ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ Л.Н. ГУМИЛЕВ АТЫНДАҒЫ ЕУРАЗИЯ ҰЛТТЫҚ УНИВЕРСИТЕТІ

Студенттер мен жас ғалымдардың

«Ғылым және білім - 2014»

атты IX Халықаралық ғылыми конференциясының БАЯНДАМАЛАР ЖИНАҒЫ

СБОРНИК МАТЕРИАЛОВ

IX Международной научной конференции студентов и молодых ученых

«Наука и образование - 2014»

PROCEEDINGS

of the IX International Scientific Conference for students and young scholars

«Science and education - 2014»

2014 жыл 11 сәуір

Астана

УДК 001(063) ББК 72

Ғ 96

Ғ 96

«Ғылым және білім – 2014» атты студенттер мен жас ғалымдардың ІХ Халықаралық ғылыми конференциясы = ІХ Международная научная конференция студентов и молодых ученых «Наука и образование - 2014» = The IX International Scientific Conference for students and young scholars «Science and education - 2014».

– Астана: http://www.enu.kz/ru/nauka/nauka-i-obrazovanie/, 2014. – 5830 стр.

(қазақша, орысша, ағылшынша).

ISBN 978-9965-31-610-4

Жинаққа студенттердің, магистранттардың, докторанттардың және жас ғалымдардың жаратылыстану-техникалық және гуманитарлық ғылымдардың өзекті мәселелері бойынша баяндамалары енгізілген.

The proceedings are the papers of students, undergraduates, doctoral students and young researchers on topical issues of natural and technical sciences and humanities.

В сборник вошли доклады студентов, магистрантов, докторантов и молодых ученых по актуальным вопросам естественно-технических и гуманитарных наук.

УДК 001(063) ББК 72

ISBN 978-9965-31-610-4 © Л.Н. Гумилев атындағы Еуразия ұлттық

университеті, 2014

3927 химической и машиностроительной промышленностях.

Список использованных источников 1 Хайн И.И. Теория и практика фосфатирования металлов.-Л: Химия, 1973.-307.

2 Голубев А.И., Пашкова О.А., Кульмизев А.Е. Оптимальные условия наполнения анодной пленки в сульфатах никеля, кадмия и кобальта.- М: МДНТП, 1978. - 91.

УДК 622.276.72: 541.64

ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПЛЕКСОВ НЕОРГАНИЧЕСКИХ ПОЛИМЕРОВ

Алаш Айбарр negemen@mail.ru

Магистрант университета «Астана». г. Астана, Казахстан Научный руководитель - А. Иманов

Защита от коррозии нефтепромыслового оборудования на месторождениях, где добывается высоко обводненная нефтепродукция, содержащая сероводород, углекислый газ и другие агрессивные компоненты, является в настоящее время одной из наиболее важных проблем.

Многие нефтяные месторождения в настоящее время эксплуатируются в условиях заводнения нефтяных пластов речной, озерной, сточной (попутной пластовой) минерализованной водой различных эксплуатационных горизонтов.

Успешное осуществление процессов заводнения во многом зависит от принятых мер по сохранению нормативных сроков эксплуатации огромного по металлоемкости нефтяного оборудования и коммуникаций, а также обеспечению высоких фильтрационных свойств закачиваемых вод с учетом конкретных условий заводняемых объектов. Как показывает практика применения вторичных методов добычи нефти в нашей стране и за рубежом, эти проблемы взаимосвязаны. Недостаточно обоснованное упрощение технологии подготовки воды для заводнения приводит к серьезным последствиям (коррозии оборудования трубопроводных коммуникаций, за- купорке пласта) и требует применения высоких давлений нагнетания.

Условия коррозионного разрушения нефтегазопромыслового оборудования по всей технологической линии - добыча, подготовка, транспорт, отличаются особой спецификой, связанной с гетерогенностью добываемой продукции. Соотношение углеводородной и водной фаз может быть различным - оно может меняться от 1 % воды до 1 % нефти. При больших скоростях движения потока, обеспечивающих перемешивание фаз, образуется эмульсионная система типа м/в ("масло в воде") или в/м ("вода в масле"), а при отстое происходит разделение на две несмешивающиеся фазы.

Во всех случаях коррозионной средой является вода, которая может конденсироваться из пересыщенных паров при снижении температуры нефтегазового потока в процессе его продвижения из пласта от забоя к устью скважины, либо захватываться нефтяным или газовым (газожидкостным) потоком. [1].

