Исследование осадков при оценке причин коррозии на газовых объектах

Для контроля агрессивности эксплуатационных условий нефтегазовых объектов и обеспечения их безопасной и надежной работы применяют различные методы коррозионного мониторинга. Один из них — анализ образующихся продуктов коррозии и других осадков и отложений для получения данных об их составе. В работе представлены результаты исследования осадков при определении механизмов и причин возникновения коррозионных процессов с последующей выработкой мер по устранению факторов их развития. Исследовали состав осадков, образующихся на объектах газового комплекса. Неорганические соединения и элементный состав анализировали методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии. Выявлено, что в составе осадков присутствует элементарная сера, свидетельствующая о наличии в системе опасных серосодержащих соединений (например, H₂S). С помощью ИК-спектроскопии и хроматомасс-спектрометрии определены органические составляющие осадков, образующихся при приготовлении раствора ингибитора коррозии в метаноле. Показано, что причина их образования — присутствие в растворе нефтяных углеводородов. При анализе осадков, формирующихся внутри трубы для транспортировки воды, установлено, что в их состав входят оксиды и гидроксиоксиды железа. Вместе с тем в местах сквозного дефекта на наружной поверхности трубы образуются продукты коррозии, состоящие из гидроксидов Fe(II) или Fe(III) с прослойками анионов и молекул воды — так называемая «зеленая ржавчина». Нестойкие в условиях эксплуатации такие осадки не способны обеспечить защиту стальной поверхности от коррозии. Полученные результаты могут быть использованы при проведении коррозионного мониторинга на газовых объектах для идентификации факторов коррозии, влияющих на образование осадков и отложений.

1. Вагапов Р. К. Коррозионное разрушение стального оборудования и трубопроводов на объектах газовых месторождений в присутствии агрессивных компонентов / Технология металлов. 2021. № 3. С. 47 – 54. DOI: 10.31044/1684-2499-2021-0-3-47-54

2. Rajendran V., Prathuru A., Fernandez C., Faisal N. Corrosion monitoring at the interface using sensors and advanced sensing materials: methods, challenges and opportunities / Corrosion Engineering, Science and Technology. 2023. Vol. 58. N 3. P. 281 – 321. DOI: 10.1080/1478422X.2023.2180195

3. Вагапов Р. К., Ибатуллин К. А., Ярковой В. В. Сравнение инструментальных методов коррозионного мониторинга для условий объектов переработки углеводородов / Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2022. № 4. С. 38 – 41.

4. Артеменков В. Ю., Корякин А. Ю., Дикамов Д. В. и др. Организация коррозионного мониторинга на объектах второго участка Ачимовских отложений Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения / Газовая промышленность. 2017. Т. 754. С. 74 – 79.

5. Кантюков Р. Р., Запевалов Д. Н., Вагапов Р. К., Ибатуллин К. А. Сравнительный анализ основных методов коррозионного мониторинга объектов добычи углеводородов / Наука и техника в газовой промышленности. 2022. Т. 91. № 3. С. 45 – 55.

6. Кобычев В. Ф., Игнатов И. В., Шустов И. Н. и др. Совершенствование системы коррозионного мониторинга объектов добычи углеводородов Ачимовских отложений / Нефтепромысловое дело. 2022. Т. 639. № 3. С. 54 – 61. DOI: 10.33285/0207-2351-2022-3(639)-54-61

7. Слугин П. П., Ягафаров И. Р., Запевалов Д. Н. и др. Анализ коррозионных факторов воздействия промысловых сред газосборного коллектора по сравнительным результатам комплекса данных (на примере объектов Ачимовских отложений Уренгойского НГКМ) / Наука и техника в газовой промышленности. 2022. Т. 92. № 4. С. 44 – 51.

8. Кунаев Р. У., Глухова И. О., Патрушев М. Г. и др. Идентификация высокомолекулярных нафтеновых кислот в нефти и способы управления отложениями их кальциевых солей на платформах проекта «Сахалин-2» / Нефтяное хозяйство. 2023. № 3. С. 89 – 94. DOI: 10.24887/0028-2448-2023-3-89-94

9. Федоров И. И., Беркович К. В., Вандышева Е. С. и др. Исследование нетипичных сероорганических отложений в теплообменном оборудовании установок первичной переработки нефти / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 9. С. 42 – 46. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-42-46

10. Кладова А. В., Шамсутдинова Е. В. Идентификация проб отложений, образующихся в скважинном оборудовании / Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. 2021. Т. 351. № 3. С. 33 – 35. DOI: 10.33285/2413-5011-2021-3(351)-33-35

11. Kamal M., Hussein I., Mahmoud M., et al. Oilfield scale formation and chemical removal: а review / Journal of Petroleum Science and Engineering. 2018. Vol. 171. P. 127 – 139. DOI: 10.1016/j.petrol.2018.07.037

12. Maurice V., Marcus Ph. Progress in corrosion science at atomic and nanometric scales / Progress in Materials Science. 2018. Vol. 95. P. 132 – 171. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.03.001

13. Пыцкий И. С., Кузнецова Е. С., Буряк А. К. Имиджинг поверхности в прикладных исследованиях / Журнал физической химии. 2022. Т. 96. № 10. С. 1499 – 1505. DOI: 10.31857/S0044453722100260

