Коррозионная агрессивность на осложненных фондах скважин

Уханов Н.С., Суходеев С.В.,
Хафизов В.М., Суходеев А.В., Смородин А.В., Должиков А.С.


АО «Самаранефтегаз»,
ООО «СамараНИПИнефть»
(ОГ ПАО «НК «Роснефть»)
Статья рассматривает актуальную проблему коррозии в насосно-компрессорных трубах, глубинно-насосном оборудовании и трубопроводах системы сбора. Целью статьи является обобщение накопившихся сведений и аналитический срез данных о коррозионной агрессивности на осложненных фондах скважин пласта Б2(С1) Белозерско-Чубовского и Северо-Каменского месторождений. Проанализированы первостепенные причины коррозии в насосно-компрессорных трубах и глубинно-насосном оборудовании. Рассмотрена зависимость между характеристиками газа в составе добываемой продукции и распространением коррозии на нефтепромысловом оборудовании. Перечислены эффективные методы борьбы с коррозионной агрессивностью.
В процессе активной и длительной эксплуатации нефтепромысловое оборудование подвергается постоянному воздействию различных видов нагрузок и факторов агрессивной среды, что способствует неминуемому возникновению эрозионных и коррозионных разрушений. Коррозия представляет собой одну из главных причин ухудшающегося технического состояния оборудования и приводит к таким последствиям, как аварийные ситуации, внеплановые остановки скважин, экологический ущерб, дефицит добычи сырья и увеличение стоимости добычи сырья, поскольку затраты на устранение негативных последствий из-за коррозионных процессов могут составлять до 30 % от всех затрат на добычу сырья [1]. Существенное негативное влияние коррозии подтверждает и анализ осложненного фонда скважин, где превалирующая доля ущерба оборудованию наносится коррозией. Выделяют общую и локальную коррозии, которые отличаются между собой площадью и характером распространения разрушения, а также скоростью. Для общей коррозии характерно поражение всей поверхности металла или какой-то части, скорость коррозии составляет от 0,1 до 0,5 мм/год.
При локальной коррозии разрушительные процессы направлены внутрь металла и скорость коррозии составляет от 1 до 10 мм/год, соответственно, могут появляться борозды, пятна, нежелательные отверстия в металле и т. д. [3]
Особенно уязвимы перед коррозионными процессами насосно-компрессорные трубы (НКТ)
и УЭЦН [2], что обусловлено коррозионной активностью водной и газовой среды, в частности, углекислотной коррозией и сероводородным растрескиванием. Большое влияние на разрушение оказывает и тот факт, что достижение высокой скорости отбора нефтепродуктов обуславливает увеличение скорости потоков за счет эксплуатации высокопроизводительных установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) и, как следствие, приводит к разрушению внутренней поверхности НКТ.
В данной работе рассмотрена эксплуатация пласта Б2(С1) при сравнении двух месторождений: Белозерско-Чубовского и Северо-Каменского, осложненных коррозионной агрессивностью. В административном отношении Белозерско-Чубовское нефтяное месторождение расположено на территории Красноярского административного района Самарской области, на расстоянии 45 км
к северо-востоку от областного центра г. Самара. В пределах месторождения и вблизи него находится ряд населенных пунктов: села Красный Яр (районный центр), Водный, Ветлянка, Шилан, Чубовка, Подлесный, Новосемейкино и др. В 5 км северо-западнее месторождения находится поселок Мирный. Северо-Каменское месторождение в административном отношении расположено на территории Красноярского района Самарской области в 55 км к северу от г. Самара и в 24 км
к северу от райцентра с. Красный Яр. Территория района месторождения густонаселена.
В непосредственной близости от месторождения находятся населенные пункты: п.п. Большая Каменка, Малая Каменка, Большая Раковка, Русская Селитьба, Коммунарский, Старый Буян и др.
Геолого-физические характеристики пласта Б2(С1) сравниваемых месторождений существенного различия не имеют, за исключением превалирующего значения сероводорода Белозерско-Чубовского месторождения на 5,5 % больше относительно Северо-Каменского месторождения.
Проведен анализ отказов эксплуатационного фонда скважин, глубинно-насосное оборудование которых отказало по причине коррозионной агрессивности в разрезе 3 лет, с 2021 года
по 2023 год (рис. 1).
Рис. 1. Количество скважин, отказавших по причине коррозионной агрессивности
пласта Б2(С1) Белозерско-Чубовского и Северо-Каменского месторождений
в разрезе 2021–2023 гг.
Среднегодовой действующий фонд скважин, работающих в постоянном режиме, по Белозерско-Чубовскому месторождению составляет 65 единиц, по Северо-Каменскому месторождению составляет 51 единица. На Белозерско-Чубовском месторождении скважин, осложненных коррозионной агрессивностью — больше, чем на Северо-Каменском месторождении.
Ежегодно количество отказов скважин Белозерско-Чубовского месторождения по причине коррозионной агрессивности почти в 2 раза больше таких же отказов на фонде скважин Северо-Каменского месторождения. Сопряженным внешним фактором, влияющим на коррозионное повреждение глубинно-насосного оборудования, насосно-компрессорных труб и промысловых трубопроводов помимо самого количества H2S, является парциальное давление сероводорода — РH2 S, определяемое в МПа, по формуле (1):
где: Р — абсолютное давление в системе, выраженное в Мпа; ХH2S — мольная доля сероводорода в газе, выраженная в %.
В 2023 году в системе сбора пласта Б2(С1) Белозерско-Чубовского месторождения среднесуточное давление, в связи с увеличением объёмов добываемой нефтегазоводонасыщенной жидкости, составляло 4 МПа, доля H2S составляет 6,3 %, парциальное давление сероводорода равно 2,5 МПа. РH2S исследуемого пласта Северо-Каменского месторождения составляет 0,15 МПа.
Влияние давления в линии системы сбора на текущие параметры глубинно-насосного оборудования дополнительно рассмотрено в библиотеке программного обеспечения RosPump, где просматривается зависимость: при давлении в линии 40 атм на скважинах Белозерско-Чубовского месторождения уменьшается, в процентном соотношении, количество газа на приеме установки электроцентробежного насоса (рис. 2–4)
Рис. 2. Узловой график проектного расчета скважины Белозерско-Чубовского месторождения иллюстрирует рабочие точки в проектном режиме для визуального представления влияния характеристик глубинно-насосного оборудования на характеристики гидродинамической модели пласта с учетом ее физико-химических свойств

