Способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии


 


Владельцы патента RU 2633686:

Публичное акционерное общество "Татнефть" имени В.Д. Шашина (RU)

Изобретение относится к области нефтедобывающей промышленности. Способ включает бурение шурфа до глубины, большей длины анодного заземлителя, разбуривание шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, закачивание в скважину до верхнего уровня ковера глинистого раствора, в который спускают анодный заземлитель, установление защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты, измерение общих и поляризационных потенциалов защищаемых сооружений, при этом при изменении сопротивления анодного заземлителя на 20% и более для восстановления катодной защиты сооружения в шурф досыпают до верхнего уровня анодного заземлителя сухой токопроводящий кольматирующий состав, содержащий 25-30 % глины, 9-12 % гипса, 0,1-0,2 % солей и остальное - песок, причем в качестве солей используют сернокислые и азотнокислые соли металлов и селитру, обеспечивающие сохранение токопроводности кольматирующего состава после заливки в шурф до 60 л воды. Технический результат: упрощение заполнения кольматирующим составом шурфа, уменьшение ухода состава из шурфа в пласт и достижение стабильных показателей защиты на весь срок катодной защиты. 1 пр.

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к способу защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от грунтовой коррозии.

Известен способ повышения качества анодных заземлителей (патент RU №2207403, МПК C23F 13/00, опубл. Бюл. №18 от 27.06.2003), включающий использование состава активатора на основе связующего пека, нагретого до температуры плавления, в количестве 28-35 мас. % и гранулированного электродного кокса в количестве 65-72 мас. %, содержащего 28-29,6 мас. % частиц размером 1,0-8,0 мм, а также 13,6-16,0 мас. % частиц размером 0,16-1,0 мм и 27,8-28,8 мас. % частиц размером до 0,16 мм, засыпкой его в форму для изготовления анодных заземлителей с последующим уплотнением и механическим воздействием до достижения величины плотности в пределах 1,60-1,45 г/см3, обратно пропорциональной отношению массовой доли связующего пека к массовой доле гранулированного кокса в пределах 0,39-0,54.

Недостатком данного способа является сложность практической реализации в реальных условиях из-за пористости активатора на оптимальном уровне, поскольку при увеличенной доле пека пористость уменьшается, при уменьшенной - увеличивается, что приводит к увеличению в первом случае удельного электросопротивления анода за счет снижения ионной составляющей электропроводимости, во втором - к росту электрохимического эквивалента анода за счет роста ионной составляющей электропроводимости. Это приводит к увеличению напряжения на анодном заземлителе, уменьшению значения проектного тока, а значит, к недостаточной защите.

Известен также состав для изготовления анодных заземлителей (патент RU №2453633, МПК C23F 13/00, опубл. Бюл. №17 от 20.06.12), включающий нефтяную прокаленную коксовую мелочь, полистирол вспененный гранулированный, портландцемент в качестве связующего и древесную смолу в качестве компонента, склеивающего портландцемент с гранулами полистирола вспененного, при следующем соотношении компонентов, мас. %: нефтяная прокаленная коксовая мелочь - 60-70, портландцемент - 30-40, полистирол вспененный гранулированный - 3,0, сверх - 100%, древесная смола - 2,5-3,0 сверх - 100%, вода до водоцементного отношения - 0,38-0,42.

Недостатком данного способа является то, что состав вначале готовят в течение суток, а затем еще в течение 3 сут выдерживают, после чего извлекают из формы. За это время он приобретает 75-80% от своей механической прочности. Долгая выдержка существенно снижает оперативность работ по установке анодного заземлителя в шурф пробуренной скважины при катодной защите. Простой бригады по бурению анодных заземлителей приводит к увеличению времени работы и финансовым потерям. Стоимость работ по бурению одного шурфа анодного заземлителя глубиной 24 м по современным расценкам составляет 80-85 тыс.руб.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии и устройство для его осуществления (патент RU №2571104, МПК C23F 13/02, Е21В 41/02, H01R 4/00, опубл. бюл. №35 от 20.12.2015), включающий этапы предварительно бурения скважины до глубины, большей на 2,5-3,0 м длины анодного заземлителя, разбуривание скважины в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, по окончании бурения непосредственно перед спуском электродов в скважину закачивают до верхнего уровня ковера глинистый раствор, устанавливают анодный заземлитель, устанавливают защитный ток для начального периода эксплуатации системы катодной защиты, производят поляризацию в течение 3-7 сут, после чего измеряют общие и поляризационные потенциалы защищаемых сооружений, при изменении силы защитного тока более чем на 20% от установленного делают вывод об утечке глинистого раствора из шурфа и закачивают до верхнего уровня анода гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ и 1 кг соли, закаченный гель выдерживают до превращения в желеобразное состояние 5-10 часов, снова измеряют силу тока, по восстановлению силы тока до исходного значения судят о полном восстановлении токопроводности между грунтом и анодом и о достижении катодной защиты скважины. Устройство катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии содержит электрод-токоввод с кабелем, рабочий электрод, кабельный вывод, контрольно-измерительный пункт, перфорированную полимерную газоотводную трубку, ковер, трубу обсаживающую полиэтиленовую, канат капроновый, заполнитель, в качестве которого используют гель, состоящий на 100 литров воды: 2 кг мела, 2 кг клея марки КМЦ, 1 кг соли.

