Ваш партнер в мире защиты металла от коррозии
Трубы, металлопрокат, металл, оцинковка, трубы
Главная Контакты О компании
Диффузионный способ цинкования металлических изделий
Карта сайта Контакты
Антикоррозионное покрытие нового поколения

Главная

Продукция

Технология

Наша продукция


Муфты (показать)



Трубы профильные (показать)



ГОСТ 617-90 (показать)



ГОСТ 10704-91 (показать)



Трубы Пвх и ОН (показать)



Медные и латунные (показать)



ГОСТ 3262, ГОСТ 8734 (показать)



Напорные (показать)



Импортные (показать)



ГОСТ 20295-85 (показать)


Новости

01.08.2012
Закончены пуско-наладочные работы

Партнеры



Насосно-компрессорные трубы с диффузионным легированным цинковым покрытием нового поколения. Современные методы цинкования.

Одной из характерных особенностей современной нефтегазодобычи является тенденция к ужесточению режимов эксплуатации скважинного оборудования, в том числе и трубных колонн. Трубы нефтяного сортамента, прежде всего насосно-компрессорные (НКТ) и нефтепроводные, в процессе эксплуатации особенно интенсивно подвергаются коррозионно-эрозионному воздействию агрессивных сред и различным механическим нагрузкам.

По данным промысловой статистики, доступным на сегодняшний день, количество аварий с НКТ в ряде случаев достигает 80% от общего числа аварий скважинного оборудования. При этом затраты на ликвидацию неблагоприятных последствий коррозионных разрушений составляют до 30% от затрат на добычу нефти и газа.

1. Распределение отказов с НКТ по видам

В большинстве случаях «доминирующими» – порядка 50%, являются отказы НКТ, связанные с резьбовым соединением (разрушение, потеря герметичности и т.д.). По данным Американского нефтяного института (API) по причине разрушения резьбовых соединений количество аварий НКТ составляет 55%. На рис. 1 представлена диаграмма распределения отказов с НКТ по видам.

Это свидетельствует об актуальности проблемы повышения коррозионной стойкости и долговечности труб нефтяного сортамента. Приобретая насосно-компрессорные трубы (НКТ), потребитель, главным образом, интересуется их сроком службы, способностью противостоять воздействию эксплуатационной среды. При этом большое значение уделяется резьбовому соединению – паре «труба-муфта».

Одним из эффективных путей повышения качества, эксплуатационной надёжности и конкурентоспособности трубной продукции является защита их различными покрытиями. Наиболее распространены в качестве нанесения защитных покрытий различные методы цинкования.

В настоящее время трубные заводы России и Украины, производящие трубы нефтяного сортамента, не выпускают НКТ с покрытиями. При этом на резьбу муфт для НКТ наносят гальваническое цинковое покрытие или фосфатируют муфты. Однако, такие покрытия не обеспечивают требуемый ресурс работоспособности резьбовым соединениям. Цинкование, проведенное подобным способом, не всегда отвечает современным требованиям потребителей. Насосно-компрессорные трубы с «горячим» цинковым покрытием могут повреждаться при погрузке и перевозке, а также при соединении друг с другом. Но существуют передовые методы цинкования, позволяющие устранить подобные недостатки.

Одним из главных направлений в деятельности ООО «Проминнтех» является создание и промышленное освоение современных процессов для выпуска новых видов продукции на базе инновационных технологий. Первый этап работ состоял в изучении свойств различных типов покрытий и выборе такого покрытия, которое позволило бы значительно повысить коррозионную стойкость и надёжность труб в жёстких условиях эксплуатации. В качестве базовой технологии было выбрано цинкование. Задачей компании стала разработка надежного, устойчивого к механическим и химическим воздействиям цинкового покрытия.

Анализ результатов промышленных испытаний труб в различных условиях нефтедобычи показал, что применение для защиты внутренней поверхности НКТ неметаллических (полимерных, стеклоэмалевых, силикатно-эмалевых) покрытий (при этом резьба труб остаётся незащищённой) хотя и повышает эксплуатационную надежность труб, однако эти покрытия в сильной степени подвержены воздействию различных механических повреждений, что приводит к нарушению слоя покрытия (сколы, трещины и др.). И самое главное, отсутствие на резьбе труб и муфт износо- и коррозионностойкого покрытия не обеспечивает эффективную защиту НКТ в целом в жестких эксплуатационных условиях нефтедобычи. Предлагаемые нами методы цинкования куда более эффективно справляются с задачей защиты НКТ.

Среди многочисленных способов увеличения качества и эксплуатационной надёжности (коррозионной стойкости, срока службы и др.) НКТ одним из перспективных является способ термохимического диффузионного цинкования. Этот способ позволяет наносить защитное покрытие на НКТ с нарезными концами и муфты к ним. При этом защитное покрытие из коррозионно-эрозионностойкого железоцинкового сплава образуется как на внутренней и наружной поверхностях труб и муфт, так и на их резьбовых участках.