Рис. 3. Количество газа на приеме насоса при буферном
давлении 4 МПа = 0 %

Рис. 4.Количество газа на приеме насоса при буферном
давлении 2,9 МПа = 6 %

Приведенный сравнительный анализ ГФХ существенно не отличающихся пластов показал, что более высокое содержание сероводорода (на 5,5 %) на одном из них оказывает существенное влияние на количество отказов ГНО по причине коррозионной агрессивности. Согласно проведенному анализу отказов ГНО зафиксировано, что в среднем за 3 года по скважинам, работающим на пласте с более высоким содержанием сероводорода, количество отказов больше в 2 раза (с учетом приведения к одинаковому количеству скважин по двум пластам). Также осложняющим фактором помимо самого содержания сероводорода является его парциальное давление в добываемой жидкости. Расчеты показали существенную разницу парциальных давлений сероводорода в продукции исследуемых пластов (2,5 Мпа и 0,15 Мпа).
Моделирование процесса подъема жидкости в RosPump, показало, что при более высоком линейном давлении количество коррозионно агрессивного газа на приёме УЭЦН значительно уменьшается, благодаря чему, в 2023 по скважинам пласта Б2 (С1) Белозёрско-Чубовского месторождения количество отказов, фактически и косвенно связанных с влиянием коррозии в глубинно-насосном оборудовании снизилось, относительно 2021 и 2022 г., на 35 %.
Таким образом, для снижения влияния коррозионной агрессивности на ГНО требуется комплексный подход, включающий в себя ряд мероприятий по минимизации негативного влияния осложняющего фактора. На данный момент это мероприятия по периодическому и постоянному дозированию на прием насоса и пробковой закачке ингибитора коррозии, по применению НКТ и ЭЦН с антикоррозионным покрытием, по применению полимерных рабочих колес ЭЦН, УЗПНО, а также мероприятия по равнопрочной защите всех узлов глубинно-насосного оборудования.
Уханов Н.С., Суходеев С.В., Хафизов В.М., Суходеев А.В., Смородин А.В., Должиков А.С.

АО «Самаранефтегаз», Самара, Россия; ООО «СамараНИПИнефть» (ОГ ПАО «НК «Роснефть»)

dolzhikovas@samnipi.rosneft.ru

Сбор статистических данных об отказах глубинно-насосного оборудования (ГНО) и насосно-компрессорных труб (НКТ) на скважинах, сравнительный анализ частоты отказов и причин отказов, исследование геолого-физических характеристик пласта, проведение измерений содержания сероводорода и давления в линии системы сбора, определение коррозионной активности в системе сбора, использование программного обеспечения RosPump для моделирования процесса подъема жидкости и анализа влияния линейного давления на коррозионную агрессивность.

коррозия, насосно-компрессорные трубы, глубинно-насосное оборудование, трубопроводы системы сбора, влияние газа, скважина, осложненный фонд
Уханов Н.С., Суходеев С.В., Хафизов В.М., Суходеев А.В., Смородин А.В., Должиков А.С. Анализ влияния содержания сероводорода и его парциального давления в нефтесодержащей продукции скважины на отказы ГНО по причине коррозионной агрессивности // Экспозиция Нефть Газ. 2024. № 5. С. 92–96. DOI: 10.24412/2076-6785-2024-5-92-96
30.07.2024
УДК 622.276
DOI: 10.24412/2076-6785-2024-5-92-96

Рекомендуемые статьи
© Экспозиция Нефть Газ. Научно-технический журнал. Входит в перечень ВАК
+7 (495) 414-34-88