Способ защиты стали от коррозии в нефтепромысловых средах Советский патент 1993 года по МПК C23F11/00 

Изобретение относится к способам защиты нефтепромыслового оборудования, резервуаров и трубопроводов, работающих в агрессивных средах скважин: пластовых сильно минерализованных водах, нефти (водно-нефтяные среды), газах, содержащих сероводород и углекислый газ и может найти применение для защиты от коррозионных порывов водоводов систем ППД по закачке в пласт сточных нефтепромысловых вод, нефтесборных коллекторов по перекачке обводненных нефтей (в системе нефте- сбора), при гидротранспорте высоковязких нефтей с повышенным содержанием серы.

Цель изобретения - сокращение затрат на реагент-ингибитор, повышение его дис- пергируемости и растворимости в соленых пластовых водах и водно-нефтяных средах, обеспечение как мокрого, так и сухого дозирования, включая водоводы, нефтепроводы

и газопроводы по транспортировке сырого неочищенного нефтяного сероводородсо- держащего газа, и резервуары, а также упрощение процесса обработки стальных поверхностей нефтепромыслового оборудования, трубопроводов и резервуаров, ликви- дация отходов одной отрасли промышленности (в данном случае цементной) и превращение их в доход другой области промышленности (в данном случае нефтегазовой), повышение экологичности ингибитора.

Поставленная цель достигается тем, что в качестве ингибитора сероводородной коррозии в нефтепромысловых средах применена запечная пыль с электрофильтров цементных заводов, являющаяся бросовым продуктом - отходами цементных заводов.

Запечная пыль с электрофильтров имеет следующий состав, мас.%: СаО 45,2-48,0;

00

ю о ю чэ

СХ

со

Si02 15,4-15,8; 50з 4,8-6,9; Рв20з 3,21-3,29; 2,84-3,03; К20 1,70-2,38; МдО 1,0-1,5: Na20 0,34-0,55; п.п.п. - остальное. Запечная пыль в резервуар или трубопровод может вводиться в сухом или мокром виде (раствора). Защитная концентрация запечной пыли составляет 0,3-0,6 г/л, обеспечивая эффект защиты до 99% от общей, сероводородной коррозии и углекислотной.

Защита нефтепромысловых резервуаров в стальном исполнении осуществляется путем подачи сухой пыли или раствора, суспензии в мертвое пространство соленой пластовой воды, аккумулирующихся в результате гравитационной сепарации в нижней части стального резервуара, где в основном подвергаются коррозионному повреждению нижние пояса и днище. Закачка запечной пыли осуществляется через трубу с нижним клапаном или пробкой, которая пропускается через верхний люк в кровле резервуара в водяную подушку мертвой соленой воды. Щелочной характер запечной цементной пыли не только снижает агрессивность пластовой воды, но и пассивирует сталь.

Защита водоводов систем поддержания пластового давления (ППД), а также защита коллекторов при сбо ре и транспортировке обводненной нефти осуществляется сухим или мокрым дозированием расчетного количества запечной пыли с концентрацией 0,3- 0,6 г/л.

Защита газопроводов по перекачке влажного нефтяного сероводородсодержа- щего газа осуществляется путем распыла запечной цементной пыли на влажную поверхность внутренней части газопровода, где цементная запечная пыль адсорбируется пленочной влагой, подщелачивая ее до значенийрН Ю.бсодновременнойпассивацией стали. При этом щелочной характер влажной пленки на внутренней поверхности газопровода подавляет биокоррозию и сероводородную коррозию, особенно пит- тинг.

Распыление цементной запечной пыли может осуществляться детонационным напылением или другим способом.

Предлагаемый способ существенно сокращает затраты на реагенты и упрощает технологию обработки пластовых вод, водно-нефтяных смесей и влажного транспортируемого нефтяного газа, используя в качестве ингибитора коррозии запечную цементную пыль с электрофильтров.

Пример 1. Защитное действие запечной цементной пыли при различных дози0

ровках на Ст.20 оценивалось на пластовое воде месторождения Палванташ следующего химического состава, г/л: CI 82,5; S042 1,1; НСОзО,17; Са2+5,7; Мд2+ 1,6; Na+ + К+ 44,6, удельный вес 1,0965 при 20°С, содержание сероводорода 43,8 мг/л, рН 6,6. Ре зультаты испытаний представлены в табл. 1. Испытуемым материалом служили пластинчатые образцы из стали Ст.20, которые погружали в пластовую воду и выдерживались в ней 144 ч. Эффект защиты оценивался по формуле

Е

И0-И И0

X 100%,

где И0 и И - соответственно скорость коррозии без запечной пыли, равная 1,27 г/м X ч и с запечной пылью.

Скорости коррозии определялись по потере массы по формуле

И

ДП

F -Т

г/м2 ч,

0

5

0

5

0

5

где ДМ - потеря массы, г;

F - площадь металлического образца, м2;

Т - время экспозиции, ч.

Одновременно производилось сопоставление с прототипом при соответствующих дозировках гидроксида кальция. Все опыты проведены при температуре +20°С.