Прошедшие диффузионное цинкование НКТ и муфты к ним получают надёжную, долговременную защиту по всей поверхности от коррозионно-эрозионного воздействия агрессивных сред, характерных для жёстких условий эксплуатации (нефтедобыча, проток морской или технической воды, содержащей различные твёрдые частицы и др.).

Универсальность диффузионных цинковых покрытий (ДЦП) подтверждается их свойствами: по сравнению с полимерными, они не склонны к старению, обладают высокой твердостью, износостойкостью, а диффузионная связь обеспечивает высокую степень сцепления с подложкой (основой трубы). Цинковая составляющая обеспечивает покрытию достаточную пластичность, протекторные свойства и выполняет роль твердой смазки. Диффузионно-оцинкованные трубы легко транспортировать без повреждения покрытия, чего нельзя обеспечить для труб с неметаллическими покрытиями, особенно эмалевыми или стеклоэмалевыми.

В 2004 г. ООО «Проминнтех» завершило строительство производственных мощностей по диффузионному оцинкованию труб на производственной базе в г. Орске (Оренбургская обл.), и впервые в России начат промышленный выпуск диффузионно-оцинкованных труб широкого спектра использования.

Нанесение защитного цинкового покрытия по ГОСТ 3262-75 и ГОСТ 10704-91

Созданное предприятие позволяет наносить защитное диффузионное цинковое покрытие на трубы нефтяного сортамента, прежде всего НКТ, по ГОСТ 633-80 длиной до 10,5 м, а также на стальные трубы общего назначения по ГОСТ 3262-75, ГОСТ 10704-91 условным проходом от 15 до 150 мм и длиной 6 м. Необходимо отметить, что на новом производстве, ориентированном на выполнение заказов для нефтегазового комплекса, используется усовершенствованный способ цинкования – диффузионно-динамический. Данный процесс по согласованию с заказчиком позволяет наносить защитное покрытие в широком диапазоне толщины от 25-30 до 100-150 мкм. При этом соблюдаются все требования государственных стандартов, таких, к примеру, как ГОСТ 10704-91.

Являясь промышленным производителем продукции, ООО «Проминнтех» проводит широкие исследования диффузионных цинковых покрытий с целью улучшения их эксплуатационных свойств. В содружестве с ведущими научно-производственными организациями России (АНО СЭ ПС НГК «ТЕХНОНЕФТЕГАЗ», г. Москва; АНО «ТЕХНОПАРК», лабораторией «Надёжность» Оренбургского Государственного Университета, ОАО «Газпром»; ОАО ВНИИТНефть, «Центром сертификации, испытаний и независимой экспертизы», г. Самара; Некоммерческим Партнерством «Национальный институт нефти и газа», г. Москва) и Украины (Государственным трубным институтом им. Я.Е. Осады, ГП «НИТИ») компанией «Проминнтех» выполнен большой объём работ по изучению свойств ДЦП и испытаниям диффузионно-оцинкованных НКТ.

Испытания диффузионно-оцинкованных стальных образцов, вырезанных из НКТ групп прочности Д, Е, на общую коррозию по методике NACE показали, что диффузионное цинковое покрытие обладает защитным эффектом при контакте со стандартной сероводородосодержащей средой NACE в течение регламентированного времени испытаний – 96 часов.

2. Коррозионная стойкость

Результаты коррозионных испытаний диффузионно-оцинкованных образцов НКТ в промысловой среде Оренбургского газоконденсатного месторождения (ОГКМ) с добавлением 10%-ной HCl, имитирующей солянокислотную обработку скважин, приведены на рис. 2. Несмотря на жесткие условия испытаний, оцинкованные образцы НКТ показали более высокую сопротивляемость коррозии по сравнению с образцами без покрытия. Так, скорость коррозии оцинкованных образцов из стали группы прочности Д и Е была соответственно в 1,4 и 1,6 раза меньше по сравнению со скоростью коррозии образцов без покрытия.

На рис. 2. показана коррозионная стойкость стальных образцов НКТ групп прочности Д и Е в промысловой среде ОГКМ с добавлением 10%-ной HCl в течение 96 ч.

Исследованиями установлено, что после испытаний в жесткой коррозионной среде по методикам NACE ТМ 0177-96 и ТМ 0284-96 (образцы полностью погружали в испытательный раствор NACE : 5% раствор NaCl по ГОСТ 4233 + 0,5% раствор CH 3 COOH по ГОСТ 19814, насыщенный сероводородом, рН £ 3,5; Т = 297 0К, время испытаний 96 часов), микротвердость покрытия не изменилась и на НКТ групп прочности Д и Е составляла 3560-4890 МПа. Последующие испытания резьбовых соединений диффузионно-оцинкованных НКТ и муфт к ним подтвердили их высокую работоспособность (износостойкость).