Таким образом, технология защиты нефтепромыслового оборудования от коррозии представляет актуальную проблему. Одним из эффективных методов коррозионной защиты является использование различных ингибиторов, от эффективности их защитного действия зависит ритмичность добычи, транспортировки и переработки нефти.

В связи с этим целью настоящей работы является разработка новых ингибиторов коррозии, повышающих защиту нефтепромыслового оборудования от коррозии при разработке и эксплуатации нефтегазовых месторождений.

Для решения поставленной цели решались следующие задачи:

- анализ эффективности защиты от коррозии нефтепромыслового оборудования на месторождении Узень при использовании ингибиторов;

- разработать и предложить к использованию на месторождении Узень новых ингибиторов коррозии;

- исследовать эффективность предлагаемых ингибиторов коррозии в условиях месторождения Узень.

При разработке месторождения Узень для поддержания пластового давления закачиваются несовместимые по свойствам и нерациональные по объемам морская и сточные воды. В результате

3928

происходит биогенное заражение пластов, обводнение скважин составляет 20...90%, повышается интенсивность коррозионных процессов и создаются более острые проблемы, связанные с проявлением дополнительных осложнений в виде отложений солей и парафина.

Наличие этих осложняющих факторов в основном обусловлено физико- химическими свойствами флюидов, термобарическими условиями добычи нефти, особенностями разработки и эксплуатации залежей.

Несовершенство разработки и особенно месторождений Узень и Жетыбай во многом определяется низкой эксплуатационной надежностью технологического оборудования. Это прежде всего низкое качество строительства и крепления скважин, использование обсадных колонн, насосно- компрессорных труб и штанг из коррозионно- нестойких материалов и без защитных покрытий, отсутствие пакерующих устройств, недостаточная герметизация резьбовых соединений и, главное, отсутствие технологий и технических средств для комплексной защиты нефтепромыслового оборудования [2].

В соответствии с исследованиями [3, 4] коэффициент эксплуатации скважин из- за частых ремонтов и аварий не превышает 0,74, причем 64% всех ремонтов происходит по причине отказа в работе оборудования в результате коррозии и отложений солей и парафина. Вероятность безотказной работы составляет 0,34...0,2 в зависимости от совокупности осложняющих факторов.

Повышение эффективности разработки данных месторождений не представляется возможным при применении комплекса научно обоснован-ных мероприятий по обеспечению высокой надежности нефтепромыслового оборудования. В связи с этим возникает необходимость разработки эффективных ингибиторов коррозии.

Исследование пластовых вод месторождения Узень показали, что на процесс нефтедобычи оказывают влияние различные факторы, в том числе и соотношение объемов закачки воды и отбора нефти, а также сезонная температура окружающей среды. Однако в результате анализа статистических данных изменения среднемесячных объемов закачки воды и отборов жидкости и нефти за период с 1966 по 1986 год не удалось выявить постоянную корреляционную связь между этими параметрами. Четкая зависимость между нефтедобычей и объемами закачки воды прослеживается только до начала 1990 года, затем при стабильной закачке происходит резкое падение добычи нефти. При среднемесячной добыче менее 450 тыс. т. (рисунок 1) корреляция между объемами отбора (кривая 1) и закачки воды (кривая 2) отсутствует, в то время как влияние сезонной температуры (кривая 3) четко прослеживается, особенно высокий коэффициент корреляции отмечается в 1993 году. Причиной этого, по-видимому, является изменение вязкости ингибитора, имеющего определенное водонефтяное соотношение (до 55%).

Рисунок 1 – Динамика изменения: 1 – объемов нефтедобычи; 2 – объемов закачки; 3- температуры.

Анализ изменения среднемесячной добычи жидкости и обводненности продукции различных категорий скважин за период с 1979 по 1993 год (рисунок 1) показывает, что изменение этих параметров во времени не зависит от объемов добываемой жидкости и способов ее подъема:

фонтанный газлифтный или механизированный. Средний дебит и обводненность (рисунок 1.) фонтанных скважин, начиная с 1987 года, по сравнению с предыдущими годами, увеличились в несколько раз. Это является доказательством неиспользованных возможностей применяемой системы разработки.

3929

Содержание коррозионно-агрессивных компонентов в промысловых водах опорных точек (1-7) системы ППД на залежи Узеньского месторождения за период 2010 - 2012 г.г.

Таблица 1 -Содержание коррозионно – агрессивных компонентов в промысловых водах на месторождении Узень

Точка отбора пробы

рН Р.плот.

