Введение к работе
Актуальность работы
В соответствии с Федеральным законом № І16-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 г. трубопроводы и технологическое оборудование, эксплуатируемые на промыслах нефти и газа, относятся к опасным производственным объектам.
Известно, что более 70 % коррозионных повреждений оборудования и коммуникаций в нефтегазовой отрасли вызывается микроорганизмами и, главным образом, сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ), создающими в результате своей жизнедеятельности коррозионно-активную среду. Процесс сульфатредукции, сопровождающийся ростом бактериальных клеток, начинается в пласте и продолжается в системах нефтесбора и подготовки нефти и газа. При этом, как правило, имеет место не равномерная, а локальная коррозия металла, которая особенно опасна, так как приводит к быстрым и непрогнозируемым отказам оборудования и трубопроводов.
В настоящее время масштабы аварийных ситуаций по причине коррозии нефтегазопромыслового оборудования таковы, что возникла острая необходимость принятия экстренных мер по ее предотвращению. Для повышения безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых месторождений в условиях микробиологической коррозии требуется комплекс мероприятий, направленных на создание условий, делающих невозможным размножение и жизнедеятельность СВБ.
Известно, что СВБ могут существовать в средах с разнообразными термобарическими условиями при рН от 4,15 до 9,92, но их жизнедеятельность ограничена высоким содержанием ионов Са + и Mg2+. Эти бактерии также весьма чувствительны к содержанию своих основных пищевых компонентов и, в первую очередь, к концентрации сульфат-ионов. Поэтому с целью повышения безопасности эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов, на металл которых воздействуют продукты метаболизма СВБ, особенно актуальным является применение методов, позволяющих значительно уменьшать концентрацию сульфат-ионов в промысловых средах.
4 Среди таких методов одним из наиболее перспективных, по нашему мнению,
является магнитогидродинамическая обработка (МГДО), обеспечивающая с
помощью несложных и недорогостоящих устройств на постоянных магнитах
существенное снижение содержания растворенных солей в промысловых
средах (показано ранее СЕ. Черепашкиным, А.Б. Лаптевым и Д.Е. Бугаем).
Успешное использование магнитного поля для снижения солеотложения
описано также в работах В.И. Классена, Е.Ф. Тебенихина и В.Ф. Очкова.
Цель работы
Создание метода расчета и конструирования устройств для проведения МГДО промысловых сред, позволяющей значительно снижать концентрацию растворенных в них сульфатов и, как следствие, подавлять жизнедеятельность СВБ, что обеспечивает повышение безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых промыслов.
В диссертации решались следующие основные задачи:
Разработка лабораторных методик и оборудования для исследования влияния МГДО потоков пластовых сред различного состава на кристаллизацию сульфатов в этих средах после проведения обработки.
Изучение влияния МГДО на концентрацию растворенных в водных средах сульфатов в зависимости от величины индукции магнитного поля, скорости течения сред и их минерализации.
Разработка научно обоснованного метода расчета и конструирования устройств для проведения МГДО пластовых сред, позволяющей подавлять жизнедеятельность СВБ.
Разработка методических указаний на изготовление и использование в нефтегазовой отрасли устройств для проведения МГДО пластовых сред с целью снижения их минерализации, подавления жизнедеятельности СВБ и внедрение этих устройств на конкретном промышленном объекте.
Научная новизна
1 Разработан метод существенного повышения безопасности эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов в условиях биозаражения промысловых сред, основанный на их МГДО и обеспечивающий
5 снижение концентрации растворенных сульфатов до значения 0,05 % масс,
при котором невозможна жизнедеятельность планктонных и адгезированных
форм СВБ и, как следствие этого, не возникает локальная коррозия металла.
2 Показано,'что совместное проведение МГДО и дозирования в промы
словую среду необходимого количества солей кальция позволяет контроли
ровать концентрацию растворенных в ней сульфатов и обеспечивает условия
для их наиболее эффективного удаления.
3 Установлено, что наибольшее влияние на снижение концентрации
сульфатов в промысловых средах при проведении их МГДО и дозирования
солей кальция оказывают количество каскадов источников магнитного поля
(ИМП), величина зазора между ИМП в каскаде, скорость потока и минерали
зация среды.
Практическая ценность
При участии соискателя в ООО «Научно-производственный центр «Знание» (г. Уфа) разработаны методические указания «Устройство для подавления жизнедеятельности СВБ путем МГДО жидкости с предварительным дозированием раствора СаСЬ». Промысловые испытания сконструированного в соответствии с этими указаниями устройства на водоводе системы поддержания пластового давления (ППД) филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Баш-нефть-Янаул» показали, что концентрация растворенных сульфат-ионов снизилась до 0,05 - 0,1 % масс, и, тем самым, была полностью предотвращена жизнедеятельность СВБ. Скорость коррозии гравиметрических образцов по истечении 30-ти суток после начала испытаний снизилась на 70 %, а локальная коррозия металла, вызываемая колониями СВБ, не наблюдалась.
Смонтированная в Уренгойском ГПУ ООО «Газпром добыча Уренгой» система дозирования солей кальция в сточные воды и их МГДО, разработанная при участии соискателя, позволила в течение двух месяцев снизить количество живых клеток СВБ с 103-104 до 0-10 шт. При этом скорость коррозии стали в закачиваемой воде уменьшилась на 60 %.
Апробация работы и публикация результатов
Основные результаты работы доложены и обсуждались на 7-ой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2007); учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2007» (г. Уфа, 2007); научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г. Уфа, 2008); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2008); научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» (г. Уфа, 2008); научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (г. Уфа, 2009).
По результатам работы опубликовано 11 научных трудов.
Объем и структура диссертации
Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Объем диссертации 139 страниц машинописного текста; приводится 13 таблиц, 17 иллюстраций, 3 приложения. Список литературы содержит 122 наименования.