Гидроиспытания сероводородосодержащей средой NACE показали, что натурные муфтовые соединения с диффузионным цинковым покрытием обеспечивают герметичность в течение регламентированного времени (720 час.) и высокую надёжность данных соединений. Все предоставленные на испытания образцы выдержали требуемое по ГОСТ 633-80 для соответствующих групп прочности внутреннее гидравлическое давление после 1, 4, 6, 10, 20-ти свинчиваний и после последнего (30-го) свинчивания.

Испытания образцов резьбовых соединений групп прочности Д и Е на износостойкость при свинчивании-развинчивании в условиях, приближенных к эксплуатационным, показали их высокую работоспособность, превышающую требования РД 39-136-95, API Spec. 5CT и API St. 5В.

Таким образом, испытания на общую коррозию, на сероводородное растрескивание под напряжением, гидроиспытания коррозионной средой, а также испытания фактической работоспособности (износостойкости) резьбовых соединений диффузионно-оцинкованных НКТ и муфт к ним показали, что диффузионные цинковые покрытия, полученные по усовершенствованной технологии, являются покрытиями нового поколения.

ООО «Проминнтех» уже на протяжении многих лет совместно с ГП «НИТИ» проводит работы по промышленным испытаниям диффузионно-оцинкованных НКТ на нефтепромыслах Украины (НГДУ «Полтаванефтегаз»). Место испытаний было выбрано не случайно. Нефтедобыча в этом регионе Украины отличается наличием глубоких (до 5000 м и более) скважин, в которых трубы подвергаются не только интенсивному коррозионному воздействию агрессивной среды, но и значительным знакопеременным механическим нагрузкам.

Необходимо отметить, что Оренбургское месторождение России также отличается наличием глубоких скважин и при этом в продукции скважин присутствует сероводород – результат жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий. Исследованиями, проведенными НПО «Нефтегазтехнология» (г. Уфа, Башкирия), было установлено, что диффузионные цинковые покрытия обладают биоцидной активностью и подавляют сульфатвосстанавливающие бактерии в нефтепромысловых средах. Кроме того, предыдущими работами Государственного трубного института с НГДУ «Бугурусланнефть» (Объединение «Оренбургнефть») было показано, что диффузионное цинковое покрытие обладает высокой коррозионной стойкостью в нефтепромысловых средах, содержащих сероводород.

Таким образом, анализ (мониторинг) условий эксплуатации диффузионно-оцинкованных НКТ на глубоких скважинах Украины и полученные данные о коррозионной стойкости диффузионного железоцинкового покрытия нового поколения в условиях коррозионно-механического воздействия при нефтедобыче на глубоких скважинах позволяет обосновать целесообразность применения диффузионно-оцинкованных НКТ на нефтепромыслах в Оренбургской области России и аналогичных ему месторождениях.

Следует особо отметить высокое качество резьбы на диффузионно-оцинкованных НКТ после испытаний (рис. 3). На трубах без покрытия (контрольные) были зафиксированы отказы при развинчивании труб во время их подъёма. Резьба на этих трубах была повреждена (срезы резьбы).

Осмотр труб после испытаний показал, что поверхность диффузионно-оцинкованных НКТ не имела коррозионных повреждений и нарушений слоя покрытия.

Металлографические исследования резьбовых (ниппельных) концов диффузионно-оцинкованных НКТ, прошедших испытания в течение 1 года и 9 месяцев показали, что покрытие на резьбе полностью сохранилось (рис.4). В табл. 1 для сравнения представлены данные о механических свойствах НКТ группы прочности Е с высаженными наружу концами до и после диффузионного цинкования, а также после проведения промышленных испытаний в условиях нефтедобычи на глубокой скважине.

Известно, что в мировой практике значительное количество нефти и газа добывают из скважин глубиной 4000-5000 м и более. Такое положение характерно для ряда регионов России, например, Оренбургского нефтяного месторождения. Использование в этих условиях нефтедобычи НКТ нового поколения с диффузионным цинковым покрытием позволит увеличить срок службы труб и обеспечит их длительную безаварийную эксплуатацию.

Кроме того, в перспективе намечаются большие разработки по добыче нефти на шельфах Каспия, Чёрного и Азовского морей, где также могут быть использованы диффузионно-оцинкованные НКТ.

Широкие исследования свойств диффузионных цинковых покрытий и результаты промышленных испытаний диффузионно-оцинкованных НКТ в различных условиях нефтедобычи дают основание использовать их как эффективное и надёжное средство для противокоррозионной защиты НКТ и их резьбовых соединений.

