Эффективная защита насосно-компрессорных труб и погружного оборудования для добычи нефти от сероводородной коррозии, асфальто-смоло-парафиновых отложений, солеотложений и гидроабразивного износа
Факторов влияющих на работу установок электрических центробежных насосных (УЭЦН) и колонн насосно-компрессорных труб (НКТ) очень много: начиная от конструкций скважины и насоса, и заканчивая процессами проходящих в самом пласте. Совокупность всех осложнений приводит к резкому снижению эффективности работы УЭЦН. В связи с этим становятся актуальными разработки направленные на повышение показателей эффективности работы насосного оборудования и НКТ.
К основным осложняющим факторам, приводящим к снижению эффективности работы УЭЦН и НКТ можно отнести: вода, газ, отложение солей и асфальто-смоло-парафиновых отложений (АСПО), наличие механических примесей в добываемой из пласта жидкости и др.
Появление высокоминерализованной пластовой воды приводит к сильной коррозии и активному солеотложению в органах насоса. Это связано с высокой коррозионной активностью пластовой воды. Сочетание воздействия высокоминерализованной воды и электрического тока приводят к возникновению электрохимической коррозии металла. Наиболее сильно данная проблема обостряется при повышенном содержании в пластовой жидкости сероводорода. Специалисты ООО «ПЛАЗМА» и ООО «Альметьевского Центра Износостойких и Коррозионностойких Покрытий» (ООО «АЦИКП») разработали и освоили промышленное производство специализированных защитных покрытий Super Stainless для защиты от коррозии и износа наружных поверхностей УЭЦН и НКТ. Коррозионно-износостойкое покрытие Super Stainless защищено Российским патентом на изобретение. Применение указанного покрытия обеспечивает высокоэффективную защиту от коррозии в высоко агрессивных средах, в том числе от сероводородной коррозии. Металлическое покрытие Super Stainless наносится на наружные поверхности корпусов насосов, гидрозащиты, электродвигателей, насосно-компрессорных труб и др. Работы по нанесению покрытий производятся в заводских условиях методом высокоскоростного газотермического напыления HVAF (система пропан – воздух). В процессе нанесения покрытия осуществляется специальная дополнительная активация поверхности обрабатываемого изделия, которая обеспечивает гарантированно высокую адгезию покрытия – более 80 МПа. При нанесении покрытия поверхность изделия нагревается в пределах 50 – 180 оС. Применение специальных технологических мер позволяет в ряде случаев снизить верхний предел нагрева до 120 - 150 оС. Это в свою очередь обеспечивает возможность нанесения покрытий в процессе ремонта электродвигателей и насосов. Необходимо отметить, что покрытие обладает очень высокими защитными свойствами и исключительной стабильностью эксплуатационных характеристик. За весь период промышленной эксплуатации покрытия Super Stainless (с конца 2004г.) на данное покрытие не было получено ни единой претензии (ни устной, ни письменной). С середины 2006г. ООО «ПЛАЗМА» проводит промысловые испытания покрытия Super Stainless. В скважины, выведенные ранее из фонда по причине крайне низкой длительности межремонтного периода (21 день) из-за сероводородной коррозии, летом 2006г. было опущено погружное оборудование и НКТ с покрытием Super Stainless. До настоящего момента оборудование, находящееся под наблюдением работает в штатном режиме без единой остановки. Наблюдение продолжается. Особо следует отметить, что в процессе спуска оборудования не было обнаружено ни одного повреждения покрытий от воздействия ключа НКТ и губок зажимного механизма. В процессе спуска оборудования из-за трения спускаемых корпусов и НКТ покрытие также сохранило свою абсолютную герметичность, это достигается оптимальной микротвердостью покрытия (48-62 HRC) и его высокой эластичностью. Сравнительный анализ имеющихся на рынке подобного типа покрытий, показал, что эффективность покрытия Super Stainless в 3-5 раз выше, чем у аналогов. По результатам лабораторных и промысловых испытаний определена оптимальная толщина покрытия Super Stainless - 0,15мм.
Вторым, не менее важным направлением деятельности ООО «ПЛАЗМА» и ООО «АЦИКП» является борьба с асфальто-смоло-парафиновыми отложеними внутри НКТ. С этой целью разработано специальное композиционно-полимерное покрытие, имеющее гладкую стекловидную поверхность. Это полимерное покрытие помимо основной функции также обеспечивает антикоррозионную защиту. Произведен сравнительный анализ разработанного полимерного покрытия с известными покрытиями отечественного и импортного производства:
СБЭ-111 «Унипол» серии Г (производства ЗАО НПК КоррЗащита, Россия);
ЦИНОТАН (производства ЗАО НПП ВМП, Россия);
ЦИНОТЕРМ (производства ЗАО НПП ВМП, Россия);
ФЕРРОТАН (производства ЗАО НПП ВМП, Россия);
SF 30-7283/1 (производства Lankwitzer Lackfabrik GmbH & Co. KG, ЗАО НПП ВМП, ФРГ);
Сравнительный анализ показал значительное превосходство служебных свойств разработанного полимерного покрытия над известными покрытиями. Температурный интервал эксплуатации покрытия составляет от -50 до +150 Со. Адгезия покрытия составляет около 30 МПа. Время отвержения одного слоя – 24 часа. Покрытие характеризуется повышенной поверхностной твердостью, стойкостью к истиранию и растрескиванию. Покрытие обладает высокой стойкостью к агрессивным химическим средам.
В настоящее время проводятся промысловые испытания НКТ с разработанным полимерным покрытием. В результате испытаний будут получены количественные и качественные данные по снижению отложений парафинов в колоннах НКТ. Разработанное полимерное покрытие успешно прошло испытания на антикоррозионную защиту емкостей для хранения нефти и нефтепродуктов. Третьим важнейшим направлением деятельности коллективов ООО «ПЛАЗМА» и ООО «АЦИКП» является создание покрытий рабочих ступеней погружного оборудования. Разработано многофункциональное покрытие MicroCeramic, обеспечивающее комплекс свойств. Покрытие имеет очень низкую шероховатость поверхности и обладает антиадгезионными свойствами. Это существенно снижает асфальто-смоло-парафиновые отложения. Покрытие MicroCeramic надежно защищает рабочие органы насосного оборудования от отложения солей. Коррозионная стойкость покрытия очень высокая и сопоставима с высокохромистыми покрытиями.
В настоящее время производится доработка покрытия Micro Ceramic с целью придания ему повышенной стойкостью к абразивному износу и низкого коэффициента трения.