Внутренняя коррозия привела к нарушению герметичности трубопровода крупной наземной нефтяной компании ADNOC. Желание устранить эту проблему и необходимость разработки технических условий и точного плана управления целостностью трубопровода в будущем привели к проведению полевых испытаний технологии рифленой и бесфланцевой футеровки из полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) в трубах из углеродистой стали. В данной статье описывается успешная 5-летняя программа полевых испытаний и подтверждается, что применение футеровки из ПЭВП в трубах из углеродистой стали является экономически эффективным методом снижения внутренней коррозии в нефтепроводах путем изоляции металлических труб от коррозионных жидкостей. Технология экономически эффективна для борьбы с коррозией внутри нефтепроводов.
В компании ADNOC трубопроводы рассчитаны на срок службы более 20 лет. Это важно для обеспечения непрерывности бизнеса и снижения эксплуатационных расходов. Однако обслуживание этих трубопроводов из углеродистой стали становится сложной задачей, поскольку они подвержены внутренней коррозии под воздействием агрессивных жидкостей, бактерий и застойных условий, вызванных низкими скоростями потока. Риск нарушения целостности возрастает с возрастом и изменением свойств пластовой жидкости.
Компания ADNOC эксплуатирует трубопроводы при давлении от 30 до 50 бар, температуре до 69°C и содержании воды более 70%, и неоднократно сталкивалась со случаями утечки из-за внутренней коррозии трубопроводов на крупных наземных месторождениях. Согласно данным, только на выбранных активах насчитывается более 91 нефтепровода (302 километра) и более 45 газоподъемных трубопроводов (100 километров) с сильной внутренней коррозией. Условия эксплуатации, которые потребовали внедрения мер по предотвращению внутренней коррозии, включали низкий pH (4,8–5,2), наличие CO2 (>3%) и H2S (>3%), газонефтяное соотношение более 481 стандартных кубических футов/баррель, температуру трубопровода более 55°C, давление в трубопроводе выше 525 psi. Высокое содержание воды (>46%), низкая скорость потока (менее 1 м/сек), застой жидкости и наличие сульфатредуцирующих бактерий также влияли на стратегии предотвращения утечки. Статистика утечек показывает, что многие из этих трубопроводов были неисправны. За 5 лет произошло до 14 утечек. Это представляет собой серьезную проблему, поскольку приводит к утечкам и перебоям, которые негативно влияют на производство.
Потеря герметичности и необходимость подбора размеров, а также разработки точного плана управления целостностью трубопровода в будущем привели к проведению полевых испытаний технологии перфорированной и бесфланцевой футеровки из полиэтилена высокой плотности (HDPE) на 3,0 км трубопровода Schedule 80 API 5L Gr.B диаметром 6 дюймов. Для устранения этой проблемы были разработаны оптимальные решения. Полевые испытания сначала были проведены на 3,527 км трубопроводов из углеродистой стали на отдельных объектах, после чего последовали интенсивные испытания на 4,0 км трубопроводов.
Крупнейшая нефтяная компания стран Персидского залива (ССГПЗ) начала использовать полиэтиленовые (HDPE) облицовки еще в 2012 году для нефтепроводов и водопроводов. Эта компания, работающая совместно с Shell, использует полиэтиленовые облицовки для водопроводов и нефтепроводов уже более 20 лет, и технология достаточно зрелая, чтобы решить проблему внутренней коррозии в нефтепроводах.
Проект ADNOC был запущен во втором квартале 2011 года, а установка оборудования состоялась во втором квартале 2012 года. Мониторинг начался в апреле 2012 года и завершился в третьем квартале 2017 года. Затем тестовые образцы отправляются в Инновационный центр Borouge (BIC) для оценки и анализа. Критериями успеха и неудачи, установленными для пилотного проекта с использованием полиэтиленовой облицовки высокой плотности (HDPE), были: нулевая утечка после установки облицовки, низкая газопроницаемость через полиэтиленовую облицовку высокой плотности и отсутствие разрушения облицовки.
В статье SPE-192862 описываются стратегии, способствующие успеху полевых испытаний. Основное внимание уделяется планированию, прокладке трубопроводов и оценке характеристик полиэтиленовых (HDPE) вкладышей для получения знаний, необходимых для разработки стратегий управления целостностью трубопроводов при их повсеместном внедрении в нефтепроводах. Эта технология используется в нефтепроводах и линиях электропередачи. Помимо существующих нефтепроводов, неметаллические полиэтиленовые вкладыши могут использоваться и в новых нефтепроводах. В статье освещаются передовые методы устранения нарушений целостности трубопроводов, вызванных повреждениями от внутренней коррозии.