Пример 2. В технологическом резервуаре РВС-1000 м в нижнем поясе высотой 2 м от днища скопилась пластовая вода по примеру 1, сверху отсепарировался слой нефти толщиной 6 м. Через верхний смотровой люк пропускается пластмассовая полиэтиленовая труба 0 80 мм, нижний конец трубы имеет клапан-пробку, открываемую посредством шнура, пропущенного по телу трубы или внутри трубы. Противоположный конец трубы имеет воронку для загрузки запечной пыли с таким расчетом, чтобы концентрация в подтоварной пластовой воде была 0,5 г/л. Закачка запечной цементной пыли может осуществляться и в виде концентрированного раствора-суспензии с таким расчетом, чтобы концентрация запечной пыли также была равной 0,5 г/л. Концентрированные рабочие растворы запечной пыли могут быть 5-10% концентрации, а концентрация запечной цементной пыли в подтоварной пластовой воде может находиться в пределах 0,3-0,6 г/л со значением рН 10-11. В данном примере концентрация запечной пыли 0,5 г/л при рН 10,6.

При этом скорость коррозии в пластовой подтоварной водес 1,27 г/м2хч доОИО г/м2 хч, что обеспечивает эффект защиты 92,1 % и предотвращает язвенные прободения нижней части резервуара, где скапливается соленая подтоварная пластовая вода.

ПримерЗ. В газопровод со влажной внутренней стенкой посредством эжектора с форсункой под давлением сжатого газа впрыскивается и распыляется запечная пыль вдоль трубопровода-газопровода, которая адсорбируется на влажной внутренней поверхности трубы и подщелачивает ее до значения 10,6(рН 10,6), что соответствует концентрации 0,5 г/л. По трубопроводу прокачивается сырой нефтяной газ, содержащий 4,5 об.% сероводорода и углекислого газа 3,5об.%. При этом не только снижается скорость коррозии с 1,4 мм/год до 0,06 мм/год, но и снижается водородное охруп- чивание стали. Эффект защиты отнаводоро- живания по потере пластичности металлических образцов из стали У8А составил 99% при эффекте защиты от коррозии 96%.

Пример 4. В центральный самотечный коллектор нефтесборный, транспортирующий нефтьсобводненностью80% через мерник в голове трассы под струи со скважин загружается расчетное количество запечной пыли с таким расчетом, чтобы концентрация в расчете на жидкость была 0,6 г/л. Без ингибитора до подачи его в поток скорость коррозии замеренная по прибору поляризационного типа УК-1составила 1,47 мм/год, а после ввода запечной пыли скорость коррозии составила 0,01 мм/год, что дает эффект защиты от коррозии 99%.

Пример 5. Подтоварная нефтепромысловая вода с технологических резервуаров пункта заготовки нефти после деэмульсации содержащая 193 мг/л нефтепродуктов, 380 мг/л стронция и 26 мг/л лития подвергается обработке запечной цементной пылью с электрофильтров Ахан- гаранского цементного завода состава, мас.%: СаО 44,65-46,18; МдО 1,04-1,86; SI02 14,59-15,50; 3,10-3,60; РезОз 2,66-3,17; R2U3 2,39-3,81; Ад 2,5 г/т. Исходная скорость коррозии в подтоварной нефтепромысловой сточной воде до обработки 1,72 г/м2 X ч при содержании сульфатвос- станавливающих бактерий (СВБ) 10 кл/мл СВБ, рН 6,2, содержание сероводорода 168 мг/л. Ввод запечной цементной пыли (ЗЦП) осуществляется в приемный колодец под струю, куда поступает подтоварная вода с технологических резервуаров. Колодец посредством трубы связан с реакционной камерой отстойника, где происходит перемешивание и контакт ЗЦП с обрабатываемой нефтепромысловой водой сточной, чистый слив отстойника в виде осветленной воды закачивается в пласт насосом. Различные значения рН обрабатываемой воды достигаются различными дозировками ЗЦП. С увеличением дозы возрастает значение рН. Влияние значений рН на пассивацию стали запечной цементной пылью (ЗЦП) и качество осветленной воды, закачиваемой в пласт на выходе из отстойника, показано в табл. 2.

Формула изобретения

1.Способ защиты стали от коррозии в нефтепромысловых средах, включающий ввод в обрабатываемую среду ингибитора гидрооксида кальция, отличающийся тем, что, с целью снижения коррозионной агрессивности среды, пассивации стали с одновременным улучшением качества среды, удешевления процесса обработки, упрощения его и расширения сырьевой базы, в качестве ингибитора гидроксида кальция используют запечную цементную пыль с электрофильтров.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что концентрацию запечной цементной пыли в обрабатываемой среде поддерживают 0,3-0,6 г/л при достижении рН 10-11.

3.Способ по пп. 1и2, отличающий- с я тем, что запечная цементная пыль с электрофильтров имеет следующий состав, мас.%: СаО - 44,65-48,00; Si02 - 14,58- 15,80; - 2,84-36; Рв20з - 2,66-3,29; МдО - 1,00-1,86; К20 - 1,7-2,36; Na20 - 0,34-0,55; п.п.п. - остальное, включая примесь серебра 0,5-5 г/т.

Примечание: ЗЦП - запечная цементная пыль с электрофильтров Ахангаранского цементного завода.

Таблица 2

Использование: для защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии. Сущность: способ включает введение в среду при рН 10-11 запечной цементной пыли с электрофильтров, содержащей, мас.%: СаО 44,00-48,00; SI02 14,58-15,80; АЬОз 2,84- 3,6; Ре20з 2,66-3,29; МдО 1,00-1,86; fcO 1.7- 2,36; Na20 0,34-0,55; п.п.п. - остальное, включая примесь серебра 0,5-5,0 г/л. 2 табл.

Влияние рН на пассивацию стали (скорость коррозии Ст. 20) и качество воды, обработанной ЗЦП при 20°С