Вход
  1. Главная
  2. Журналы
  3. «Газовая промышленность»
  4. Спецвыпуск 4.2024
Спецвыпуск 4.2024

Научный отчет

EDN: MGXGRH

УДК 620.197.3
(UDK 620.197.3)

Авторизуйтесь

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ОБОРУДОВАНИЕ (NEW TECHNOLOGIES AND EQUIPMENT)

ВНЕДРЕНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ РЕШЕНИЙ ДЛЯ ОЦЕНКИ РИСКОВ УГЛЕКИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ НА ОБЪЕКТАХ ДОБЫЧИ ГАЗА ПАО «ГАЗПРОМ»

(INTRODUCTION OF INNOVATIVE SOLUTIONS FOR ASSESSMENT OF CARBON DIOXIDE CORROSION RISKS AT GAS PRODUCTION FACILITIES OF PJSC GAZPROM)

Для добываемой и транспортируемой продукции многих газовых и газоконденсатных месторождений характерно повышенное содержание коррозионно-активного диоксида углерода, который в присутствии конденсационных или пластовых вод может вызвать образование локальных коррозионных дефектов (питтингов и их скоплений) на поверхности углеродистых или низколегированных сталей. В статье предлагается и рассматривается инновационный комплекс испытаний, оптимально имитирующий опасные условия углекислотной коррозии на газопроводах и оборудовании газовых месторождений.
В комплекс входят испытания в условиях конденсации влаги, переменного смачивания и высокоскоростной циркуляции жидких сред на специально созданных коррозионных установках (стендах). Обсуждается степень соответствия агрессивности сред и условий, создаваемых на коррозионных установках, реальным эксплуатационным режимам на газовых объектах. Проводится сравнительный анализ локальных дефектов, образующихся в модельных условиях, с реальными прототипами на трубопроводах газовых месторождений. По результатам испытаний оценено влияние отдельных особенностей микроструктуры различных углеродистых и низколегированных сталей на развитие локальной углекислотной коррозии. Приведены примеры анализа состава и структуры осадков, образующихся на трубопроводах в условиях углекислотной или других видов коррозии, для чего использованы методы рентгеновской дифракции, сканирующей электронной микроскопии и (или) инфракрасной спектроскопии. Подтверждено, что в присутствии диоксида углерода и в лабораторных, и в эксплуатационных условиях в местах локальных дефектов формируется стехиометрический/нестехиометрический сидерит, обладающий структурными особенностями, которые ослабляют его защитные свойства. В дальнейшем по результатам лабораторного тестирования и анализа образующихся осадков (сидеритов) установленные факты позволят прогнозировать потенциальную опасность развития локальных дефектов в CO2-средах.

Produced and transported products of many gas and gas condensate fields are characterised by a high content of corrosive carbon dioxide, which in the presence of condensation or produced water can cause local corrosion defects (pitting and its accumulation) on the surface of carbon or low-alloy steels. The paper proposes and discusses an innovative test system that optimally simulates hazardous conditions of carbon dioxide corrosion on gas pipelines and gas field equipment. The system includes tests under conditions of moisture condensation, cyclic wetting and high-speed circulation of liquid fluids at specially designed corrosion testing facilities (corrosion stands). The authors discuss the extent to which the fluid aggressiveness and conditions created at the corrosion testing facilities correspond to the actual operating conditions at gas facilities.
The comparison of local defects in simulated conditions with real prototypes on gas field pipelines is presented. Test results were used to assess the effect of some microstructure features of different carbon and low-alloy steels on local carbon dioxide corrosion development. The paper gives examples of composition and structural analysis of sediments formed on pipelines under conditions of carbon dioxide or other corrosion types using X-ray diffraction, scanning electron microscopy and/or infrared spectroscopy methods. It is confirmed that stoichiometric/non-stoichiometric siderite having structural features that weaken its protective properties is formed in local defects in the presence of carbon dioxide in both laboratory and operational conditions. The results of laboratory testing and analysis of sediments (siderites) will make it possible to predict the potential risk of local defect development in CO2 environments in the future.

