Вплив пластових вод та гідратоутворення на корозію промислових трубопроводів

Abstract

Розроблено методику фізичного моделювання виливу газогідратів на матеріал трубопроводу за експлуатаційних термобаричних умов та сконструйовано дослідну установку. На основі об’єднання підходів норвезького стандарту NORSORK та групи вчених на чолі з Мохуалдіном розроблено математичну модель внутрішньотрубної корозії з урахуванням гідратоутворення. За результатами корозійно-механічних випробовувань вперше встановлено закономірності спільної дії механічних напружень, концентрації хлоридів та гідратоутворення на швидкість та локалізацію корозійних процесів. Розраховано коефіцієнти впливу гідратоутворення для загальної та локальної корозії, які становлять 1,13 та 1,32 відповідно, що підтверджує гіпотезу про інтенсифікацію локальної корозії внаслідок гідратоутворення. Проведено втомні випробовування матеріалу трубопроводу після витримки у газогідраті за двома схемами та показано істотний вплив газогідратів на довговічність сталі трубопроводу. Зменшення довговічності сягає 1,7 разів.

Проведен критический анализ отечественных и зарубежных источников по проблеме коррозионных поражений на внутренней поверхности трубопровода. Выделен ряд основных видов коррозии трубопроводной стали (точечной, щелевой, кавитационной, эрозионной, общей коррозии). Основное внимание уделено описанию газовых гидратов, как корродирующего фактора трубопровода. Сконструирована установка и экспериментально проверена её работа для синтеза газовых гидратов на поверхности образцов-моделей материала трубопровода на основе «реактора» разработанного специалистами ПНТУ им. Кондратюка. По результатам анализа пластовых вод исследуемых месторождений установлено, что основным коррозионим компонентом является растворимые хлориды. Предложено для коррозионных и коррозионно-механических испытаний 8 модельных сред. Описаны основные положения по моделированию коррозии труб под действием газовых гидратов. Проведена оценка влияния концентрации напряжений в зависимости от дефектов внутренней стенки трубы, и перечислено номинальные локальные напряжения в стенке трубопровода. Нами предлагается разработка эмпирической модели расчета скорости коррозии, где газовый гидрат рассматривается в качестве корродирующего агента. В модели рассматривались трубопроводы из углеродистой стати, по которым транспортируется природный газ .при различных показателях температуры, давления, указателя pH. На основе объединения подходов норвежского стандарта NORSORK и группы ученых во главе с Мохуалдином разработана математическая модель внутритрубной коррозии с учетом гидратообразования. По данным годовых колебаний температуры воздуха проведено математическое моделирование распределения температуры почвы по глубине для прогнозирования промерзания почвы по регионам.

The method of physical modeling of the influence of gas hydrates on the material of the pipeline under the operating thermobaric conditions has been developed and a pilot plant has been created. Based on the combination of Norwegian NORSORK approaches and a group of scientists led by Mohualdin, a mathematical model of intrauterine corrosion was developed based on hydrate formation. According to the results of corrosion- mechanical tests for the first time the laws of joint action of mechanical stresses, concentration of chlorides and hydrate formation on the speed and localization of corrosion processes have been established. The coefficients of the influence of hydrating on general and local corrosion are calculated, which make up 1,13 and 1,32 respectively, which confirms the hypothesis of intensification of local corrosion as a result of hydration formation. Volumetric tests of the pipeline material after exposure in gas hydrate in two circuits have been carried out and the significant effect of gas hydrates on the durability of steel pipelines has been demonstrated. Reduced duration reaches 1.7 times.