14. Demoz A., Papavinasam S., Omotoso O., et al. Effect of Field Operational Variables on Internal Pitting Corrosion of Oil and Gas Pipelines / Corrosion. 2009. Vol. 65. N 11. P. 741 – 747. DOI: 10.5006/1.3319100

15. Вагапов Р. К., Михалкина О. Г. Исследование продуктов углекислотной коррозии методом рентгеновской дифракции / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2022. Т. 88. № 9. С. 35 – 41. DOI: 10.26896/1028-6861-2022-88-9-35-41

16. Dong B., Liu W., Zhang Y., et al. Comparison of the characteristics of corrosion scales covering 3Cr steel and X60 steel in CO2-H2S coexistence environment / Journal of Natural Gas Science and Engineering. 2020. Vol. 80. Art. 103371. DOI: 10.1016/j.pmatsci.2018.03.001

17. Ракитин А. Р., Боженкова Г. С., Киселев С. А. и др. Инфракрасная спектроскопия для контроля качества ингибиторов коррозии / Нефтепромысловое дело. 2022. Т. 647. № 11. С. 69 – 76. DOI: 10.33285/0207-2351-2022-11(647)-69-76

18. Шарафиева Р. Р., Умарова Н. Н., Сопин В. Ф. Применение методов ИК-спектроскопии и хемометрики в анализе имидазолинов / Вестник Технологического университета. 2023. Т. 26. № 6. С. 62 – 65. DOI: 10.55421/1998-7072_2023_26_6_62

19. Буряк А. К., Платонова Н. П., Пыцкий И. С., Ульянов А. В. Масс-спектрометрия для исследования коррозионных процессов на поверхностях конструкционных материалов / Аналитика. 2019. Т. 9. № 2. С. 126 – 135. DOI: 10.22184/2227-572X.2019.09.2.126.135

20. Кантюков Р. Р., Запевалов Д. Н., Вагапов Р. К. Системный подход к обеспечению технологической и коррозионной безопасности на объектах переработки углеводородного сырья / Коррозия: материалы, защита. 2022. № 6. С. 19 – 28. DOI: 10.31044/1813-7016-2022-0-6-19-28

21. Engel D., Northrop P. Manage contaminants in amine treating units. Part 2. Rich amine filtration, inlet separation and amine foaming / Hydrocarbon Processing. 2018. Vol. 97. N 7. P. 41 – 45.

22. Yong A., Obanijesu E. Influence of natural gas production chemicals on scale production in MEG regeneration systems / Chem. Eng. Science. 2015. Vol. 130. P. 172 – 182. DOI: 10.1016/j.ces.2015.03.037

23. Колосов В. М., Власова Г. В., Пивоварова Н. А., Неупокоев В. А. Проблемы образования отложений в технологическом оборудовании при переработке газового конденсата / Газовая промышленность. 2019. Т. 781. № 3. С. 73 – 82.

24. Завьялов В. В. Особенности коррозионного разрушения газопроводов, предназначенных для сбора и транспорта попутного нефтяного газа / Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. 2019. № 3. С. 70 – 75. DOI: 10.5510/OGP20190300399

25. Yao W., Zhang J., Gu K., et al. Synthesis, characterization and performances of green rusts for water decontamination: а review / Environmental Pollution. 2022. Vol. 304. Art. 119205. DOI: 10.1016/j.envpol.2022.119205

26. Zhang H., Liu D., Zhao L., et al. Review on corrosion and corrosion scale formation upon unlined cast iron pipes in drinking water distribution systems / Journal of Environmental Sciences. 2022. Vol. 117. P. 173 – 189. DOI: 10.1016/j.jes.2022.04.024

27. Świetlik J., Raczyk-Stanisławiak U., Piszora P., Nawrocki J. Corrosion in drinking water pipes: The importance of green rusts / Water Research. 2012. Vol. 46. N 1. P. 1 – 10. DOI: 10.1016/j.watres.2011.10.006

28. Aissa R., Francois M., Ruby Ch., et al. Formation and crystallographical structure of hydroxysulphate and hydroxycarbonate green rusts synthetised by coprecipitation / Journal of Physics and Chemistry of Solids. 2006. Vol. 130. N 5 – 6. P. 1016 – 1019. DOI: 10.1016/j.jpcs.2006.01.020

29. Refait Ph., Abdelmoula M., Génin J.-M. Mechanisms of formation and structure of green rust one in aqueous corrosion of iron in the presence of chloride ions / Corrosion Science. 1998. Vol. 40. N 9. P. 1547 – 1560. DOI: 10.1016/S0010-938X(98)00066-3

30. Usman M., Byrne J., Chaudhary A., et al. Magnetite and green rust: synthesis, properties, and environmental applications of mixed-valent iron minerals / Chemical Reviews. 2018. Vol. 118. N 7. P. 3251 – 3304. DOI: 10.1021/acs.chemrev.7b00224

31. Бурлов В. В., Алцыбеева А. И., Кузинова Т. М. Система защиты от коррозии оборудования переработки нефти. — СПб.: Профессия, 2015. — 336 с.