автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.03, диссертация на тему:Повышение безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых промыслов в условиях их биозаражения

На правах рукописи

НИКОЛАЕВ ОЛЕГ АЛЕКСАНДРОВИЧ

¡ml

004605791

ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБОРУДОВАНИЯ И ТРУБОПРОВОДОВ НЕФТЕГАЗОВЫХ ПРОМЫСЛОВ В УСЛОВИЯХ ИХ БИОЗАРАЖЕНИЯ

Специальность 05.26.03 - «Пожарная и промышленная безопасность» (Нефтегазовая отрасль)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа-2010

2 4 И ЮН 2010

004605701

Работа выполнена на кафедре «Материаловедение и защита от коррозии» Уфимского государственного нефтяного технического университета и в Уренгойском газопромысловом управлении ООО «Газпром добыча Уренгой».

Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Бугай Дмитрий Ефимович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Буренин Владимир Алексеевич; кандидат технических наук Фаритов Айрат Табрисович.

Ведущая организация Автономная некоммерческая организация

Республиканский центр научно-технического обеспечения «Башпромбезопасность».

Защита состоится 2 июля 2010 года в 11.30 на заседании диссертационного совета Д 212.289.05 при Уфимском государственном нефтяном техническом университете по адресу: 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уфимского государственного нефтяного технического университета.

Автореферат разослан «•/ » июня 2010 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Лягов А.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

В соответствии с Федеральным законом № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 г. трубопроводы и технологическое оборудование, эксплуатируемые на промыслах нефти и газа, относятся к опасным производственным объектам.

Известно, что более 70 % коррозионных повреждений оборудования и коммуникаций в нефтегазовой отрасли вызывается микроорганизмами и, главным образом, сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ), создающими в результате своей жизнедеятельности коррозионно-активную среду. Процесс сульфатредукции, сопровождающийся ростом бактериальных клеток, начинается в пласте и продолжается в системах нефтесбора и подготовки нефти и газа. При этом, как правило, имеет место не равномерная, а локальная коррозия металла, которая особенно опасна, так как приводит к быстрым и непрогнозируемым отказам оборудования и трубопроводов.

В настоящее время масштабы аварийных ситуаций по причине коррозии нефтегазопромыслового оборудования таковы, что возникла острая необходимость принятия экстренных мер по ее предотвращению. Для повышения безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых месторождений в условиях микробиологической коррозии требуется комплекс мероприятий, направленных на создание условий, делающих невозможным размножение и жизнедеятельность СВБ.

Известно, что СВБ могут существовать в средах с разнообразными термобарическими условиями при рН от 4,15 до 9,92, но их жизнедеятельность ограничена высоким содержанием ионов Са2+ и М§2+. Эти бактерии также весьма чувствительны к содержанию своих основных пищевых компонентов и, в первую очередь, к концентрации сульфат-ионов. Поэтому с целью повышения безопасности эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов, на металл которых воздействуют продукты метаболизма СВБ, особенно актуальным является применение методов, позволяющих значительно уменьшать концентрацию сульфат-ионов в промысловых средах.

Среди таких методов одним из наиболее перспективных, по нашему мнению, является магнитогидродинамическая обработка (МГДО), обеспечивающая с помощью несложных и недорогостоящих устройств на постоянных магнитах существенное снижение содержания растворенных солей в промысловых средах (показано ранее С.Е. Черепашкиным, А.Б. Лаптевым и Д.Е. Бугаем). Успешное использование магнитного поля для снижения солеотложения описано также в работах В.И. Классена, Е.Ф. Тебенихина и В.Ф. Очкова.

Цель работы

Создание метода расчета и конструирования устройств для проведения МГДО промысловых сред, позволяющей значительно снижать концентрацию растворенных в них сульфатов и, как следствие, подавлять жизнедеятельность СВБ, что обеспечивает повышение безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых промыслов.

В диссертации решались следующие основные задачи:

1 Разработка лабораторных методик и оборудования для исследования влияния МГДО потоков пластовых сред различного состава на кристаллизацию сульфатов в этих средах после проведения обработки.

2 Изучение влияния МГДО на концентрацию растворенных в водных средах сульфатов в зависимости от величины индукции магнитного поля, скорости течения сред и их минерализации.

3 Разработка научно обоснованного метода расчета и конструирования устройств для проведения МГДО пластовых сред, позволяющей подавлять жизнедеятельность СВБ.

4 Разработка методических указаний на изготовление и использование в нефтегазовой отрасли устройств для проведения МГДО пластовых сред с целью снижения их минерализации, подавления жизнедеятельности СВБ и внедрение этих устройств на конкретном промышленном объекте.

