системы распределения воды по скважинам, числа нагнетательных сква­ жин и расстояния между ними, а также от числа КНС. Сведения о диамет­ рах и толщине стенки высоконапорных водоводов приведены в табл. 7.7.

Таблица 7.7 — Основные сведения о высоконапорных водоводах

Как видно, при относительно небольшом диаметре высоконапорные водоводы имеют стенки повышенной толщины.

Нагнетательные скважины конструктивно не отличаются от эксплуа­ тационных скважин для добычи нефти или газа. Единственное—в обору­ дование устья входит регулятор расхода закачиваемой воды.

7.12.Защита промысловых трубопроводов и оборудования от коррозии

Коррозия металла—это процесс, вызывающий разрушение или изменение его свойств в результате химического или электрохимичес­ кого воздействия окружающей среды.

Промысловые трубопроводы и оборудование подвержены химичес­ кой и электрохимической коррозии. По химическому механизму металл корродирует в среде агрессивных газов —H2S и С 0 2. Значительно бо­ лее распространена электрохимическая коррозия—окисление металлов в электропроводных средах, сопровождающееся образованием электри­

ческого тока. Термином «электрохимическая коррозия» объединяют сле­

дующие виды коррозионных процессов:

•коррозия в электролитах—коррозия металлов в жидких средах, проводящих электрический ток (минерализованная вода);

•почвенная коррозия—коррозия подземных металлических сооружений под воздействием почвенной влаги;

•атмосферная коррозия—коррозия металлов в атмосфере воздуха, содержащего пары воды;

•электрокоррозия—коррозия металлических сооружений под воздействием блуждающих токов;

•биокоррозия—коррозия, вызванная жизнедеятельностью микроорганизмов, вырабатывающих вещества, ускоряющие коррозионные процессы.

Для защиты трубопроводов и оборудования от наружной коррозии используются пассивные и активные средства и методы. Подробно они рассматриваются ниже, в п. 12.7.

Особенностью промысловых металлических сооружений, внутри ко­ торых находится продукция скважин, является интенсивная внутренняя коррозия. Для борьбы с ней используют:

•нанесение на внутреннюю поверхность промысловых трубопроводов и оборудования защитных покрытий;

•введение в поток транспортируемой среды ингибиторов коррозии;

•технологические методы.

Качественные защитные покрытия не только изолируют поверхность металла от контакта с коррозионной средой, но также предотвра­

щают отложение солей и парафина, защищают трубы от абразивного изно­ са, уменьшают гидравлическое сопротивление трубопроводов и, следова­ тельно, энергетические затраты на транспортировку продукции скважин.

Внефтяной и газовой промышленности наибольшее применение

вкачестве защитных покрытий получили силикатные (стекло, стеклоэмаль) и полимерные (эпоксидные смолы, полиэтилен) материалы.

Силикатные покрытия наносят либо путем непосредственного кон­ такта поверхности трубы с расплавом стекломассы, либо напыляют в виде порошка-шликера. Полимерные покрытия получают нанесением на тру­ бы лакокрасочных материалов, порошковых материалов, находящихся

всостоянии расплава, и методом футерования.

Лакокрасочными называют материалы для получения покрытий,

представляющие собой растворы, дисперсии и порошки. Основным их

компонентом является пленкообразователь (эпоксидный, полиуретано­ вый, каучуковый, фторопластовый и др.). Кроме того, в состав материа­ ла покрытия входит ряд других компонентов, от которых зависит проч­ ность, пластичность, сплошность, прилипаемость и другие свойства по­ крытия (пигменты, наполнители, пластификаторы, отвердители, добавки для улучшения смачивания и растекания по поверхности, прочие).

В зависимости от состава и назначения лакокрасочные материалы подразделяются на лаки, грунтовки, шпатлевки и краски (эмали). Лаки представляют собой растворы пленкообразователей в органических рас­ творителях. Грунтовки, шпатлевки и краски—это пигментированные со­ ставы на основе различных пленкообразователей. Краски, изготовленные на лаках, получили название эмали, а на олифе—масляные краски.

