5 Опрессовка трубопроводов

Все промысловые трубопроводы, уложенные в траншеи или проходящие по поверхности земли, подвергают гидравлическому испытанию (опрессовке).

Цели гидравлических испытаний трубопроводов – проверка на герметичность сварных (или резьбовых) соединений и испытание на механическую прочность.

Гидравлическое испытание на герметичность и прочность тру­бопровода осуществляется следующим образом: на трубопроводе с обоих концов устанавливаются (привариваются) глухие заглуш­ки с краниками для выпуска воздуха, после чего трубопровод заполняется без давления водой. К заполненному водой трубопро­воду подсоединяют насос (обычно поршневой) и создают необхо­димое давление, которое выдерживают в течение 30 мин. Если за это время давление в трубопроводе не снизилось или снизилось на 0,05 МПа, то трубопровод считается герметичным. Необходимое давление опрессовки должно превышать в 1,5 раза рабочее.

6 Мероприятия по защите трубопроводов от коррозии

6.1 Коррозия наружной и внутренней поверхности труб

Срок службы и надежность работы промысловых трубопрово­дов во многом определяются степенью защиты их от постепенного самопроизвольного разрушения при взаимодействии с внешней и внутренней средой.

Процесс разрушения трубопроводов под воздействием внешней окружающей (породы почвы – песок, глина, суглинок) и внутрен­ней (пластовая вода, эмульсия, нефти, содержащие сероводород) среды называется коррозией.

Среда, в которой трубопровод подвергается коррозии, назы­вается коррозионной или агрессивной.

По характеру взаимодействия металла труб со средой разли­чают два основных типа коррозии: химическую и электрохимиче­скую.

Химической коррозией называется процесс разрушения всей поверхности металла при его контакте с химически агрессивным агентом, при этом он не сопровождается возникновением и про­хождением по металлу электрического тока. Примером химиче­ской коррозии может служить разрушение внутренней поверхно­сти резервуара или трубопровода при хранении или перекачке сернистых нефтей, которые при контакте с металлом приводят его к разрушению.

Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения ме­талла, сопровождающийся образованием и прохождением элект­рического тока. При электрохимической коррозии в отличие от химической, на поверхности металла образуется не сплошное, а местное повреждение в виде пятен и раковин (каверн) большой глубины (рисунок 30, а).

Сущность электрохимической коррозии заключается в том, что в результате взаимодействия металла с окружающей средой (почвой, водой) происходит растворение и разрушение металла, сопровождающееся прохождением электрического тока.

Рисунок 30 – Электрохимическая коррозия:

а – схема разрушения стенки трубы:

А – анодные участки трубы; К – катодные участки трубы;

б – интенсивность коррозии металла в зависимости от величины рН раствора (почвы)

и содержания в них растворенного кислорода;

1 – большое содержание О₂; 2 – среднее содержание О₂; 3 – малое содержание О₂; 4 – отсутствие в воде О₂

При соприкосновении с полярной водой поверхностные атомы металла подвергаются воздействию силового поля молекул воды, которые благодаря своему малому размеру, как бы внедряются в кристаллическую решетку твердого тела. Это взаимодействие, которое принято называть гидратацией, может быть настолько сильным, что происходит ослабление связи атома металла со своими внешними электронами и ион металла (Fe²⁺) получает возможность покинуть узел кристаллической решетки и перейти в воду. Так образуется ион (катион), несущий положительный заряд Fe ²⁺. Перешедший в раствор ион гидратируется, т. е. окружает себя молекулами воды, при этом на поверхности металла остают­ся освобождающиеся электроны 2е, перемещаемые по металлу к: катодным участкам К. На катодных участках эти электроны вза­имодействуют с кислородом и в результате его ионизации проис­ходит образование гидроксильной группы ОН^–

2е + ¹/₂О₂ + Н₂О = 2ОН^–.

Переходящие в раствор на анодных участках А катионы Fe²⁺, а на катодных участках К гидроксильные ионы ОН^– взаимодействуют в pacтвope с образованием закиси железа

Fe²⁺ + 2ОН^– = Fe(ОН)₂.

При наличии в воде или почве свободного кислорода закись железа окисляется в гидрат окиси железа

О₂ + 4Fe (ОН)₂ + 2Н₂О = 4Fe (ОH)₃↓,

который выпадает в виде осадка.

Так происходит электрохимическая коррозия труб, а также любого другого оборудования.

Из химии известно, что при рН < 7 воду (почву) считают кис­лой; при рН = 7 – нейтральной и при рН > 7 – щелочной. В кис­лых водах присутствуют, как правило, соли железа, а в щелочных – сода (рисунок 30, б).

Основная причина, вызывающая коррозионное разрушение внутренней поверхности металлов, – наличие в транспортируемой или хранимой среде воды, солей и агрессивных газов. После подготовки нефти и газа на промыслах (удаление механических примесей, солей, сероводорода, углекислого газа и т.д.) в них остается значительное количество указанных компонентов. Растворенные в воде соли и газы образуют электролит, вызывающий коррозию металлического оборудования, которое применяется при транспортировке и хранении нефти.

Кроме коррозии металлов указанных видов, в нефтегазоводосборной системе трубопроводов может возникать биокоррозия, электрокоррозия под воздействием блуждающих токов, обусловленных утечками их с рельсов электрифицированного транспорта.

Биокоррозия трубопроводов вызывается активной жизнедея­тельностью микроорганизмов. В настоящее время биокоррозии уделяется огромное внимание, так как на долю ее приходится зна­чительное число коррозионных разрушений эксплуатационных колонн скважин нефтяных и газовых месторождений.

Различают анаэробные бактерии, жизнедеятельность которых может протекать при отсутствии кислорода, и аэробные – только в присутствии кислорода.

В природе наиболее широко распространены сульфатовосстанавливающие анаэробные бактерии, обычно обитающие в сточных водах, нефтяных скважинах и продуктивных горизонтах. Наиболее благоприятной средой для развития этих бактерий являются во­ды продуктивных горизонтов нефтяных месторождений с рН = 5÷9 при температурах 25÷55 °С. В результате жизнедея­тельности сульфатовосстанавливающих бактерий образуется серо­водород, который, соединяясь с железом, образует сульфиды же­леза, выпадающие в осадок.

4Fe₂ + 12H₂S + 3O₂ = 4Fe₂S₃↓ + 12H₂O