МЕТОД ИСПЫТАНИЙ, ВНУТРЕННЯЯ КОРРОЗИЯ, ГАЗОПРОВОД, КОНДЕНСАЦИЯ ВЛАГИ, КОРРОЗИОННЫЙ ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД, ПЕРЕМЕННОЕ СМАЧИВАНИЕ, ЦИРКУЛЯЦИЯ ЖИДКОСТИ, ЛОКАЛЬНАЯ КОРРОЗИЯ, МИКРОСТРУКТУРА СТАЛИ, АНАЛИЗ ОСАДКОВ

TEST METHOD, INTERNAL CORROSION, GAS PIPELINE, MOISTURE CONDENSATION, CORROSION TEST STAND, CYCLIC WETTING, LIQUID CIRCULATION, LOCAL CORROSION, STEEL MICROSTRUCTURE, SEDIMENT ANALYSIS

П.П. Слугин, ПАО «Газпром» (Санкт-Петербург, Россия)

В.Г. Васильев, ПАО «Газпром»

И.Р. Ягафаров, ПАО «Газпром»

М.Ю. Недзвецкий, к.э.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ» (Санкт-Петербург, Россия)

Д.Н. Запевалов, к.т.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

Р.К. Вагапов, д.т.н., к.х.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

К.А. Ибатуллин, к.х.н., ООО «Газпром ВНИИГАЗ»

P.P. Slugin, PJSC Gazprom (Saint Petersburg, Russia)

V.G. Vasilyev, PJSC Gazprom

I.R. Yagafarov, PJSC Gazprom

M.Yu. Nedzvetskiy, PhD in Economy, Gazprom VNIIGAZ LLC (Saint Petersburg, Russia)

D.N. Zapevalov, PhD in Engineering, Gazprom VNIIGAZ LLC

R.K. Vagapov, DSc in Engineering, PhD in Chemistry, Gazprom VNIIGAZ LLC

K.A. Ibatullin, PhD in Chemistry, Gazprom VNIIGAZ LLC

Слугин П.П., Ягафаров И.Р., Кантюков Р.Р. и др. Научный анализ технического состояния и защиты скважинного оборудования и промысловых трубопроводов ПАО «Газпром» в условиях добычи и транспортировки коррозионно-агрессивного газа. Часть 1 // Газовая промышленность. 2023. № 9 (854). С. 64–71. EDN: AJXODO.

Кантюков Р.Р., Запевалов Д.Н., Вагапов Р.К. Исследование коррозионной активности сред и стойкости используемых материалов в условиях присутствия агрессивного диоксида углерода // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2021. Т. 64 (11). С. 793–801. DOI: 10.17073/0368-0797-2021-11-793-801.

Слугин П.П., Полянский А.В. Оптимальный метод борьбы с углекислотной коррозией трубопроводов на Бованенковском НГКМ // Наука и техника в газовой промышленности. 2018. № 2 (74). С. 104–109. EDN: XZAUCL.

Корякин А.Ю., Кобычев В.Ф., Колинченко И.В. и др. Условия протекания углекислотной коррозии на объектах добычи ачимовских отложений, методы контроля и прогнозирования // Газовая промышленность. 2017. № 12 (761). С. 84–89. EDN: ZXGUMN.

Байдин И.И., Харитонов А.Н., Величкин А.В., и др. Влияние углекислоты в природном газе газоконденсатной залежи нижнемеловых отложений Юбилейного нефтегазоконденсатного месторождения на эксплуатацию УКПГ-НТС // Наука и техника в газовой промышленности. 2018. № 2 (74). С. 23–35. EDN: XZATZZ.

Петренко В.Е., Нуриев М.Ф., Шевелев М.Б. и др. Опыт разработки месторождения на шельфе Российской Федерации, оборудованного подводно-добычным комплексом // Газовая промышленность. 2018. № 11 (777). С. 8–13. EDN: VLSKOE.

Запевалов Д.Н., Вагапов Р.К., Мельситдинова Р.А. Оценка коррозионных условий и решений по защите морских объектов от внутренней коррозии // Научно-технический сборник «Вести газовой науки». 2018. № 4 (36). С. 79–86. EDN: YYTDSH.

Mansoori H., Mirzaee R., Esmaeilzadeh F., et al.. Pitting corrosion failure analysis of a wet gas pipeline // Eng. Failure Anal. 2017. Vol. 82. P. 16–25. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2017.08.012.

