Технические науки / 8.Обработка материалов в машиностроении

к.т.н. Латыпов О.Р., к.т.н. Боев Е.В.

ФГБОУ ВПО «Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Исследование электрокинетиченского потенциала стали в нефтепромыслой среде

Нефтегазопромысловое оборудование работает в условиях постоянного контакта со средами, обладающими высокой коррозионной агрессивностью. Агрессивность коррозионной среды складывается из активности отдельных компонентов, таких как ионы солей, растворенные в среде газы, большое содержание механических примесей и т.п. Наличие таких компонентов часто способствует развитию локальных коррозионных процессов на металлической поверхности нефтегазопромыслового оборудования. Чаще всего оборудование подвержено язвенной, точечной и питтинговой коррозии. Разработка высокоэффективных методов для борьбы с коррозией нефтегазопромыслового оборудования является важной народнохозяйственной задачей.

Локальные коррозионные процессы сопровождаются изменением электродного потенциала на поверхности металла. Это приводит к прохождению электрохимических реакций: анодной реакции, которая способствует растворению металла и катодной реакции деполяризации – приводящей к ассимиляции электронов с поверхности металла. Причем на возможность протекания коррозионных процессов и их скорость в основном оказывает влияние величина стационарного потенциала металла, находящегося в промысловой среде. Экспериментально доказано, что величина электродного стационарного потенциала металла в различных средах постоянно изменяется [1]. Она в большей степени зависит от наличия тех или иных коррозионных компонентов в среде, которые вызывают изменение ее окислительно-восстановительной способности. Это можно наблюдать по изменению окислительно-восстановительного потенциала (ОВП) [2]. Взаимодействие поверхности металла со средой можно исследовать путем потенциостатических измерений коррозионного тока [3]. Для этого необходимо снять потенциостатические кривые – анодную и катодную, и определить значение стационарного потенциала на поверхности металла. Далее по кривым можно определить величины обратимых потенциалов стали для анодной и катодной реакций методом экстраполяции на коррозионных кривых или рассчитать теоретически по уравнению Нернста (1)

, (1),

где - стандартный потенциал железа;

R – газовая постоянная;

Т – абсолютная температура;

n – валентность;

F – число Фарадея;

- активность ионов Fe в приэлектродном слое электролита.

С помощью проведенных исследований определили значение стационарного потенциала в модельной пластовой среде. Его величина составила минус 350 мВ. Значение электрокинетического потенциала близко к значению электродного потенциала металла. При измерениях разность электрокинетического потенциала и стационарного потенциала составила 0,027 В. Методом экстраполяции потенциостатических кривых определили, что для прекращения коррозионных процессов достаточно сместить значение потенциал на 418 мВ в катодную область. Теоретические расчеты по формуле (1) подтвердили полученный результат, и показали, что величина обратимого потенциала анодной реакции должна составить минус 764 мВ. Таким образом, для предотвращения коррозионных процессов необходимо осуществить поляризации металлической поверхности на 415 мВ в катодную область.

Поляризацию металлической поверхности можно осуществить такими способами, как применение электрохимической защиты, введение в состав среды ингибиторов коррозии или восстановителей. Применение катодной защиты на внутренней поверхности нефтепромыслового оборудования достаточно трудоемко и малоэффективно, так как часто поток среды внутри оборудования имеет турбулентный режим течения и приводит к попеременному смачиванию. Использование ингибиторов коррозии можно вызвать загрязнение продукции. Подготовка среды путем добавления в нее восстановителей наиболее выгодна, так не вызывает ее загрязнение. Весьма сильные восстановители можно получить с помощью метода управления электрохимическими параметрами промысловых сред. С помощью разработанного метода можно настолько изменить значение ОВП подпиточной воды, чтобы после добавления ее к рабочей среде вызвать смещение электрокинетического потенциала поверхности металла нефтегазопромыслового оборудования до значений обратимого потенциала.

Литература:

1 I. Tlyavgulov Redistribution Of Electrostatic Charge In The Stabilization Of Oil-Water Emulsion / I. Tlyavgulov, O. Latypov, A. Tyusenkov // Materials of the Third International Student Scientific and Practical Conference «Oil and Gas Horizons 2011», Russia, Moscow: Gubkin Russian State University of Oil and Gas, 2011. P. 54.

2 Степанов Д.В. Стенд для управления электрохимическими параметрами промысловых сред/ Д.В. Степанов, О.Р. Латыпов, А.Б. Лаптев, Д.Е. Бугай // 64-я научно-техническая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых: сб. матер. конф.- Кн.1 / редкол. Ю.Г. Матвеев и др.- Уфа: Изд-во УГНТУ, 2013. – С. 219-220.

3 Бакирова Р.М. Потенциостат «757 VA COMPUTRACE» для электрохимических исследований коррозионных процессов / Р.М. Бакирова, О.Р. Латыпов, А.Б. Лаптев, Д.Е. Бугай // Материалы 57-й науч.-техн. конф. студентов, аспирантов и молодых ученых. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – С. 136.