Анализ нормативных требований при оценке углекислотной коррозии на объектах добычи газа

Цель. На многих месторождениях в добываемом газе присутствует коррозионно-агрессивный СО₂, который в сочетании c влагой и другими факторами стимулирует интенсивное развитие процессов коррозии, в том числе и локального характера, что требует внимательного отношения к оценке коррозионной агрессивности эксплуатационных сред для выбора эффективной противокоррозионной защиты. Обеспечение надежной и безопасной эксплуатации оборудования и трубопроводов предотвращает не только техногенные риски, но и не менее важные экологические риски, которые особенно опасны для объектов морского подводного расположения для арктических прибрежных объектов.
Методы. Осуществлен анализ нормативно-технической документации в области оценки коррозионных рисков, агрессивных факторов внутренней коррозии и эксплуатационных условий месторождений газа и газового конденсата.
Результаты. Одним из критериев оценки коррозионной опасности является скорость коррозии стали в эксплуатационных условиях. Однако в нормативных документах преимущественно регламентирована общая скорость коррозии, которая оценивает равномерное утонение металла. Но никак не учитывается скорость локальной коррозии, которая наиболее актуальна именно для условий углекислотной коррозии стали. Еще одним инструментом для определения рисков может быть коррозионный припуск к толщине стенки трубы, который должен выбираться на этапе проектирования и который предусматривается для компенсации коррозионных потерь в процессе эксплуатации газопроводов. Показано, что регламентированный в основных нормативных документах минимальный коррозионный допуск (3 мм) является недостаточным, особенно для объектов морского расположения.
Заключение. Опыт эксплуатации объектов добычи газа подтверждает, что скорость локальной коррозии может достигать нескольких мм/год. Для ее ограничения следует выбирать эффективные меры противокоррозионной защиты, например использование ингибиторов коррозии, и предусматривать обоснованный уровень допуска на коррозию, который бы учитывал соответствующий уровень коррозионных рисков на объекте добычи газа.

1. Кантюков Р. Р., Бутусов О. Б., Мешалкин В. П., Панарин В. М. Система поддержки принятия решений по управлению рисками опасных ситуаций в сложных системах газоснабжения // Программные продукты и системы. 2020. Т. 33. № 2. С. 250—256. DOI: 10.15827/0236-235X.130.250-256

2. Харионовский В. В. Управление техническим состоянием магистральных газопроводов // Безопасность труда в промышленности. 2020. № 3. С. 40—47. DOI: 10.24000/0409-2961-2020-3-40-47

3. 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.

4. Корякин А.Ю., Дикамов Д.В., Колинченко И.В. и др. Опыт подбора ингибиторов коррозии для защиты от углекислотной коррозии объектов второго участка ачимовских отложений Уренгойского нефтегазоконденсатного месторождения // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2018. №6. С. 48—55. DOI: 10.30713/1999-6934-2018-6-48-55

5. Байдин И. И. Опыт борьбы с углекислотной коррозией на Юбилейном НГКМ // Наука и техника в газовой промышленности. 2020. № 3 (83). С. 3—8.

6. 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.

7. Zapevalov D., Vagapov R. Aspects of protection against carbon dioxide corrosion of gas production facilities // E3S Web of Conferences 121, 02013 (2019) Corrosion in the Oil & Gas Industry 2019. DOI 10.1051/e3sconf/201912102013

8. Вагапов Р. К., Запевалов Д. Н., Ибатуллин К. А. Анализ воздействия основных факторов эксплуатации на коррозионную ситуацию на объектах добычи газа в присутствии диоксида углерода // Наука и техника в газовой промышленности. 2020. № 3 (83). С. 38—46.

9. Лаптева Т. И., Мансуров М. Н., Шабарчина М. В. Эксплуатационная надежность морских трубопроводов в сложных инженерно-геологических условиях континентального шельфа России // Безопасность труда в промышленности. 2018. № 1. С. 30—34. DOI: 10.24000/0409-2961-2018-1-30-34

10. Simpson Caroline, Thomson Hunter, Frigo Dario M., Graham Gordon M., and Robert Stalker. Assessing Corrosion Risk and Selection of Appropriate Testing Programmes for Gas and Gas-Condensate Pipelines. Paper presented at the CORROSION 2017. New Orleans, Louisiana, USA. March 2017.