Корякин А.Ю., Ермолаев А.И., Слугин П.П. и др. Комплексное использование промысловых объектов Уренгойского НГКМ в условиях разработки сеноманской, валанжинской и ачимовских залежей // Газовая промышленность. 2018. № 7 (771). С. 58–64. EDN: XTKWZV.

Корякин А.Ю., Игнатов И.В., Неудахин А.Ю. и др. Освоение участков ачимовских отложений ООО «Газпром добыча Уренгой» // Научный журнал Российского газового общества. 2017. № 3. С. 21–28. EDN: ZGSJBF.

Корякин А.Ю., Сахнов А.И., Ларюхин А.И. и др. Особенности физико-химических свойств углеводородов ачимовских отложений Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения // Технологии нефти и газа. 2016. № 1 (102). С. 13–16. EDN: VOLPSZ.

Андреев Н.Н., Сивоконь И.С. Методология лабораторного тестирования ингибиторов углекислотной коррозии для нефтепромысловых трубопроводов // Практика противокоррозионной защиты. 2014. Т. 74, № 4. С. 36–43. EDN: UDECTB.

Rozi F., Mohebbi H., Ismail M.C.,et al.. Laboratory investigation on the condensation and corrosion rates of top of line corrosion in carbon steel: A case study from pipeline transporting wet gas in elevated temperature // Corros. Eng., Sci. Technol. 2018. Vol. 53, No. 6. P. 444–448. DOI: 10.1080/1478422X.2018.1499169.

Вагапов Р.К., Запевалов Д.Н., Ибатуллин К.А. Оценка коррозионной стойкости материалов в условиях конденсации влаги и наличия диоксида углерода // Вопросы материаловедения. 2020. № 1 (101). С. 163–175. DOI: 10.22349/1994-6716-2020-101-1-163-175. EDN: BTFNRJ.

Патент № 2772614 Российская Федерация, МПК G01N 17/00 (2006.01). Способ коррозионных испытаний и установка для его осуществления: № 2021122174: заявл. 26.07.2021: опубл. 23.05.2022 / Кантюков Р.Р., Запевалов Д.Н., Вагапов Р.К. и др.// Yandex.ru: патенты. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2772614C1_20220523 (дата обращения: 06.11.2024).

Gao K., Yu F., Pang X., et al. Mechanical properties of CO2 corrosion product scales and their relationship to corrosion rates // Corros. Sci. 2008. Vol. 50, No. 10. P. 2796–2803. DOI: 10.1016/j.corsci.2008.07.016

Yin Z.F., Zhao W.Z., Feng Y.R., et al. Scaling characteristics and growth of corrosion product films in turbulent flow solution containing saturated CO2 // Mater. Corros. 2009. Vol. 60, No. 1. P. 5–13. DOI: 10.1002/maco.200805040.

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. № 4 (92). С. 44–51. EDN: MJACAO.

Патент № 2772612 Российская Федерация, МПК G01N 17/00(2006.01). Способ коррозионных испытаний и высокоскоростная циркуляционная установка для его осуществления: № 2021122173: заявл. 26.07.2021: опубл. 23.05.2022 / Кантюков Р.Р., Запевалов Д.Н., Вагапов Р.К. и др. // Yandex.ru: патенты. URL: https://yandex.ru/patents/doc/RU2772612C1_20220523.

Слугин П.П., Ягафаров И.Р., Кантюков Р.Р. и др. Научный анализ технического состояния и защиты скважинного оборудования и промысловых трубопроводов ПАО «Газпром» в условиях добычи и транспортировки коррозионно-агрессивного газа. Часть 2 // Газовая промышленность. 2023. № 10 (855). С. 32–40. EDN: POCXVL.

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. EDN: LANZKR.

Wang C., Xu X., Liu C.,et al.. Improvement on the CO2 corrosion prediction via considering the corrosion product performance // Corros. Sci. 2023. Vol. 217. Article ID 111127. DOI: 10.1016/j.corsci.2023.111127.

Alsalem M.M., Ryan M.P., Campbell A.N., Campbell K.S. Modelling of CO2 corrosion and FeCO3 formation in NaCl solutions // Chem. Eng. J. 2023. Vol. 451, No. 4. Article ID 138966. DOI: 10.1016/j.cej.2022.138966.

