Осложнения при эксплуатации промысловых трубопроводов (стр. 3 из 5)
Qн - добыча нефти, млн. т; Qж - отбор жидкости, млн. м3; Qзак. - закачка воды, млн. м3
С 1995 по 2000 г.г. на Вятской площади произошло 1055 порывов трубопроводов, из них на водоводах v 201 (19,0 %), на выкидных линиях - 757 (71,8 %) и на нефтесборных трубопроводах - 97 (9,2 %). Доля отказов по причине коррозии составляет 98,4 %, из которых 74,4 % аварий произошло вследствие коррозии наружной поверхности труб, и 24,0 % - внутренней.
Анализ зависимости числа порывов на трубопроводах систем нефтесбора и ППД от объема закачиваемого ингибитора не выявил корреляционной связи между данными показателями (рис. 13).
Рис. 13 - Аварийность трубопроводов и объем закачки ингибиторов
Основная доля отказов по причине коррозии наружной поверхности труб приходится на выкидные линии системы нефтесбора и составляет 96,4 % от общего числа аварий (рис. 14).
Рис. 14 - Аварийность выкидных линий
Осмотр поврежденных участков трубопроводов и анализ характера коррозионных разрушений показал, что основным видом коррозии наружной поверхности промысловых трубопроводов является язвенная коррозия, а внутренней v общая (рис. 15).
 1 - нефтепровод, эксплуатировавшийся без ингибиторной защиты |  2 - высоконапорный водовод |
Рис. 15 - Образцы труб, вырезанные с места порыва
В табл. 7 приведены химический состав и некоторые свойства коррозионных сред, перекачиваемых на Вятской площади.
В средах, перекачиваемых на Вятской площади, содержание сероводорода, как правило, не превышает 20 мг/л (табл. 7), в результате чего на поверхности металла должны образовываться нерастворимые полисульфиды железа, состоящие из троилита и пирита.
Таблица 7
Химический состав и свойства перекачиваемых сред
| Показатель | Система нефтесбора | Система ППД |
| рН | 6,25 | 6,20 |
| Cl-, мг/л | 158596,50 | 161280,00 |
| SO42-, мг/л | 523,17 | 407,50 |
| Ca2+, мг/л | 10566,67 | 10900,00 |
| Mg2+, мг/л | 3485,87 | 2979,20 |
| K++Na+, мг/л | 83872,26 | 84997,04 |
| HCO3-, мг/л | 162,67 | 155,55 |
| Общая минерализация, мг/л | 257207,14 | 260719,29 |
| Н2S, мг/л | 7,11 | 19,55 |
| O2, мг/л | 0,07 | 0,10 |
| CO2, мг/л | 0,86 | 1,28 |
| Удельный вес | 1,18 | 1,18 |
| Сухой остаток, мг/л | 293400,00 | 301490,00 |
Это подтверждается результатами ревизии образцов-свидетелей, находившихся в водонефтяной эмульсии системы нефтесбора в течение 40 суток.
В ходе осмотра образцов-свидетелей коррозионных повреждений металла не выявлено (рис. 16). Образцы покрыты темной сплошной пленкой, характерной для троилита и пирита.
1 2 3
Рис. 16 - Внешний вид образцов-свидетелей до (1) и после экспозиции в водонефтяной эмульсии (2) и в модельной среде NACE (3) в течение 40 суток
Низкое содержание сероводорода в средах Вятской площади можно связать с их высокой минерализацией (до 260 г/л, табл. 7), уменьшающей его растворимость.
Анализ химического состава коррозионных сред, проведенный на Вятской площади Арланского месторождения, показал значительное содержание в них ионов хлора (около 160 г/л), которые при такой концентрации могут ингибировать коррозию даже при образовании на поверхности металла рыхлой пленки полисульфидов железа (за счет блокирования активных участков поверхности).
На Вятской площади содержание кислорода в воде незначительно (от 0,07 до 0,1 мг/л), вследствие чего он не может вызвать активное усиление коррозии. Низкое содержание кислорода в воде можно связать с отсутствием подпитки последней пресными водами (за исключением канализационных стоков) и других его источников.
Коррозионная среда Вятской площади Арланского месторождения содержит большое количество растворенных солей, которые также влияют на скорость коррозии. В пластовых и сточных водах Вятской площади количество углекислоты незначительно, и оно не приводит к ускорению коррозии.