11. Sikder Hasan, Lily Sweet, Jason Hults, Genebelin Valbuena, Binder Singh. Corrosion risk-based subsea pipeline design, International Journal of Pressure Vessels and Piping, V. 159. 2018. P. 1—14. ISSN 0308-0161, https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2017.10.003

12. Мансуров М.Н., Голубин С.И., Савельев К.Н. Проблемы системного проектирования объектов морской нефтегазодобычи в Российской Федерации // Научный журнал Российского газового общества. 2020. Т. 26. №3. С. 27—36.

13. Powell D. Integrity Management for Piggable and NonPiggable Subsea Pipelines NACE Corrosion conference. 2008. Paper 51300-08135.

14. Меньшиков С. Н., Мельников И. В., Малахова Ю. В., Ермилов О. М. Использование подземных резервуаров в многолетнемерзлых породах для размещения отходов бурения при строительстве газовых скважин в Арктической зоне РФ на примере Харасавэйского месторождения // Газовая промышленность. 2020. № 7 (803) С. 122—128.

15. Вагапов Р. К., Запевалов Д. Н. Практические аспекты использования диагностических методов совместно с другими данными контроля коррозии и имитационными испытаниями при эксплуатации объектов добычи газа в коррозионно-агрессивных условиях // Дефектоскопия. 2020. № 7. С. 61—76. DOI: 10.31857/S0130308220070076

16. Paolinelli L., Nesic S. Hydrodynamic and Phase Wetting Criteria to Assess Corrosion Risk in Two-Phase Oil-Water Pipe Flows NACE Corrosion conference. 2016. Paper 51316-7408.

17. Вагапов Р. К., Ибатуллин К. А., Запевалов Д. Н. Протекание коррозионных процессов на стали при конденсации влаги и в присутствии диоксида углерода // Химическое и нефтегазовое машиностроение. 2020. № 8. С. 41—45. https://doi.org/10.1007/s10556-020-00825-5

18. Al-Abbas F., Salem Q. Top of line corrosion probabilistic risk analysis for wet sour subsea pipeline NACE corrosion conference. 2019. Paper 51319-13116.

19. Вагапов Р.К., Запевалов Д.Н. Коррозионная агрессивность эксплуатационных условий по отношению к стальному оборудованию и трубопроводам на объектах добычи газа, содержащего СО2 // Металлург. 2021. №1. С. 46—55.

20. Вагапов Р. К., Запевалов Д. Н. Критерии оценки коррозионной опасности и эффективности ингибиторной защиты при эксплуатации объектов добычи газа в присутствии диоксида углерода // Наука и техника в газовой промышленности. 2020. № 2 (82). С. 60—70.

21. Вагапов Р. К., Запевалов Д. Н., Ибатуллин К. А. Исследование коррозии объектов инфраструктуры газодобычи в присутствии CO2 аналитическими методами контроля // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 10. С. 23—30. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2020-86-10-23-30

22. 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.

23. Hagerup O., Olsen S. Corrosion Control by pH Stabilizer, Materials and Corrosion Monitoring in 160 km Multiphase Offshore Pipeline NACE Corrosion conference. 2003. Paper 03328.

24. Wilhelmsen А., Meisingset H. Ormen Lange-1: Extreme subsea conditions drive concept development Oil & Gas Journal. 2005; 103 (45):62–67.

25. Стрельникова К. О., Вагапов Р. К., Запевалов Д. Н. и др. Определение защитного последействия ингибиторов коррозии в присутствии агрессивного диоксида углерода на газовых месторождениях // Коррозия: материалы, защита. 2020. № 11. С. 29—37. DOI: 10.31044/1813–7016–2020–0–11–29–37

26. Wang Z. L., Zhang J. Emulsification reducing the corrosion risk of mild steel in oil–brine mixtures Corrosion Science. 2014; 86:310-317. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2014.06.009

27. Велиюлин И. И., Кантюков Р. А., Якупов Н. М. и др. О коррозии трубопроводов // Наука и техника в газовой промышленности. 2015. № 1 (61). С. 45—50.

28. Велиюлин И. И., Кантюков Р. А., Якупов Н. М. и др. Модели коррозионного износа // Наука и техника в газовой промышленности. 2015. № 1 (61). С. 57—67.

29. Байдин И.И., Харитонов А.Н., Величкин А.В. Влияние углекислоты в природном газе газоконденсатной залежи нижнемеловых отложений Юбилейного нефтегазоконденсатного месторождения на эксплуатацию УКПГНТС // Наука и техника в газовой промышленности. 2018. №2 (74). С. 23—35.

30. Piccardino J. R., Stuvik M. Internal Inspection of Wet Gas Lines Subject to Top of the Line Corrosion NACE Corrosion conference. 2004. Paper 04354.