании стеклопластиковых труб в системе ППД в качестве разводящего водовода (давление 12,5 МПа): не выдержали давления клеевые соединения, повороты (колена).
В основе последней разработки компании Ameron (Нидерланды), специализирующейся на выпуске стеклопластиковых труб для нефтяной промышленности - технология стальной полосы, применяемая компанией British Aerospace для изготовления высокопрочных оболочек двигателей космических ракет. Новый материал SSL - это ламинированный композитный материал, который сочетает преимущества высокопрочной стали с коррозионной стойкостью стекловолокна. Из него производятся легкие, гладкие, антикоррозионные трубы, выдерживающие давление почти до 40 МПа - для малых диаметров и до 4 МПа - для больших диаметров и температуру до 110 оС.
Трубы Bondstrand SSL состоят из слоев стальной ленты, заключенных внутри эпоксидной, армированной стекловолокном, оболочки. Они могут использоваться для сооружений выкидных линий, линий нефтесбора, подводных трубопроводов и трубопроводов для нагнетания воды в скважины, а также как НКТ и обсадные трубы.
Задача надежности защиты от внутренней коррозии решается с помощью технологии футерования трубных плетей полиэтиленом и специальной конструкцией стыка. Однако, единой методики выбора типа покрытия в зависимости от свойств транспортируемой среды и условий эксплуатации трубопровода еще не выработано.
В начале 80-х годов в связи с ростом коррозионной активности добываемых жидкостей и увеличением протяженности трубопроводов стали применяться гибкие трубы.
В первую очередь гибкие трубы начали применяться в системе ППД на месторождениях с особо агрессивными средами, содержащими:
- сероводород до 600 мг/л;
- углекислый газ до 1200 м/л;
- высокоминерализованные растворы ;
- активные ионы хлора (Cl-) ;
cвободный кислород .
Срок службы стальных трубопроводов в этих условиях не превышал 1 года, а срок промысловой наработки гибких труб (в АО «Самаранефтегаз») приближается к 15 годам.
Техническая характеристика гибких труб для выкидных линий нефтяных скважин, водоводов пластовых сточных вод и технологических трубопроводов приведена в табл.6.1.
Таблица 6.1. Техническая характеристика гибких труб «Росфлекс»
Показатели |
Внутренний диаметр, мм |
||||||||||||
50 |
75 |
100 |
150* |
||||||||||
Рабочее давление, МПа |
4 |
10 |
15 |
20 |
4 |
10 |
15 |
20* |
4 |
10 |
20* |
4 |
|
Наружный диаметр, мм |
82 |
85 |
86 |
86 |
110 |
113 |
114 |
115 |
130 |
133 |
135 |
180 |
|
Масса 1 м, кг |
6.0 |
7.5 |
7.8 |
8.0 |
8.0 |
9.5 |
10 |
10.5 |
10.5 |
12.0 |
12.5 |
16.0 |
|
Длина секции, м, не более |
350 |
220 |
150 |
100 |
|||||||||
Тип соединения |
Фланцевый или сварной |
||||||||||||
*Готовится производство.
Гибкие трубы состоят из внутренней полимерной камеры 1, армирующих слоев 2, наружной полимерной оболочки 3 и концевых соединений 4 (рис.6.1).
Гибкие трубы рассчитаны на траншейную прокладку и прокладку по поверхности земли.
Кроме региона Средней Волги гибкие трубы работают и в других климатических условиях при температуре окружающей среды от –45 до +50 оС: в Западной Сибири, республики Коми, на о.Сахалин. Гибкие водоводы и выкидные линии работают также в Казахстане, на полуострове Мангышлак и в Азербайджане на морском месторождении.
Рис.6.1. Конструкция гибкой трубы