Научная новизна

1 Разработан метод существенного повышения безопасности эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов в условиях биозаражения промысловых сред, основанный на их МГДО и обеспечивающий

снижение концентрации растворенных сульфатов до значения 0,05 % масс., при котором невозможна жизнедеятельность планктонных и адгезированных форм СВБ и, как следствие этого, не возникает локальная коррозия металла.

2 Показано,'что совместное проведение МГДО и дозирования в промысловую среду необходимого количества солей кальция позволяет контролировать концентрацию растворенных в ней сульфатов и обеспечивает условия для их наиболее эффективного удаления.

3 Установлено, что наибольшее влияние на снижение концентрации сульфатов в промысловых средах при проведении их МГДО и дозирования солей кальция оказывают количество каскадов источников магнитного поля (ИМП), величина зазора между ИМП в каскаде, скорость потока и минерализация среды.

Практическая ценность

При участии соискателя в ООО «Научно-производственный центр «Знание» (г. Уфа) разработаны методические указания «Устройство для подавления жизнедеятельности СВБ путем МГДО жидкости с предварительным дозированием раствора СаС12». Промысловые испытания сконструированного в соответствии с этими указаниями устройства на водоводе системы поддержания пластового давления (ППД) филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Баш-нефть-Янаул» показали, что концентрация растворенных сульфат-ионов снизилась до 0,05 - 0,1 % масс, и, тем самым, была полностью предотвращена жизнедеятельность СВБ. Скорость коррозии гравиметрических образцов по истечении 30-ти суток после начала испытаний снизилась на 70 %, а локальная коррозия металла, вызываемая колониями СВБ, не наблюдалась.

Смонтированная в Уренгойском ГПУ ООО «Газпром добыча Уренгой» система дозирования солей кальция в сточные воды и их МГДО, разработанная при участии соискателя, позволила в течение двух месяцев снизить количество живых клеток СВБ с 103-104 до 0-10 шт. При этом скорость коррозии стали в закачиваемой воде уменьшилась на 60 %.

б

Апробация работы и публикация результатов

Основные результаты работы доложены и обсуждались на 7-ой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2007); учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2007» (г. Уфа, 2007); научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г. Уфа, 2008); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2008); научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» (г. Уфа, 2008); научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (г. Уфа, 2009).

По результатам работы опубликовано 11 научных трудов.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Объем диссертации 139 страниц машинописного текста; приводится 13 таблиц, 17 иллюстраций, 3 приложения. Список литературы содержит 122 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении представлена общая характеристика диссертации, сформулированы цель и задачи исследований.

В первой главе приведен анализ литературных данных о влиянии жизнедеятельности СВБ на безопасность эксплуатации нефтегазового оборудования, биогенного сероводорода на сроки его эксплуатации и экологическую ситуацию в нефтегазодобывающих регионах. Представлены типы и классификация СВБ, принципы их сульфатного дыхания, условия существования и жизнедеятельности, способы подавления жизнедеятельности СВБ как хими-

ческими, так и физическими методами. Показаны основные пути образования сульфатов в природе и в промысловых водах.

Отказы трубопроводов в большинстве случаев связаны с внутренней коррозией металла. Особенно опасными являются очаговые поражения, связанные с жизнедеятельностью бактерий, главным образом СВБ. Жизнедеятельность СВБ приводит к быстрому увеличению локального содержания сероводорода в промысловых водах, что стимулирует сразу несколько механизмов ускорения коррозии. Наиболее опасный из них заключается в усилении катодной деполяризации твердыми сульфидами железа, которые образуются в результате жизнедеятельности бактерий или вследствие потребления ими поляризованного водорода.

Ключевым фактором в борьбе с СВБ является состав среды. Так, высокая температура в нефтяных пластах не является препятствием для распространения СВБ. Они были обнаружены в пробах вод нефтяных пластов Ап-шерона, где температура достигает 85-91 °С, а одна из культур способна образовывать сероводород при 104 °С и давлении 100 МПа. При значительной минерализации пластовых вод распространение бактерий в них ограничивается высоким содержанием ионов Са2+ и М£2+. СВБ встречались только в тех водах, где значения катионного коэффициента Са2+ + М%2+/ К+ + Иа+ (мг-экв.) не превышали 0,36-0,40. СВБ получают энергию в процессе анаэробного дыхания, используя растворенные сульфаты.

Известно, что пластовые воды, как в пределах одной нефтяной или газовой залежи, так и на разных месторождениях, имеют существенные различия в количественном содержании и химическом составе растворенных минеральных солей. Это вызвано сложными механизмами формирования глубинных потоков и резкими перепадами давления и температуры.