Покрытие на основе лакокрасочных материалов в большинстве слу­ чаев представляет собой многослойную систему, состоящую из грунто­ вочных и покрывных слоев. Грунтовки наносят непосредственно на защи­ щаемую поверхность после ее предварительной зачистки. Они улучшают прилипаемость и противокоррозионные свойства покрытия. Шпатлевки используют для выравнивания поверхности. Из-за меньшей прилипаемости к металлу их обычно наносят на грунтовку. Покрывные слои (эма­ ли и лаки) обеспечивают стойкость и непроницаемость всей системы к внешней среде.

Недостатком лакокрасочных материалов, содержащих летучие рас­ творители, является необходимость их многослойного нанесения на по­ верхность труб для перекрытия пор, образующихся в полимерной пленке в процессе испарения растворителя. Неудобством является необходи­ мость сушки каждого слоя при комнатной или повышенной температу­ ре. Кроме того, испарение растворителей загрязняет окружающую среду, ухудшает санитарно-гигиенические условия труда, повышает уровень пожаровзрывоопасности.

Порошкообразные материалы, применяемые для получения защит­ ных покрытий, также представляют собой смесь пленкообразователей с необходимыми компонентами (пигменты, пластификаторы, стабилизато­ ры, отвердители и др.). Пленкообразование из порошкообразных материа­ лов происходит в результате оплавления порошка на поверхности изделия.

Использование порошков позволяет получить однослойные сравни­ тельно тонкие беспористые противокоррозионные покрытия, устойчивые к механическим повреждениям. При их применении сокращается цикл окраски, снижается процент брака по сравнению с материалами на основе органических растворителей, уменьшается расход материала и энергии, а также загрязнение окружающей среды, снижается стоимость покрытия.

Находят также применение гранулированные полимерные материа­ лы, которые наносят на поверхность труб в виде расплава.

Технология футерования труб основана на предварительном протас­ кивании полиэтиленовых оболочек через обжимающую фильеру, что приводит к временному уменьшению их диаметра. После свободного вве­ дения деформированной оболочки внутрь трубы за счет эффекта «памя­ ти» оболочка восстанавливает свою форму, чем обеспечивается ее плот­ ное прилегание к металлу в последующем.

Дополнительное закрепление оболочки по концам трубы осущ ест­ вляется специальными наконечниками, одновременно обеспечивающи­ ми возможность сварки стальных труб без нарушения целостности поли­ этиленового покрытия.

Трубы, футерованные полиэтиленом, сочетают в себе химическую стойкость полиэтилена и механическую прочность стали, что позволяет резко увеличить срок службы промысловых трубопроводов. Технология футерования высокопроизводительна, не требует специальной подготов­ ки поверхности труб.

Применение ингибиторов Ингибиторами коррозии называют вещес­ тва, введение которых в агрессивную среду тормозит процесс коррозионного разрушения и изменения механических

свойств металлов и сплавов.

Механизм защитного действия ингибиторов заключается либо в об­ разовании на поверхности металлов защитных пленок, либо в подавле­ нии электродных реакций, протекающих в процессе электрохимической коррозии.

К ингибиторам коррозии в нефтяной и газовой промышленности предъявляются следующие требования:

•высокая эффективность защиты;

•нетоксичность;

•взрыво- и пожаробезопасность;

•небольшая (по сравнению с получаемой экономией) стоимость;

•отсутствие отрицательного влияния на основной технологический процесс и др.

Эффект от применения ингибиторов характеризует параметр, на­ зываемый степенью защиты, численно равный отношению уменьшения скорости коррозии к ее первоначальной величине.

Различают однократную и регулярную обработки промысловых объектов ингибиторами. В первом случае внутреннюю поверхность трубо­ проводов и аппаратов подвергают воздействию концентрированного рас­ твора ингибитора (например, его прокачкой между двух поршней); какоето время эффект последействия сохраняется. При регулярной обработке ингибиторы вводятся в коррозионно-активную среду с помощью дозиру-

Технологические методы Обязательным условием протекания элек­ трохимической коррозии является контакт металла с водой. В промысловых трубопроводах, но которым перекачива­

ется обводненная нефть или влажный газ, такой контакт можно в значи­ тельной степени ограничить следующими путями:

•предотвращением выпадения воды из потока;

•удалением уже образовавшихся скоплений воды;

•уменьшением содержания воды в потоке.