Mohammed S.A., Hua Y., Barker R., Neville A. Effect of calcium on X65 carbon steel pitting in saturated CO2 environment // Electrochim. Acta. 2022. Vol. 407. Article ID 139899. DOI: 10.1016/j.electacta.2022.139899.

Ochoa N., Vega C., Pebere N., et al.. CO2 corrosion resistance of carbon steel in relation with microstructure changes // Mater. Chem. Phys. 2015. Vol. 156. P. 198–205. DOI: 10.1016/j.matchemphys.2015.02.047.

Gupta K.K., Haratian S., Mishin O.V., Ambat R. CO2 corrosion resistance of low-alloy steel tempered at different temperatures // Corros. Sci. 2024. Vol. 232. Article ID 112027. DOI: 10.1016/j.corsci.2024.112027.

Slugin PP, Yagafarov IR, Kantyukov RR, Zapevalov DN, Vagapov RK. Scientific analysis of the technical status and protection of well equipment and field pipelines of PJSC Gazprom under conditions of corrosive gas production and transportation. Part 1. Gas Industry [Gazovaya promyshlennost’]. 2023; 854(9): 64–71. (In Russian)

Kantyukov RR, Zapevalov DN, Vagapov RK. Media corrosiveness and materials resistance at presence of aggressive carbon dioxide. Izvestiya. Ferrous Metallurgy [Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Chernaya metallurgiya]. 2021; 11(64): 793–801. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2021-11-793-801. (In Russian)

Slugin PP, Polyanskiy AV. Optimal method of combating carbon dioxide corrosion of pipelines at Bovanenkovo OGCF. Science and Technology in the Gas Industry [Nauka i tekhnika v gazovoy promyshlennosti]. 2018; 74(2): 104–109. (In Russian)

Koryakin AYu, Kobychev VF, Kolinchenko IV, Yusupov AD. Conditions of the carbon dioxide corrosion on the production facilities of Achimovskie deposits, methods of monitoring and forecasting. Gas Industry. 2017; 761(12): 84–89. (In Russian)

Baydin II, Kharitonov AN, Velichkin AV, Ilin AV, Podolyanskiy ES. Effect of carbon dioxide in natural gas of Gas Condensate Reservoir of Lower Cretaceous Deposits of Yubileynoye Oil and Gas Condensate Field on operation of CGTP-LTS. Science and Technology in the Gas Industry. 2018; 74(2): 23–35. (In Russian)

Petrenko VE, Nuriev MF, Shevelev MB, Semenov YuV, Shologin RA, Motovilov VYu. Experience of development and reservoir engineering at off-shore field equipped with subsea production units in the Russian Federation. Gas Industry. 2018; 777(11): 8–13. (In Russian)

Zapevalov DN, Vagapov RK, Melsitdinova RA. Assessing corrosion environment and internal corrosion remedies for offshore objects. Scientific-Technical Collection Book “Gas Science Bulletin” [Nauchno-tekhnicheskiy sbornik “Vesti gazovoy nauki”]. 2018; 36(4): 79–86. (In Russian)

Mansoori H, Mirzaee R, Esmaeilzadeh F, Vojood A, Dowrani AS. Pitting corrosion failure analysis of a wet gas pipeline. Eng. Failure Anal. 2017; 82: 16–25. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2017.08.012.

Koryakin AYu, Ermolaev AI, Slugin PP, Ignatov IV, Kobychev VF. Integrated use of the field objects of the Urengoyskoe oil and gas field at the development of the Cenomanian, Valanginian, and Achimov deposits. Gas Industry. 2018; 771(7): 58–64. (In Russian)

Koriakin AYu, Ignatov IV, Neudakhin AYu, Zharikov MG, Skrylev SA, Nesterenko AN, et al. Development of blocks of Achimov deposits Gazprom dobycha Urengoy LLC. Scientific Journal of the Russian Gas Society [Nauchnyy zhurnal Rossiyskogo gazovogo obshchestva]. 2017; (3): 21–28. (In Russian)

Koriakin AYu, Sakhnov AI, Laryukhin AI, Yankevich NM. Physical and chemical properties specific characters of hydrocarbon of Achimov formations of Urengoy oil, gas, condensate field. Oil and Gas Technologies [Tekhnologii nefti i gaza]. 2016; 102(1): 13–16. (In Russian)

