В статье представлены результаты работ по идентификации причин сквозного разрушения металла трубы эксплуатационных колонн и элементов заканчивания скважин при механизированной добыче нефти на Ванкорском месторождении. По результатам растровой электронной микроскопии и рентгенофазового анализа образцов металла и продуктов коррозии с поверхности трубы эксплуатационных колонн установлено, что процесс коррозии имеет углекислотную природу, сквозные разрушения первоначально произошли по причине коррозии внутренней поверхности трубы. Поведение механических примесей, выносимых продукцией скважины (перенос, накопление по профилю скважины) при различных скоростях потока, оценено в динамическом симуляторе многофазного потока. Для этого построена модель участка ствола скважины в интервале прием установки электроцентробежного насоса – верхняя часть хвостовика – забой и проведено параметрическое исследование работы скважины с изменением дебита. Гидродинамическое моделирование многофазного потока с транспортом механических примесей показало, что при скоростях потока менее 0,2 м/с происходят накопление и перенос песка по нижней составляющей трубы в горизонтальных и наклонно направленных скважинах, что повышает вероятность коррозионно-эрозионного износа по механизму ручейковой и подслойной коррозии. В результате сопоставления данных моделирования переноса песка с данными внутритрубной дефектоскопии (магнитной интроскопии) установлено, что характер и локализация повреждений эксплуатационной колонны напрямую зависят от количества накопленного песка на участке. Решение проблемы подслойной и ручейковой углекислотной коррозии увеличением дебита (повышением скорости потока) требует сбалансированного подхода. Повышение дебита подразумевает использование высокопроизводительного погружного электродвигателя (ПЭД). Это в свою очередь приводит к ускорению электрохимической эрозионной коррозии за счет роста вибрационных нагрузок, влияния блуждающих токов, высокой скорости потока с механическими примесями между корпусом ПЭД и стенкой трубы эксплуатационной колонны. Полученные результаты исследований позволяют обосновать и оптимизировать комплекс мероприятий, направленных на подбор технологий и материалов для защиты эксплуатационной колонны от коррозионно-эрозионного износа.
Список литературы
1. Катодная защита обсадных колонн нефтяных скважин / С.А. Долгих, В.Э. Ткачева, Ф.Ш. Шакиров [и др.]. – Казань: Изд-во КНИТУ, 2018. – 200 с.
2. Гнеденко Б.В., Беляев Ю.К., Соловьев А.Д. Математические методы в теории надежности. – М: Наука, 1965. – 524 с.
3. Atlas of Eh-pH diagrams. Intercomparison of thermodynamic databases. National Institute of advanced industrial Science and Technology. Geological Survey of Japan Open File Report № 419, 2005, P. 287
4. Завьялов В.В. Проблемы эксплуатационной надежности трубопроводов на поздней стадии разработки месторождений. – М.: ОАО «ВНИИО-ЭНГ», 2005. – 332 с.
5. Schmitt G., Horsremeier M., Fundamental aspects of CO2 metal loss corrosion – part II: influence of different parameters on CO2 corrosion mechanisms, NACE, 2006.
6. NORSOK Standard, M-506, “CO2 corrosion rate calculation model”, Rev. 2, June 2005.
7. Sajeev S.K., McLaury B.S., Shirazi S.A. Experiments and Modelling of Critical Transport Velocity of Threshold (Very Low) Particle Concentration in Single-Phase and Multiphase Flows. – Tulsa University Sand Management Projects (TUSMP), The University of Tulsa, BHR Group MPT. 2019. – Р. 513 – 532.
8. Стендовые испытания сталей для изготовления эксплуатационных колонн и внутрискважинного оборудования в условиях коррозионно-эрозионного воздействия потока добываемой продукции / О.Е. Гамолин, К.В. Литвиненко, Т.Э. Нигматуллин, Р.И. Ахмеров // Нефть. Газ. Новации. – 2022. – № 8. – С. 102–106.
9. Даминов А.А. Коррозионные поражения подземного оборудования добывающих скважин на месторождениях Западно-Сибирского региона. Исследование причин коррозии, разработка и применение мероприятий по снижению коррозионного воздействия // Инженерная практика. – 2010. – № 6. – С. 26–36.
10. Комплексные технологии ремонта и защиты колонн в скважинах Барсуковского месторождения / О.А. Тяпов, А.Г. Михайлов, С.Е. Мезиков, А.Ю. Пресняков // Нефть. Газ. Новации. – 2009. – № 5–6. – С. 108–112.
