Электрохимическая защита скважинного оборудования
А.В. Валюшок, к.т.н., ООО НПВП «Электрохимзащита»
Отраслевая нормативно-техническая документация регламентирует электрохимическую защиту подземного нефтегазового оборудования от коррозии. Причем как непосредственно процесс защиты, так и периодичность и методики обследования ее эффективности. В случае с подземными трубопроводными коммуникациями данный вопрос достаточно проработан, постоянно совершенствуется и, в принципе, не вызывает вопросов. Что же касается скважинного оборудования, то он отдан на откуп науки, либо внутриведомственных разработок.
Тем не менее, последнее время активно идет дискуссия касательно коррозионных процессов, проходящих в скважинах, и этот вопрос достаточно актуален. Публикации на эту тему свидетельствуют, что основная причина отказов эксплуатационных колонн – электрохимическая коррозия [[1]]. Об этом говорит и увеличение сроков эксплуатации погружного оборудования при применении методов электрохимической защиты.
В самом деле, с точки зрения электрохимических процессов нефтегазодобывающая скважина представляет собой типичный гальванический элемент, различными полюсами которого являются, с одной стороны, обсадная колонна (ОК), с другой – НКТ с установленным на нее погружным оборудованием (ПО).
Скважина является протяженным сооружением, следовательно, распределение потенциала по протяженности величина непостоянная. К тому же задача усложняется тем, что контролировать величины потенциала и направление токов по длине скважины, а соответственно фиксировать и оценивать протекающие электрохимические процессы между ОК и ПО, не представляется возможным.
В случае образования естественного гальваноэлемента, где одним полюсом является ОК, заземленная в грунт, а другим – комплекс погружного оборудования (НКТ, ЭЦН, ПД), погруженный в электролит (добывающая среда), интенсивность процессов едва ли будет существенной. Однако и пренебрегать ими полностью тоже нельзя из-за высокой протяженности конструкции и отсутствия возможности мониторинга. В реальных условиях эксплуатации эти процессы резко усиливаются под влиянием различных факторов: нарушение симметрии положительной и отрицательной полуволн частотно-регулируемого привода, токи утечки питающего кабеля, наведение потенциалов на корпусе ПЭД или оболочке кабеля, и даже высокая скорость движения добываемой среды [[2]]. В комплексе, эти перечисленные факторы вызывают высокую интенсивность коррозионных процессов, что приводит к значительному снижению межремонтного периода, отказам скважинного оборудования, простоям, полетам ПЭД и прочим бедам, связанным с эксплуатацией, и естественно, ведущим к росту ее стоимости.
В общем, судя по условиям протекающих в недрах обсадной колонны процессов, а также по признакам коррозионных повреждений – коррозия имеет электрохимический характер. Этот вывод подтверждается и существующими в данной области исследованиями и публикациями [[3]], что вполне ожидаемо. Но раз процессы разрушения являются электрохимическими, то и методы защиты нужно искать в области борьбы с электрохимической коррозией. Собственно, по такому пути и идут многие специалисты и предприятия добывающих компаний [[4]],[[5]].
Однако ограниченность применения катодной защиты скважин, а особенно погружного оборудования, объясняется отчасти невозможностью проведения измерений на большой глубине, в районе установки ПЭД. А непредсказуемое распределение катодных токов в случае подачи дренажа на УЭЦН, может обернуться образованием анодного поля на обсадной колонне, что представляет еще большую опасность. Для устранения этой опасности, по аналогии с обеспечением совместной защиты подземных коммуникаций и устранения их взаимного влияния, достаточно уравновесить потенциалы между ПО и ОК путем устройства электрической перемычки. Причем не у устья скважины, где это не представляет проблем, но и не решает задачу, а именно на дне скважины, а возможно и в нескольких точках между НКТ и ОК для выравнивания потенциала по всей протяжённости скважины. Для обеспечения перемычки в последнее время появились соответствующие разработки [4], которые вполне могли бы решить проблему уравновешивания потенциала и устранить опасные моменты при использовании активной электрохимической защиты погружного оборудования. Конечно, в ходе испытания предложенных схем требуется проведение необходимых исследований. Однако есть серьезное основание полагать, что результаты движения в этом направлении должны быть положительными.
В пользу электрохимической защиты говорит и ее относительно низкая себестоимость по сравнению с ингибиторной защитой. В любом случае, применение ингибиторной защиты как единственного эффективного и безальтернативного способа защиты скважинного оборудования не совсем верно. А в случае соотношения его стоимости в сравнении с изложенным однозначно нерационален. Впрочем, если, конечно, ее снижение является критерием.
1. Н.Г. Ибрагимов, Р.М. Гареев, Ф.И. Даутов, С.А. Долгих. «Состояние и результаты катодной защиты эксплуатационных колонн скважин в ОАО «Татнефть» Экологическая и промышленная безопасность, № 11, 2009: с.134-137.
2. В.А. Костилевский, А.И. Подьяпольский, В.А. Антоненко, А.Р. Эпштейн, Ю.Р. Абдрахимов. «Методы предупреждения коррозии скважинного оборудования» Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов, № 3(89), 2012: с.109-118.
3. С. Киченко. «Новые направления обеспечения целостности промысловых трубопроводов» Новатор, № 14, 2007: с.28-33.
4. В.Е. Андреев, А.С. Надршин, Э.Х. Шакирова, А.Р. Эпштейн. «Электрохимический метод предотвращения коррозии глубиннонасосного оборудования» Нефтегазовое дело, 2005, том 3: с.133-138.
5. Т.М. Вахитов, Ф.Ф. Хасанов, И.Ш. Гарифуллин. В.Г. Акшенцев, В.Г. Вахитова. «Методы предупреждения коррозии скважинного оборудования в НГДУ «Уфанефть» Нефтепромысловое оборудование, №1, 2004: с.75-77.