г/см³

Ионный состав, мг/дм³ H2S, Железо, мг/дм³ НСО3 So4

2- С Са²⁺ Mg K⁺ мг/л в

воде ƩFe Fe²⁺ Fe³⁺

1 2 3 5 6 7 8 9 10 11 13 14 15

1 6,46 1,028 256,2 189,2 28400 3800 608 13067,2 51,5 1,05 1,02 0,03 2 6,72 1,031 341,6 647,7 35500 5000 1459,2 14929,1 55,5 14,35 14,18 0,16 3 5,6 1,037 353,8 536,6 32660 4200 1337,6 14191 41,92 0,51 0 0,51 4 6,75 1,028 292,8 288,9 28577,5 3500 1276,8 12323,9 51,85

5 7,11 1,03 317,2 285,6 25205 3600 972,8 10606,5 58,7 1,16 1,04 0,12 6 6,41 1,03 280,6 418,9 28400 4600 851,2 11806,6 54,4 0,92 0,89 0,03 7 6,49 1,036 268,4 410,7 28755 3800 972,8 12719 44,88 3,77 3,71 0,26

В настоящей работе нами в качестве ингибитора коррозии был использован полимерно- минеральный комплекс КИП –АА., который является силикополифосфатом цинка. Теоретические основы получения силикополифосфатов были опубликованы в работах [ 5] и практически реализованы Капраловой В,И. [6]. В качестве ингибитора коррозии в нефтепромыслах нами был использована композиция, состоящая из 15-20 масс.% ингибитора Тенгиз 45-2, 40 -50масс.% СПФ-Ц и 25-30 масс. % керосина марки КО – 20.

Композицию готовили в лабораторном высокоскоростном жидкостном смесителе – дезинтеграторе Д -19Ж при температуре 25 ^оС, скорость враще-ния ротора смесителя составлял 1500 – 2000 об/ мин., продолжительность приготовления 1,5 л композиции составляла 30-35 мин в зависимости от типа СПФ – Ц.

Для оценки эффективности защиты коррозии использовали пластовую воду место-рождения Узень с концентрацией Н2S 1700 мг/ л. В таблице 2 и рисунке 2 представлены результаты экспериментальных исследований.

Как видно из представленных данных, скорость коррозии (V_корр.) зависит от состава и концентрации ингибиторов. Так, полифосфаты, модифицирован-ные оксидом кремния, имеют меньшую скорость коррозии нелегированной стали в 1,5 - 3 раза в диапазоне концентрации фосфатов 5,0- 10,0 мг/л. Степень защитного действия СПФ с увеличением содержания оксида кремния при концентрации (Р2О5) 20,0- 100,0мг/л достигает 99,0%.В растворах полифосфатов, модифицированных оксидом натрия, скорость коррозии при том же диапазоне концентрации Р2О5 (5,0- 10,0мг/л)возрастает с увеличением содержания модификатора. Степень защитного действия бескремниевых ингибиторов, модифицированных оксидом натрия составил около 90%.

С Л о о

3930

а-1 -0,86 СаО ∙ Р2 О5 ∙ 0,05 SiO2; 2- MnO ∙ Р2 О5 ∙ 0,10 SiO2; 3 – ZnO ∙ Р2 О5 ∙ 0,10 SiO2 ; б - соотношение МеО:Na2O 1:4 – MnO : Na2 O = 1:1; 5 – ZnO: Na2O = 1:1; 6 СаО: Na2O =1:1; 7- MnO : Na2O = 1:9; 8 –ZnO : Na2O= 1:8; 9- СаО: Na2O =1:2,5

Рисунок 2.-Зависимость скорости коррозии стали в растворах полифосфатов от концентрации (а) и состава (б) ингибиторов.

Таблица 2 - Ингибирующее действие силикополифосфатов цинка в водах с повышенным солесодержанием (1000 мг SO4

-2 / л)