В полной версии статьи описаны критерии применения прокладок из полиэтилена высокой плотности (HDPE); выбор материала прокладки, подготовка и последовательность установки; испытания на герметичность и гидростатические испытания; вентиляция и мониторинг кольцевого газа; ввод в эксплуатацию трубопровода; и подробные результаты испытаний после их завершения. Таблица анализа затрат жизненного цикла Streamline иллюстрирует предполагаемую экономическую эффективность углеродистой стали по сравнению с полиэтиленовыми (HDPE) облицовками для других методов снижения коррозии, включая химическую инъекцию и прочистку поршнями, неметаллические трубопроводы и голую углеродистую сталь. Также объясняется решение о проведении второго расширенного полевого испытания после первоначального испытания. В первом испытании для соединения различных участков трубопровода использовались фланцевые соединения. Хорошо известно, что фланцы подвержены разрушению из-за внешних напряжений. Ручная вентиляция в местах расположения фланцев не только требует периодического мониторинга, что увеличивает эксплуатационные расходы, но и приводит к выбросам проницаемых газов в атмосферу. Во втором испытании фланцы были заменены сварными бесфланцевыми соединителями с автоматической системой заправки и щелевой облицовкой с вентиляционным отверстием на конце удаленной дегазационной станции, которая заканчивалась бы закрытым дренажным отверстием.
Пятилетние испытания подтверждают, что использование полиэтиленовой (HDPE) облицовки в трубах из углеродистой стали может снизить внутреннюю коррозию в нефтепроводах, изолируя металлические трубы от коррозионных жидкостей.
Повышение эффективности за счет обеспечения бесперебойной работы трубопровода, исключения внутренней очистки с помощью поршней для удаления отложений и бактерий, экономии средств за счет отказа от использования противонакипных химикатов и биоцидов, а также снижения трудозатрат.
Целью испытания было снижение внутренней коррозии трубопровода и предотвращение разрушения первичной защитной оболочки.
Перфорированные полиэтиленовые вкладыши высокой плотности со сварными бесшовными соединениями используются в сочетании с системой реинжекции в качестве усовершенствования, основанного на опыте, полученном при первоначальном применении обычных полиэтиленовых вкладышей высокой плотности с зажимами на фланцевых соединениях.
Согласно критериям успеха и неудачи, установленным для пилотного проекта, с момента установки в трубопроводе не было зафиксировано утечек. Дальнейшие испытания и анализ, проведенные компанией BIC, показали снижение веса использованной облицовки на 3-5%, что не приводит к химической деградации после 5 лет эксплуатации. Были обнаружены некоторые царапины, не заходящие в трещины. Поэтому рекомендуется учитывать разницу в потере плотности в будущих проектах. Основное внимание следует уделить внедрению внутренних коррозионных барьеров, где варианты облицовки из ПЭВП (включая уже выявленные улучшения, такие как замена фланцев на соединители и продолжение облицовки, а также установка обратного клапана в облицовке для преодоления газопроницаемости облицовки) являются надежным решением.
Эта технология исключает угрозу внутренней коррозии и обеспечивает значительную экономию эксплуатационных расходов при проведении химической обработки, поскольку химическая обработка не требуется.
Полевые испытания технологии оказали положительное влияние на управление целостностью трубопроводов операторами, предоставив больше возможностей для упреждающего управления внутренней коррозией трубопроводов, снизив общие затраты и улучшив показатели охраны труда и техники безопасности. В качестве инновационного подхода к борьбе с коррозией в нефтепромысловых трубопроводах рекомендуются бесшовные рифленые полиэтиленовые вставки высокой плотности (HDPE).
Технология футеровки из полиэтилена высокой плотности (HDPE) рекомендуется для существующих нефтегазовых месторождений, где часто происходят утечки в трубопроводах и перебои в работе линий закачки воды.
Данное решение позволит сократить количество отказов трубопроводов, вызванных внутренними утечками, продлить срок их службы и повысить производительность.
В новых проектах, реализуемых на целых объектах, эта технология может использоваться для оперативного контроля коррозии и экономии средств на программах мониторинга.
Данная статья написана техническим редактором JPT Джуди Федер и содержит основные моменты из работы SPE 192862 «Инновационные результаты полевых испытаний применения бесшовных рифленых полиэтиленовых труб в сверхгигантском месторождении для борьбы с внутренней коррозией нефтепроводов», подготовленной Эбби Калио Амабипи (SPE), Марваном Хамадом Салемом, Сивой Прасадой Грандхе и Тиджендером Кумаром Гуптой из ADNOC; Мохамедом Али Авадхом (Borouge PTE); Николасом Хербигом, Джеффом Шеллом и Тедом Комптоном из United Special Technical Services для подготовки к Международной нефтяной выставке и конференции в Абу-Даби (2018). Данная работа не проходила рецензирование.
Журнал «Journal of Petroleum Technology» — это ведущий журнал Общества инженеров-нефтяников, публикующий авторитетные обзоры и статьи о достижениях в технологиях разведки и добычи, проблемах нефтегазовой отрасли, а также новости о SPE и ее членах.