При совместном движении в трубах нефти, газа и пластовой воды их взаимное расположение (структурная форма потока) может быть различ­ ным. Если скорости перекачки низкие, то газ движется вдоль верхней об­ разующей трубы, нефть непосредственно под ним, а вода—вдоль нижней образующей. Здесь—в месте постоянного контакта металла с водой —соз­ даются благоприятные условия для протекания электрохимической кор­ розии. Увеличением скорости потока за счет уменьшения диаметра труб можно добиться того, что вся вода (если ее не очень много) будет взвеше­ на в газонефтяном потоке в виде капель, т. е. коррозия будет исключена.

При транспортировке влажного газа с температурой ниже точки росы в потоке образуются капли воды и конденсата. Чтобы они не оседали в га­ зопроводе, должны поддерживаться такие скорости, при которых капли будут удерживаться турбулентными пульсациями газа. Данный резуль­ тат также достигается некоторым уменьшением диаметра газопровода на этапе проектирования.

Если скопления воды в пониженных точках трассы промысловых трубопроводов все-таки образуются, то их надо периодически удалять. Это может быть сделано двумя способами: самим потоком перекачивае­ мой среды, либо пропуском специальных очистных поршней. В первом случае необходимо временно увеличить расход перекачиваемой среды. Тогда сначала от скоплений воды будут отрываться и уноситься отдель­ ные капли, а при дальнейшем увеличении расхода все скопление начнет движение в виде пробки. Во втором—могут быть использованы либо ме­ ханические скребки, либо специальные гелевые пробки. Однако для за­ пуска механических средств нужны специальные камеры, которые на про­ мысловых трубопроводах не сооружаются. Гелевые же очистные пробки можно формировать в самих трубопроводах. Кроме того, они отличаются лучшей проходимостью через местные сужения и крутые повороты.

Чем меньше содержание воды в нефтегазоводяном потоке, тем мень­ шая скорость потока необходима, чтобы перевести воду во взвешенное состояние. Поэтому предварительный сброс воды в системе промыслово­ го сбора является одним из способов предотвращения внутренней корро­ зии трубопроводов.

При разработке нефтяной залежи различают четыре стадии:

•I —нарастающая добыча нефти;

II— стабилизация добычи нефти; III— падающая добыча нефти;

IV — поздняя стадия эксплуатации залежи.

На первой стадии нарастание объемов добычи нефти обеспечивает­ ся в основном введением в разработку новых эксплуатационных скважин в условиях высоких пластовых давлений. Обычно в этот период добыва­ ется безводная нефть, а также несколько снижается пластовое давление.

Вторая стадия — стабилизация нефтедобычи — начинается после разбуривания основного фонда скважин. В этот период добыча неф­ ти сначала несколько нарастает, а затем начинает медленно снижаться. Увеличение добычи нефти достигается:

1)сгущением сетки скважин;

2)увеличением нагнетания воды или газа в пласт для поддержания пластового давления;

3)проведением работ по воздействию на призабойные зоны скважин и по повышению проницаемости пласта и др.

Задачей разработчиков является максимально возможное продление второй стадии. В этот период разработки нефтяной залежи в продукции скважин появляется вода.

Третья стадия — падающая добыча нефти—характеризуется сниже­ нием нефтедобычи, увеличением обводненности продукции скважин и большим падением пластового давления. На этой стадии решается за­ дача замедления темпа падения добычи нефти методами, применявши­ мися на второй стадии, а также загущением закачиваемой в пласт воды.

В течение первых трех стадий должен быть осуществлен отбор 80...90 % промышленных запасов нефти.

Четвертая стадия — поздняя стадия эксплуатации залежи — харак­ теризуется сравнительно низкими объемами отбора нефти и большими отборами воды. Она может длиться достаточно долго—до тех пор, пока