Недостатком данного способа является сложность заполнения данным составом шурфа скважины из-за того, что состав, в который входит мел, становится густым, происходит уход раствора из шурфа, уменьшается электропроводность состава, в результате чего у анодного заземлителя резко возрастает его сопротивление, это ведет к увеличению напряжения на станции катодной защиты (СКЗ), в результате чего невозможно достичь проектной величины тока защиты.

Техническими задачами предлагаемого изобретения являются: упростить заполнения кольматирующим составом шурфа; уменьшить уход состава из шурфа в пласт; добиться стабильных показателей защиты на весь срок использования катодной защиты.

Технические задачи решаются способом катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии, включающим бурение шурфа до глубины, большей длины анодного заземлителя, разбуривание шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, закачивание непосредственно перед спуском электродов в скважину до верхнего уровня ковера глинистого раствора, в который спускают анодный заземлитель, установление защитного тока на обсадную колонну скважин через станцию катодной защиты, измерение общих и поляризационных потенциалов защищаемых сооружений.

Новым является то, что при изменении сопротивления на 20% и более досыпают в шурф до верхнего уровня анодного заземлителя сухой токопроводящий кольматирующий состав, состоящий из 25-30% глины, 9-12% гипса, 0,1-0,2% солей и остальное - песок, причем в качестве солей используют сернокислые и азотнокислые соли металлов и селитру, обеспечивающие сохранение токопроводности кольматирующего состава после заливки в шурф до 60 л воды.

Способ реализуется следующим образом.

Во время бурения шурф заполняют глинистым раствором, а затем сухой засыпкой (кольматирующим составом), в который входят глина 25-30%, гипс 9-12%, соли 0,1-0,2%, остальное песок, причем в качестве солей используют сернокислые и азотнокислые соли металлов, аммиачную селитру и т.п., которые позволяют сохранить токопроводность кольматирующего состава. Разброс в процентном соотношении в засыпке входит в погрешность при приготовлении и не меняет свойства кольматирующего состава. Сухая засыпка готовится на базе и засыпается в шурф при снижении уровня глинистого раствора из шурфа. Применение сухой засыпки приводит к существенной экономии при бурении шурфа при уходе из него жидкости. Сухая засыпка устраняет уход жидкости из шурфа скважины, а также предотвращает последующие работы во время эксплуатации катодной защиты, когда необходимо дополнительно заполнять шурф новым глинистым раствором.

Пример конкретного выполнения.

При бурении анодного заземлителя в кавернозных и трещиноватых грунтах происходит уход жидкости (глинистого раствора) из шурфа. Для предотвращения этого в базовых условиях приготавливают компоненты сухой засыпки: речной песок, глину и строительный гипс. Для этого компоненты высушивают до рассыпчатого состояния (если они влажные), просеивают через сито или сетку с ячейками не более 10 мм. В расчете на один шурф для анодного заземлителя длиной 24 м диаметром 200 мм берут 25-30% глины, 9-12% гипса, остальное песок. Тщательно перемешивают компоненты, добавляя равномерно любую хорошо растворимую сернокислую или азотнокислую соль в объеме 0,1-0,2%. Можно использовать удобрения (сернокислый калий - K2SO4, сернокислый натрий - Na2SO4, калиевую или натриевую селитру KNO3, NaNCO3 или аммиачную селитру NH4NO3). Общий вес сухой засыпки для такого шурфа составляет 480-500 кг. Вместо песка и глины можно использовать природный суглинок, объем которого равен сумме объемов песка и глины. Суглинок также должен быть сухим и просеянным.

Заполнение шурфа скважины сухой засыпкой производят после спуска электродов анодного заземлителя через открытую крышку ковера постепенно по 35-40 кг. Заполнение шурфа засыпкой производят до уровня верхней головки анодного заземлителя. При отсутствии смачивания кольматирующего состава скважинной жидкостью в шурф сверху заливают до 60 л воды.

В наиболее близком аналоге (патент RU №2571104) заливка в шурф раствора производится периодически по мере изменения силы тока более чем на 20%. При этом при каждой новой заливке производятся новые пусконаладочные работы по установке величины защитного тока, в начале снова производят поляризацию в течение 3-7 сут, после поляризации необходимо установить защитного тока на обсадной колонне. В предлагаемом способе по сравнению с близким аналогом полностью отсутствуют работы по постоянной доливке шурфа и последующей поляризации обсадной колонны с дальнейшей регулировкой тока защиты.

