Протекторная защита для борьбы с коррозией внутрискважинного оборудования

В условиях разработки месторождений Западной Сибири в процессе эксплуатации скважин с разной степенью интенсивности проявляются разные виды осложнений. В большей степени на работу скважин, оборудованных ЭЦН, к примеру, месторождений Нижневартовского региона, влияют вынос механических примесей, солеотложения, выпадение асфальто-смолистых-парафиновых отложений (АСПО), но в последнее время больше проявляется коррозия погружного внутрискважинного оборудования.

Фонд скважин месторождений региона разбит на категории, в зависимости от осложняющих факторов. Каждой категории присущи свои способы борьбы или способы снижения влияния осложнений на работу внутрискважинного оборудования [ 1 ] .

Проблема борьбы с коррозией особенно актуальна в связи с высокой обводненностью, коррозивностью пластовых жидкостей, обусловленной минерализацией технологических сред и наличием кислых примесей (H 2 S,CO 2 ). Кроме того, на процесс коррозии влияет длительная эксплуатация скважин, трубопроводов, соответственно, это вызывает износ оборудования и дальнейший рост частоты нарушений. Среди коррозионных повреждений внутрискважинного оборудования на Самотлорском, Ван-Еганском, Хохряковском, Ер-шовском месторождениях чаще встречаются локальная коррозия внутренней и внешней поверхности НКТ, наружной поверхности УЭЦН, рабочих органов ЭЦН, металлической оболочки кабеля, обсадной колонны. При эксплуатации скважин со временем агрессивность пластовой жидкости на месторождениях возрастает, вызывает коррозию наземного и подземного оборудования, а экономические показатели ухудшаются, в итоге эксплуатация ряда скважин становится нерентабельной. Почти 80% ущерба от коррозии подземного оборудования приходится на списание НКТ из-за данного фактора. На втором месте идут убытки от отказов УЭЦН, вызванных непосредственно сквозной коррозией ПЭД и ЭЦН. Далее следуют убытки от списания кабеля [ 2, 3 ] .

Применяется множество методов и технологий по защите наземного и подземного оборудования от коррозии, включая протекторную защиту. Протекторная защита в качестве метода защиты от коррозии известна давно и в настоящее время уже внедрена на скважинах многих компаний. Разработаны исследователями разные технологии протекторной защиты от коррозии и разные типы по назначению в зависимости от составляющих сплавов. Для комплексной защиты УЭЦН часто применяют алюминиево-магниевые протекторы. Обычно при эксплуатации основными местами локализации коррозионных повреждений подземного оборудования УЭЦН становятся корпуса ПЭД, протекторы, газосепараторы и корпус ЭЦН. Это объясняется тем, что ПЭД и гидрозащита интенсивно омываются пластовой жидкостью – электролитом, тогда как ее движение в области ЭЦН и газосепаратора отличается меньшей активностью. Протекторная защита поляризует сталь до безопасного потенциала, за счет самоокисления («растворения») и в конечном итоге снижает активность коррозии основного насосного оборудования.

Для защиты от электрохимической коррозии стальных конструкций (ПЭД, УЭЦН), применяются погружные протекторы, изготавливаемые из марки сплава Ак5M2 (ГОСТ 1583-93). Процесс защиты основан на превращении анодной зоны ПЭД в катодную посредством установки в хвостовике ПЭД протектора, выполненного из сплавов цветных металлов, при этом анодом становится погружной протектор, который отвлекает на себя процесс электрохимической коррозии. Конструктивно погружной протектор представляет собой трубу (тело протектора) из сплава марки Ак5М2, внутри которого находится сердечник (Ст3) с резьбой. Протекторы выпускаются 2-х видов длиной 1 м и 2.5 м.

Нашли применение на месторождениях погружные протекторы марки сплава Ац5М5, предназначеные для защиты от коррозии нефтепогружного оборудова ния в среде с повышенным содержанием углекислого газа и сероводорода: погружных электродвигателей ПЭД, погружных центробежных насосов УЭЦН, насосно-компрессорных труб (НКТ), муфт НКТ и т.п. Протектор изготовлен из алюминиевого сплава с добавлением магния и цинка, что обеспечивает его оптимальную работу в агрессивной среде. Сердечник протектора выполнен из стали марки Ст-3 диаметром 2050 мм, имеет резьбу и используется для различных диаметров труб НКТ. Протектор за счет ребер, дополнительно, является центратором, предотвращающим механические повреждения УЭЦН при спуске в скважину [ 1, 3 ] .

Для защиты от коррозии насосно-компресорных труб применяются протекторы типа ВПК 60, ВПК 73, ВПК 89. Принцип защиты НКТ заключается в следующем, по всей ее длине устанавливают анодные элементы из материала, имеющего более высокий электрохимический потенциал по отношению к материалу колонны НКТ. Анодный элемент – металлический протектор, выполнен в виде полого цилиндра и имеет в верхней части пояс, выступающий относительно внешней образующей цилиндра. Протектор поясом устанавливают в зазоре между трубами с возможностью обеспечения электрического контакта. Внут-ритрубный протектор защиты от коррозии (ВПК) предназначен для снижения скорости коррозии в основном лифтовых соединениях НКТ, где в обычных условиях коррозия проявляется наиболее интенсивно. Процесс основан на превращении анодной зоны муф- товых соединений в катодную, посредством установки в муфтовых соединениях протекторов, выполненных из сплавов цветных металлов, при этом анодом становятся протекторы, которые отвлекают на себя процесс электрохимической коррозии. Протекторы данной конструкции устанавливаются в зоне муфтовых соединений НКТ при спуске колонны. Проведены опытнопромышленные испытания протекторов коррозии компанией ООО «Геопромысловые новации» на скважинах Самотлорского месторождения. С этой целью были подобраны и оборудованы ВПК в 7 скважинах УЭЦН (5 скважин в НП-7 и 2 скважины в НП-5). Протекторы от коррозии устанавливались по всей длине подъемного лифта (в каждом муфтовом соединении). В результате испытаний средняя наработка по ЭЦН увеличилась с 154 суток до 338 (в 2,1 раза). Наработка НКТ без покрытия увеличилась с 254 суток до 485 суток (в 1,9 раза).

Выводы и предложения:

• 1.    Проблема борьбы с коррозией при эксплуатации скважин особенно актуальна в связи с высокой обводненностью, коррозивностью пластовых жидкостей и наличием кислых примесей.

• 2.    Разработаны исследователями разные технологии протекторной защиты от коррозии и разные типы по назначению. Принцип действия протекторной защиты заключается в создании защитного потенциала при протекании тока в гальванической паре «Сооружение – Протектор».

• 3.    Способ защиты НКТ внутритрубными протекторами коррозии ВПК является эффективным и дешевым способом защиты НКТ от электрохимической коррозии.