Использование диффузионных цинковых покрытий нового поколения (заданного состава и струк­туры) для защиты НКТ позволяет одновременно:

  • улучшить герметичность резьбовых соединений труб,
  • повысить в 2-3 и более раз срок службы труб, коррозионную стойкость и износостойкость резьбовой пары «труба-муфта»,
  • увеличить количество операций «свинчивание-развинчивание» (10-20 и более раз),
  • снизить число и трудоёмкость ремонтных работ скважин.
3. Внешний вид резьбового конца

На рис. 3. изображен внешний вид резьбового (ниппельного) конца диффузионно-оцинкованной НКТ (Ø 73х5,5мм, группа прочности Е с высаженными наружу концами) после промышленных испытаний в течение 1 года и 9 месяцев в глубокой (3800м) нефтяной скважине.


4. Слой диффузионного цинкового покрытия

На рис. 4. изображено распределение слоя диффузионного цинкового покрытия (ДЦП) по профилю резьбы (впадина) ниппельного конца НКТ после промышленных испытаний в течение 1 года и 9 месяцев. Увеличение: Х200.

Использование диффузионно-оцинкованных НКТ не должно рассматри­ваться только как средство экономии металла, при этом улучшаются экологическая ситуация, упрощается эксплу­атация оборудования, повышается надёжность труб и трубопроводов, снижаются затраты на их эксплуатацию и ремонт.

Приведем перечень сред и условий, в которых с успехом могут использоваться трубы нефтяного сортамента с диффузионным цинковым покрытием нового поколения:

  • в пластовых водах нефтепромыслов, содержащих сероводород, углекислоту и др. агрессивные компоненты,
  • в скважинах, эксплуатирующихся эрлифтом (газлифтом),
  • на нефтепромысловых сооружениях при морской добыче нефти и в шельфовой зоне моря, а также при закачке морской воды.

Таблица 1. Механические свойства насосно-компрессорных труб размером 73х5,5 мм группы прочности Е с высаженными наружу концами.

Наименование показателя механических свойств Показатели механических свойств по ГОСТ 633-80 Показатели механических свойств
до диффузионного цинкования после диффузионного цинкования после испытания в скважине
№№ образцов
1 2 3 4 5 6 7 8
Временное сопротивление s в , кгс/мм 2 (МПа), не менее 70,3 (689) 95 (932) 96 (941) 96 (941) 96 (941) 95 (932) 94 (922) 93 (912) 94 (922)
Предел текучести s т , кгс/мм 2 (МПа), не менее не более 56,2 (552) 77,3 (758) 68 (677) 69 (677) 68 (677) 75 (735) 71 (696) 73 (716) 67 (657) 66 (647)
Относительное удлинение d 5 , %, не менее 13,0 20,0 19,5 19,5 19,0 20,0 19,5 19,5 20,0


5. Пакеты диффузионно-оцинкованных НКТ

Сочетание диффузионных цинковых покрытий с недорогими и недефицитными металлами обеспечивает значительную экономию средств при производстве и эксплуатации труб нефтяного сортамента.

Стоит отметить, что применение диффузионно-оцинкованных НКТ в нефтегазовой промышленности требует гораздо меньше инвестиций для достижения эквивалентного или даже лучшего эффекта, чем при использовании НКТ без покрытия.

В табл. 2 представлено сравнение основных характеристик насосно-компрессорных труб без защитного покрытия и с диффузионным цинковым покрытием нового поколения при эксплуатации в условиях нефтедобычи.

Таблица 2. Сравнительные характеристики насосно-компрессорных труб (НКТ) без защитного покрытия и с диффузионным цинковым покрытием (ДЦП) нового поколения при эксплуатации в условиях нефтедобычи.

п/п Наименование показателя Единица измерения НКТ без покрытия НКТ с ДЦП
1. Скорость коррозии мм/год 0,5-1,8 0,1-0,3
2. Вид (характер) коррозии   Неравномерная, с образованием раковин, сквозных свищей Равномерная, затухающая во времени
3. Срок службы лет 1,5-3,0 6-7 и более
4. Герметичность и коррозионная стойкость резьбовых соединений   Около 50% аварий колонн НКТ происходит в течение 1,5-2,0 лет их эксплуатации в скважинах из-за раз­рушения резьбовых соединений 100%-ная защита НКТ. ДЦП обеспечивает высокую герметичность и коррозионную стойкость резьбовым соединениям
5. Процент использования труб (от начала эксплуатации в скважине) % 30-50 98-100
6. Количество операций «свинчивание-развинчивание» циклы 5-6 10-15 и более
7. Вероятность повреждения резьбовых концов труб (при транспортировке, технических операциях и др.)   большая меньшая

О цинковании труб читайте в статье:

Цинкование как защита от коррозии

ГлавнаяКомпанияНовостиКонтактыТехнологияПродукцияСтатьи