Предлагаемый способ катодной защиты обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов от коррозии позволяет сократить затраты на бурение шурфов под анодные заземлители на 25-35% за счет сокращения затрат по доливке шурфов и проведения последующих пусконаладочных работ на скважинах с учетом заполненного глинистым раствором шурфа анодного заземлителя. Применение сухой засыпки приводит к постоянному поддержанию уровня прианодного пространства в шурфе скважины, при котором сопротивление анодного заземлителя остается неизменным практически весь срок службы.

Способ катодной защиты от коррозии сооружения в виде обсадной колонны скважины и нефтепромыслового трубопровода, включающий бурение шурфа до глубины, большей длины анодного заземлителя, разбуривание шурфа в интервале заглубления анодного заземлителя, в который устанавливают ковер, закачивание непосредственно перед спуском электродов в скважину до верхнего уровня ковера глинистого раствора, в который спускают анодный заземлитель, установление защитного тока на обсадную колонну через станцию катодной защиты, измерение общих и поляризационных потенциалов защищаемых сооружений, отличающийся тем, что при изменении сопротивления анодного заземлителя на 20% и более для восстановления катодной защиты сооружения в шурф досыпают до верхнего уровня анодного заземлителя сухой токопроводящий кольматирующий состав, содержащий 25-30 % глины, 9-12 % гипса, 0,1-0,2 % солей и остальное - песок, причем в качестве солей используют сернокислые и азотнокислые соли металлов и селитру, обеспечивающие сохранение токопроводности кольматирующего состава после заливки в шурф до 60 л воды.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии, в частности трубопроводов, проложенных в грунте с помощью анодного заземлителя.

Изобретение относится к области электрохимической защиты подземных стальных сооружений от коррозии и может быть использовано в условиях агрессивной окружающей среды, вызываемых блуждающими постоянными токами и переменными токами промышленной частоты.

Изобретение относится к области защиты от коррозии и может быть использовано для автоматической коррекции величины защитного потенциала по длине трубопровода для его эффективной защиты.

Изобретение относится к области защиты от электрохимической коррозии подземных металлических сооружений. Способ включает следующие операции: на защищаемом участке в электрическую цепь электрозащитной установки подключают дополнительные источники постоянного тока с точками дренирования на подземном сооружении с помощью кабеля от каждого дополнительного источника постоянного тока с созданием зон защиты от каждого дополнительного источника постоянного тока, определяют зону эффективной защиты по величине наведенного отрицательного потенциала от минус 0,90 В до минус 2,50 В от точки подключения дополнительного источника постоянного тока до точки на защищаемом сооружении, в которой продольное сопротивление сооружения будет равно переходному сопротивлению «сооружение-земля», а анодное заземление размещают в пределах любой защитной зоны.
Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации трубопроводов системы нефтесбора и поддержания пластового давления нефтяного месторождения.

Изобретение относится к нефтяной промышленности и может найти применение при эксплуатации обсадных колонн скважин и нефтепромысловых трубопроводов. Технический результат заключается в повышении эффективности защиты от коррозии обсадных колонн скважин и нефтепромыслового оборудования, повышении надежности их работы, увеличении межремонтного интервала.

Изобретение относится к области телемеханики и автоматизированных систем измерения, контроля, регулирования, диагностики и управления удаленными объектами, а именно к системам коррозионного мониторинга объектов электрохимической защиты магистральных газопроводов, в частности установок катодной защиты.

Изобретение относится к области электрохимической защиты от коррозии подземных металлических сооружений, в частности трубопроводов. Устройство содержит катодную станцию, выполненную с возможностью подключения к сооружению через датчик выходного тока и снабженную датчиком выходного напряжения и анодным заземлителем, станцию слежения, выполненную с возможностью подключения к датчикам выходного напряжения и тока и к катодной станции, а также измерительный пункт, расположенный вблизи катодной станции и включающий датчик потенциала и измеритель потенциала, соединенный с датчиком потенциала, сооружением и со станцией слежения, при этом оно дополнительно содержит, по крайней мере, два удаленных от катодной станции измерительных пункта, расположенных на границе защитной зоны катодной станции по обе от нее стороны вдоль защищаемого сооружения и подключенных к источнику электропитания, при этом станция слежения снабжена центральным приемопередатчиком, а каждый удаленный измерительный пункт снабжен резидентным приемопередатчиком, соединенным с центральным приемопередатчиком посредством канала связи.

Изобретение относится к системам защиты от эрозионно-коррозионного разрушения подводной поверхности корпусов морских судов, морских сооружений освоения шельфа замерзающих морей, например морских стационарных и плавучих буровых платформ, и может быть использовано в другой морской технике, предназначенной для эксплуатации в ледовых условиях.

Изобретение относится к оборудованию для электрохимической защиты подземных металлических сооружений от коррозии и может быть использовано в средствах защиты протяженных металлических сооружений, в том числе трубопроводов.
Наверх