Защита металла от биокоррозии сводится в основном к ограничению развития или уничтожению микроорганизмов. Это достигается повышением общей коррозионной стойкости металлов и покрытий, поддержанием определенных условий эксплуатации, применением катодной защиты для подземных сооружений, протекторной защиты для гидросооружений и плав-

средств, применением рецептур для консервации, содержащих ингибиторы коррозии, в том числе летучие. На среды предлагается воздействовать рентгеновским и ультрафиолетовым излучением, ультразвуком, радиационным облучением, повышением температуры, а также применением токов высокой частоты. Все эти методы либо не позволяют полностью предотвратить последствия заражения промысловых сред СВБ, либо являются дорогостоящими и трудноисполнимыми на практике. В нефтегазовой отрасли широкое применение нашла обработка зараженных микроорганизмами сред химическими веществами- бактерицидами. Наиболее существенными недостатками бактерицидов являются их высокая стоимость и мутации бактерий, приводящие к появлению штаммов, невосприимчивых к действию этих реагентов.

Самопроизвольное снижение концентрации ионов БО/" в промысловых средах происходит, как правило, в результате выпадения малорастворимых сульфатов вследствие смешивания несовместимых вод. При этом на стенках трубопроводов появляются весьма опасные отложения солей.

Среди методов борьбы с такими осложнениями особенно перспективным представляется МГДО промысловых сред, так как она не только предотвращает рост солеотложений на поверхности оборудования и трубопроводов, но и снижает концентрацию ионов солей.

Во второй главе приведено описание известных и разработанных экспериментальных и расчетных методов исследований.

Для проведения МГДО модельных и промысловых сред в лабораторных условиях использовали специально разработанный стенд (рисунок 1). Он включает емкость для приготовления раствора 1 с термостатом типа ЛАБ-ТБ-01/12, насос 2, дозатор хлорида кальция 3 с блоком питания 4, устройство для проведения МГДО 5 с блоком управления (БУ) б, приемную емкость 7, термометры 8 и 9, манометры в подающей 10 и отводящей 11 магистралях, расходомер 17 и вентили 12-16.

Тарировку устройства 5 проводили с помощью тесламетра типа ПИЭ МГ Р 2, замеряя величину магнитной индукции в зазоре между ИМП.

Рисунок 1 - Схема стенда для проведения МГДО модельных и промысловых

сред

Относительная ошибка измерений величины магнитной индукции составляла 1,5 %.

Далее рассчитывали напряженность магнитного поля (А/м) по формуле

В В 1{ — —

Иа 4я-10"7 '

где В - индукция магнитного поля, Тл; ¡м> - магнитная постоянная, В-с/(А-м).

Оценку эффективности процесса кристаллизации сульфата кальция осуществляли после проведения МГДО путем наблюдения с помощью оптического микроскопа МБС-9 количества осадка, выпадавшего из отфильтрованного раствора; контроля остаточного содержания ионов кальция в пробе до и после МГДО с использованием комплексонометрической методики их определения (относительная ошибка измерений не превышала 5 %); гравиметрического определения содержания сульфатов в воде с образованием нерастворимых бариевых солей (относительная ошибка измерений не превышала 1 %).

Расчет скоростей движения ионов Са2+ и 8042" в ходе МГДО проводили на основании данных о напряженности магнитного поля и скорости потока

раствора.

Эффективность подавления жизнедеятельности СВБ оценивали посредством гравиметрического определения скорости коррозии стали 20 до и после комплексной обработки модельной пластовой воды. Ее осуществляли, дозируя в пластовую воду расчетное количество раствора хлорида кальция и одновременно проводя МГДО.

Объем дозируемого раствора хлорида кальция рассчитывали по формуле

УСаСк =0,417-1,05-0,001--^ ,

где 0,417 - коэффициент пересчета, равный отношению веса иона кальция к весу сульфат-иона;

1,05 - поправочный коэффициент, обеспечивающий избыток ионов кальция в среде в ходе обработки;

0,001 - коэффициент пересчета концентрации сульфат-ионов, выраженной в мг/дм3, в г/дм3;

Уо - объем обрабатываемого раствора, дм3;

А'» - массовая концентрация сульфат-ионов в пробе до обработки, мг/дм3; ХСа2* - массовая концентрация ионов кальция в растворе, подаваемом в устройство для МГДО, г/дм3.

С целью изучения механизма МГДО проводили измерение удельного электросопротивления модельных растворов с использованием высокоомно-го милливольтметра (типа В-401) и специальных медных электродов диаметром 0,5 мм.

Разработаны методические указания на изготовление и использование в нефтегазовой отрасли устройств для снижения минерализации пластовых сред и подавления в них жизнедеятельности СВБ, которые включают расчет устройства для МГДО пластовой воды, определение количества дозируемого в неё хлорида кальция и расчет отстойника, фильтра или гидроциклона для удаления кристаллического сульфата кальция.