Andreev NN, Sivokon IS. Methodology of laboratory assessment of efficiency of carbon dioxide corrosion inhibitors in oilfield pipelines. Practice of Corrosion Protection [Praktika protivokorrozionnoy zashchity]. 2014; 74(4): 36–43. (In Russian)

Rozi F, Mohebbi H, Ismail MC, Kakooei S, Ahmadi M, Aghasadeghi A, et al. Laboratory investigation on the condensation and corrosion rates of top of line corrosion in carbon steel: a case study from pipeline transporting wet gas in elevated temperature. Corros. Eng., Sci. Technol. 2018; 53(6): 444–448.

Vagapov RK, Zapevalov DN, Ibatullin KA. Evaluation of corrosion resistance of materials under conditions of moisture condensation in the presence of carbon dioxide. Voprosy Materialovedeniya. 2020; 101(1): 163–175. (In Russian)

Kantyukov RR, Zapevalov DN, Vagapov RK, Ibatullin KA. Corrosion testing method and installation for its implementation. RU2772614 (Patent) 2022.

Gao K, Yu F, Pang X, Zhang G, Qiao L, Chu W, et al. Mechanical properties of CO2 corrosion product scales and their relationship to corrosion rates. Corros. Sci. 2008; 50(10): 2796–2803. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.07.016.

Yin ZF, Zhao WZ, Feng YR, Li YH, Yin CX. Scaling characteristics and growth of corrosion product films in turbulent flow solution containing saturated CO2. Mater. Corros. 2009; 60(1): 5–13. https://doi.org/10.1002/maco.200805040.

Slugin PP, Yagafarov IR, Zapevalov DN, Vagapov RK, Ibatullin KA. Analysis of corrosion factors of impact of field fluids of gas gathering manifold based on data comparison (using the example of Achimov deposits of the Urengoy OGCF). Science and Technology in the Gas Industry. 2022; 92(4): 44–51. (In Russian)

Kantyukov RR, Zapevalov DN, Vagapov RK, Ibatullin KA. Corrosion testing method and high-speed circulation unit for its implementation. RU2772612 (Patent) 2022.

Slugin PP, Yagafarov IR, Kantyukov RR, Zapevalov DN, Vagapov RK. Scientific analysis of the technical status and protection of well equipment and field pipelines of PJSC Gazprom under conditions of corrosive gas production and transportation. Part 2. Gas Industry. 2023; 855(10): 32–40. (In Russian)

Vagapov RK, Mikhalkina OG. Study of carbon dioxide corrosion products by the X-ray diffraction method. Industrial laboratory. Industrial Laboratory. Diagnostics of Materials [Zavodskaya laboratoriya. Diagnostika materialov]. 2022; 88(9): 35–41. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2022-88-9-35-41. (In Russian)

Wang C, Xu X, Liu C, Luo X, Hu Q, Zhang R, et al. Improvement on the CO2 corrosion prediction via considering the corrosion product performance. Corros. Sci. 2023; 217: article ID 111127. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2023.111127.

Alsalem MM, Ryan MP, Campbell AN, Campbell KS. Modelling of CO2 corrosion and FeCO3 formation in NaCl solutions. Chem. Eng. J. 2023; 451(4): article ID 138966. https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.138966.

Mohammed SA, Hua Y, Barker R, Neville A. Effect of calcium on X65 carbon steel pitting in saturated CO2 environment. Electrochim. Acta. 2022; 407: article ID 139899. https://doi.org/10.1016/j.electacta.2022.139899.

Ochoa N, Vega C, Pebere N, Lacaze J, Brito J. CO2 corrosion resistance of carbon steel in relation with microstructure changes. Mater. Chem. Phys. 2015; 156: 198–205. https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2015.02.047.

Gupta KK, Haratian S, Mishin OV, Ambat R. CO2 corrosion resistance of low-alloy steel tempered at different temperatures. Corros. Sci. 2024; 232: article ID 112027.

Перевод выполнен Moscow Translation Agency

Назад к журналу
ТЕРРИТОРИЯНЕФТЕГАЗ

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

Журналы

Контент

О нас

Контакты