2. Установки магнитной обработки жидкости УМЖ для промысловых трубопроводных систем
Установка для магнитной обработки промысловой жидкости, перекачиваемой по промысловым трубопроводам представляет собой трубу требуемого диаметра (Dустановки=Dтрубопровода), на внутренней поверхности которой находятся постоянные магниты. Магниты располагаются вдоль трубы, образуя ряд контуров по диаметру. На распорных пластинах смонтирован магнитопровод, на котором также закреплены постоянные магниты. Внутренняя часть установки УМЖ покрыта антикоррозионной композицией.
Примером такой установки служит установка для магнитной обработки пластовой воды горизонта "Сеноман" Южно-Ягунского месторождения (БКНС-5) (рис. 17).
Рабочие параметры низконапорного водовода: наружный диаметр трубы 219х16 мм, длина 200 м, объем перекачиваемой воды 200 м3/час. Длина установки 0,9 м; магниты располагаются по длине установки одинаковыми полюсами (постоянное магнитное поле); на магнитопроводе магниты направлены противоположными полюсами. Таким образом, линии магнитного поля направлены перпендикулярно обрабатываемому потоку (рис. 18). Напряженность магнитного поля в центре зазора 27 кА/м (рис. 19).
 |  |
Рис. 17 - Установка УМЖ-219 для магнитной обработки пластовой воды Южно-Ягунского месторождения
Рис. 18 - Схема расположения магнитов установки УМЖ-219
 а) 1 - магнитопровод; 2 - внешняя труба; 3 - постоянные магниты |  б) 1 - в разрезе А-А; 2 - в разрезе Б-Б |
Рис. 19 - Схема магнитной установки УМЖ-219 (а); величина и форма изменения напряженности магнитного поля (б)
Для больших диаметров трубопроводов (273-325 мм) установки для магнитной обработки имеют другой вид, как, например, для обработки сточной воды Южно-Ягунского месторождения (БКНС-3) (рис. 20).
Низконапорный водовод имеет наружный диаметр 325х6 мм, длину 1600 м, объем перекачиваемой воды 240-300 м3/час.
В этом случае для достижения требуемой напряженности и частоты магнитного поля постоянные магниты располагаются вдоль трубы так, как показано на рис. 21 (переменное магнитное поле).
Длина установки 0,75 м. Максимальная напряженность магнитного поля в центре зазора 45 кА/м (рис. 22).
 |  |
Рис. 20 - Установка для магнитной обработки сточной воды Южно-Ягунского месторождения (БКНС-3)
Рис. 21 - Схема расположения магнитов в установке УМЖ-(273-325)
 а) 1 - магнитопровод; 2 - внутренняя труба;3 - внешняя труба; 4 - постоянные магниты |  б) 1 - в разрезе А-А; 2 - в разрезе Б-Б |
Рис. 22 - Вид магнитной установки УМЖ-325 (а); величина и форма изменения напряженности магнитного поля для установки (б)
Расчет и технологические особенности изготовления установок УМЖ.
Для конструирования магнитных установок на постоянных магнитах предложен следующий концептуальный подход: с использованием экспериментального стенда производится подбор оптимальных параметров магнитного поля (напряженность, амплитудно-частотная характеристика), при которых происходит максимальное снижение коррозионной активности или изменение реологических свойств жидкостей; на основании данных параметров с использованием специальной программы на ПЭВМ производится расчет и конструирование установок на постоянных магнитах. Программа для расчета разработана совместно с В.И. Максимочкиным. При расчете учитываются параметры используемого трубопровода, режим течения жидкости, давление и температура в трубопроводе. В разрабатываемых установках на каждое поперечное сечение движущегося по трубопроводу потока жидкости происходит воздействие магнитного поля от последовательно расположенных постоянных магнитов в точности повторяющее характеристики, полученные на лабораторной установке и оптимальные для обрабатываемого продукта.
Магнитная обработка может осуществляться магнитным полем различной частоты. Установки УМЖ позволяют создавать магнитное поле частотой до 50 Гц, так как его можно создать постоянными магнитами:
, где Q - расход перекачиваемой жидкости, м3/час; d - внутренний диаметр трубопровода, м; S - минимальное расстояние между центрами магнитов 
, м; dм - диаметр магнита, м. При создании переменного магнитного поля частотой более 50 Гц возникают сложности, требуются высокие скорости потока либо снижение напряженности магнитного поля из-за необходимости применения магнитов малого размера. Если отдельно взятый объем жидкости перемещать вдоль расположенных определенным образом постоянных магнитов, то поток жидкости будет находиться под воздействием магнитного поля, параметры которого зависят от скорости движения потока, параметров магнитов, их формы и расположения в пространстве. При этом можно создать условия, когда поток будет обрабатываться постоянным или переменным магнитным полем с заданными параметрами.