ғ п/п

Состав фосфата, мол.% Концентрация в растворе, мг Р2 О5

/ л

Скорость коррозии стали, мг/

см² ∙ сут

Степень защитного действия, Z, % ZnO Na2O Р2 О5 SiO2

1 47,5 0,0 47,5 5,0 2,0 5,0 10,0 25,0 50,0 100,0

0,310 0,297 0,233 0,148 0,090 0,047

3,0 6,7 27,3 53,6 71,8 85,4 2 45,0 0,0 45,0 10,0 2,0

5,0 10,0 25,0 50,0 100,0

0,286 0,250 0,169 0,101 0,058 0,023

10,7 21,8 47,2 68,4 81,8 92,7 3 11,0 36,5 47,5 5,0 2,0

5,0 10,0 25,0 50,0 100,0

0,281 0,241 0,165 0,091 0,052 0,022

12,1 24,7 48,3 71,5 83,7 93,1

Вода без добавки (контроль) 0,320 0,0

Механизм ингибирующего действия СПФ- Ц изучался в работе [7]. Согласно которой дифосфатный анион взаимодействует с катионами двухвалентных металлов, и образуют плохо растворимые дифосфаты цинка. Наличие этих дифосфатов цинка в составе защитных пленок увеличивает эффективность ингибирующего действия предлагаемых полифосфатов.

3931

Из вышеизложенного следует, что предлагаемые композиции ингибиторов коррозии на основе промышленного ингибитора Тенгиз 45/2 и СПФ-Ц обладают высокими защитными свойствами от коррозии (90 – 99%) и могут быть рекомендованы к широкомасштабным лабораторным испытаниям, включая и промысловые.

Список использованных источников

1. Еламанов Б.Д. Основные проблемы разработки нефтяных месторождений, осложненной, осложненной коррозией, отложениями парафина и солей. Дисс. … на соискание ученой степени доктора техн. наук. - М., -2003. С. 55-102.

2. Жук Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. – М.: Металлургия,1976. -595с.

3.Гарифов К, М. Методы повышения эффективности эксплуатации скважин на поздней стадии разработки нефтяных месторождений. Дисс. … на соискание ученой степени доктора технических наук, Бугульма,2001, -С.186 -189.

4.Кононов Н.С., Семенович В.В. Некоторые проблемы нефтегазоности Прикаспия/ в сб.

Геологические основы создания Прикаспийского нефтегазодобывающего комплекса, - М.: Наука, 1990,-С.132-146.

5. Капралова В.И., Шевченко Н.П., Уланова Н.М. и др. Перспективы применения фосфатосодержащих ингибиторов для защиты от коррозии на нефтяных месторождениях// Нефть и газ Казахстана.- 1997-ғ2 – С.76-78.

6. Капралова В.И., Шевченко Н.П., Уланова Н.М., Серазетдинов Д.З. Полифосфаты и силикополифосфаты как ингибиторы коррозии стали в нейтральных водных средах // Известия НАН РК, Серия химическая.-1995.- 31.- С.47-52.

7, Капралова В.И. Технологические основы получения и применения нового класса силикополифосфатных ингибиторов коррозии металлов. Дисс. … на соискание ученой степени докт.

техн. наук. – Алматы: ИХН, 2006. -273 с.

УДК628.161

КОАГУЛЯЦИОННАЯ ОЧИСТКА ПРИРОДНЫХ ВОД СОВРЕМЕННЫМИ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫМИ РЕАГЕНТАМИ

Алекешева Альбина Жумагелдиевна alba@mail.ru

Магистрант Западно-Казахстанского аграрно-технического университета имени Жангир хана, Уральск, Казахстан

Научный руководитель – Г. Адырова

Источником водоснабжения г.Уральска на 60% является река Урал. Вода этого поверхностного источника содержит крупнодисперсные и коллоидные примеси и классифицируется как маломутная, средней цветности. Обычно основная роль в процессе водоподготовки отводится коагуляции, в процессе которой удаляются коллоидные и взвешенные частицы, придающие ей мутность, цветность, а также неприятный вкус и запах. К сожалению, широко применяемый на очистных сооружениях в качестве коагулянта сернокислый алюминий обладает рядом существенных недостатков, основным из которых является отсутствие гарантированной стабильности процесса подготовки питьевой воды по цветности, перманганатной окисляемости, содержанию остаточного алюминия.

Так, при обработке воды с низкой температурой сернокислым алюминием скорость процессов хлопьеобразования и осаждения резко снижается, повышается вынос взвеси на фильтры, сокращается продолжительность фильтроцикла, затрудняется промывка [1]. В очищаемой воде сохраняется высокая концентрация остаточного алюминия, относящегося ко второму классу опасности по санитарно-токсикологическому показателю вредности (ПДК 0,5 мг/л). Несмотря на относительно низкую стоимость, использование сернокислого алюминия с высокими дозами, в конечном счете, приводит к значительным эксплуатационным затратам. Кроме того, приготовление рабочего раствора – сложный технологический процесс, состоящий из растворения, перекачивания и дозирования с большим количеством образующегося шлама. Эта проблема актуальна для многих водопроводных