Разрушение внутренних антикоррозионных полимерных покрытий нефтепромысловых труб при эксплуатации

Введение. Отказ оборудования — труб нефтепромыслового комплекса — по причине развития коррозионных процессов приводит к многочисленным убыткам, разрушению дорогостоящих комплектующих, нарушению работы технологических процессов и, как следствие, экологическому ущербу. Применение антикоррозионных покрытий в качестве внутренней защиты нефтепромысловых труб имеет много преимуществ и позволяет значительно снизить скорость коррозии, но не обеспечивает полного решения данной проблемы. По многочисленным причинам происходят разрушения внутренних антикоррозионных полимерных покрытий (ВАКПП). Недостаточно исследованными являются причины и механизмы разрушения. Поэтому целью данной работы стало проведение анализа разрушений внутренних антикоррозионных полимерных покрытий на практических примерах, что позволило сформировать и выделить основные причины повреждения и деградации покрытий при эксплуатации.
Материалы и методы. Для изучения повреждений внутренних полимерных антикоррозионных покрытий в процессе эксплуатации и установления основных причин разрушения проводился комплекс лабораторных исследований. Первоначальным этапом исследования являлось подробное изучение материалов обстоятельства аварии: условия эксплуатации трубы с покрытием (состав эксплуатируемой среды, температура, давление, наличие механических примесей), наработка, тип применяемого полимерного материала. Второй этап — лабораторные исследования покрытия: определение толщины слоя, диэлектрической сплошности, адгезионной прочности (методом нормального отрыва), исследование термокинетических свойств посредством дифференциально-сканирующей каллометрии (ДСК), изучение структуры покрытия при помощи сканирующей электронной микроскопии.
Результаты исследования. Изучены практические примеры разрушения внутренних антикоррозионных покрытий нефтепромысловых труб. Для каждого исследуемого случая выявлены характерные признаки деградации антикоррозионного покрытия. Показаны изменения микроструктуры покрытий, а также образование продуктов коррозии в зависимости от характера разрушения. Делается акцент на исследовании степени полимеризации покрытия как с помощью традиционного метода определения параметра ΔTg с помощью ДСК, так и на основе косвенных признаков, обнаруженных в ходе микроструктурных исследований.
Обсуждение и заключение. Рассмотренные в статье практические случаи повреждения внутреннего антикоррозийного покрытия труб нефтегазового комплекса позволили разделить причины разрушения на три группы: эксплуатационные, технологические и дефекты в ходе транспортировки, хранения и строительно-монтажных работ. Сформулированы рекомендации производителям, позволяющие получать покрытия с максимальными характеристиками, присущими используемому лакокрасочному материалу. Отмечено, что соблюдение представленных рекомендаций позволяет получать в условиях Западной Сибири внутренние антикоррозионные полимерные покрытия с гарантированным ресурсом не менее 15 лет (что подтверждается опытом успешной эксплуатации таких трубопроводов в ПАО «Сургутнефтегаз» и ООО «ЛУКОЙЛ – Западная Сибирь»).

1. Князева Ж.В., Юдин П.Е., Петров С.С., Максимук А.В., Прокудин А.В. Особенности эксплуатации насосно-компрессорных труб в условиях скважин коррозионного фонда. Коррозия «Территории «Нефтегаз»». 2018;2(40):50–54.

2. Петров С.С., Васин Р.А., Князева Ж.В., Андриянов Д.И., Сургаева Е.С. Коррозионное разрушение металла нефтегазопроводных труб в процессе эксплуатации и при лабораторных испытаниях. Нефтегазовое дело. 2020:18(4).102–112. https://doi.org/10.17122/ngdelo-2020-4-102-112

3. Старцев А.И., Терентьев А.Н. Насосно-компрессорные трубы с полимерным покрытием. Научный Лидер. 2022;40:9–17.

4. Jha K, Dhakad D, Singh B. Critical Review on Corrosive Properties of Metals and Polymers in Oil and Gas Pipelines. In book: Prakash C, Singh S, Krolczyk G, Pabla B. (eds). Advances in Materials Science and Engineering. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Singapore: Springer; 2020. https://doi.org/10.1007/978-981-15-4059-2_8

5. Протасов В.Н. Теория и практика применения полимерных покрытий в оборудование и сооружения нефтегазовой отрасли. Москва. Недра. 2007. 374 с.

6. Byrnes T. Pipeline coatings. In book: El-Sherik AM. (ed.) Trends in Oil and Gas Corrosion Research and Technologies. Production and Transmission. Woodhead Publishing Series in Energy. Woodhead Publishing; 2017. P. 563–591.

7. Швецов М.В., Бикбов Г.Б., Калачев И.Ф. Преимущество порошковых покрытий для защиты НКТ. Экспозиция Нефть Газ. 2015;5(44):35–37.

8. Ханина Ю.А., Алибеков С.Я. Защитные полимерные покрытия для трубопроводов. В: Труды международной междисциплинарной научной конференции «Безопасность человека и устойчивое развитие общества перед вызовами глобальных трансформаций». Йошкар-Ола: Издательство Поволжский государственный технологический университет; 2022. С. 111–113.

9. Харисов Р.А., Гаскаров А.И., Мустафин Ф.М. Анализ причин возникновения дефектов защитных покрытий трубопроводов. Нефтегазовое дело. 2009;7(2):106–111.

10. Solovyova VA, Almukhammadi KH, Badegaish VO. Current Downhole Corrosion Control Solutions and Trends in the Oil and Gas Industry: A Review. Materials. 2023;16(5):1795. https://doi.org/10.3390/ma16051795

11. Богатов М.В., Юдин П.Е., Амосов А.П. Применение внутренних многофункциональных покрытий насосно-компрессорных труб для защиты от образования асфальтосмолопарафиновых отложений. Нефтегазовое дело. 2023;21(3):149–160. https://doi.org/10.17122/ngdelo-2023-3-149-160

12. Ракова Т.М., Козлова А.А., Нефедов Н.И., Лаптев А.Б. Исследование влияния органических и неорганических ингибиторов на коррозионное растрескивание высокопрочных сталей. Труды ВИАМ. 2017;6(54):102–110.

13. Yudin P, Petrov S, Maximuk A, Knyazeva Zh. Destruction Mechanisms and Methods of Laboratory Autoclave Tests of Internal Coatings of Oil Pipes. Corrosion in the Oil & Gas Industry. 2019:121;01009. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201912101009

14. Гареев А.Г., Ризванов Р.Г., Насибуллина О.А. Коррозия и защита металлов в нефтегазовой отрасли. Уфа: Гилем, Башк. энцикл. 2016. 352 с.

15. Латыпов О.Р. Эксплуатация нефтегазового оборудования в агрессивных средах. Уфа: Уфимский государственный нефтяной технический университет; 2018. 151 с.

16. Юдин П.Е., Петров С.С., Князева Ж.В., Андриянов Д.И., Сургаева Е.С. Причины преждевременного разрушения труб с внутренним антикоррозионным покрытием в нефтегазодобывающей отрасли и методы их исследования. Инженерная практика. 2021:10(21):16–23.