В третьей главе рассмотрены этапы разработки метода удаления сульфат-ионов из водных растворов, результаты лабораторных экспериментов и

особенности расчета устройств для МГДО, используемых с целью снижения концентрации сульфатов в потоках промысловых сред.

При движении среды, содержащей ионы солей, в магнитном поле в ней индуцируется электрический ток. Его носителями являются гидратированные ионы солей, на которые действует сила Лоренца. Задавая определенный угол между вектором магнитной индукции и вектором скорости потока среды, можно целенаправленно воздействовать на ионы солей и перераспределять их в объеме среды так, как это требуется в конкретном случае.

На рисунке 2 приведена расчетная схема однокаскадного устройства для проведения МГДО промысловых сред. Для обеспечения локализации разноименно заряженных ионов в зоне с нулевой магнитной индукцией ИМП установлены северным полюсом внутрь устройства.

т - расстояние между ИМП, м; а, Ъ и I - размеры ИМП, м; V- скорость движения среды, м/с; I - векторы индуцируемых токов; 0 - зона с нулевой магнитной индукцией

Рисунок 2 - Расчетная схема однокаскадного устройства для МГДО промысловых сред

Как известно, применение МГДО промысловых сред существенно снижает солеотложение на внутренней поверхности труб, в среднем на 20 % эффективнее, чем используемые в этих целях ингибиторы. Хорошо растворимые соли не могут выпадать в ходе МГДО несмотря на их локализацию в зоне с нулевой магнитной индукцией. Поэтому для полного удаления из раствора анионов БО,)2" необходимо присутствие соответствующих концентра-

г

ций катионов Са2+, которые связывают сульфат-ионы в малорастворимые соли. После МГДО в объёме раствора образуется взвесь сульфатов, которые уже не способны поддерживать биогенную сульфатредукцию. Сформировавшиеся кристаллы выпавших солей можно удалить отстаиванием, фильтрованием или центрифугированием. На первом этапе проведенных исследований было изучено воздействие переменного магнитного поля на неподвижные растворы сульфата кальция.

Полученные данные приведены на рисунке 3. Они свидетельствуют о том, что в результате МГДО наблюдается быстрое снижение концентрации растворенного в модельной среде СаБО^ Так, увеличение продолжительности обработки до 5 секунд приводит к снижению концентрации растворенного сульфата кальция до 340 г/т (соответствует 100 г/т ионов кальция или 0,024 % масс, сульфатов) и ниже. При этом уменьшение содержания растворенного сульфата кальция происходит, даже если его исходная концентрация была далека от насыщения.

Время обработки, с ■ 500 г/т Ж 280 г/т ♦ 140 г/т

Рисунок 3 - Зависимость концентрации ионов Са2+ от продолжительности МГДО

При минимальной продолжительности МГДО (0,5 с) мелкие кристаллы сульфата кальция начинают образовываться в растворе через 2 мин. При увеличении продолжительности обработки время латентной фазы кристаллизации не изменяется. Следовательно, МГДО раствора солей имеет высокую эффективность практически с самого ее начала, и условия, необходимые для

инициирования процесса кристаллизации (образование кластеров), создаются уже в течение первой секунды.

Изучение выпадающих частиц солей в различных растворах сульфатов с помощью оптического микроскопа показало, что они имеют малые размеры (до 4 мкм) и при высокой скорости потока не способны к отложению на внутренней поверхности труб. Эти частицы перемещаются в объеме транспортируемой среды в виде мелкодисперсной взвеси. Эффективность удаления сульфатов значительно увеличивается с повышением минерализации растворов.

Влияние всех возможных примесей на необходимое количество дозируемого раствора хлорида кальция и условия формирования кристаллов сульфата кальция не могут быть установлены для реальных сред, поэтому при проектировании устройства для МГДО требуются лабораторные испытания с использованием промысловых сред. Для уменьшения влияния естественных колебаний температуры, рН и содержания растворенных газов на растворимость сульфата кальция, в обрабатываемую среду необходимо вводить избыточное количество раствора СаС12. Невысокие избыточные концентрации этой соли в растворе способствуют также более быстрому и полному удалению растворенных сульфатов.

Механизм воздействия МГДО на водные растворы солей был изучен путем измерения электросопротивления среды. Известно, что суммарная концентрация растворенных в воде солей обратно пропорциональна удельному электросопротивлению. Поэтому измерение электросопротивления модельной среды на различном расстоянии от ИМП позволяет определять изменение суммарных концентраций ионов солей в зонах обрабатываемой ячейки.

На рисунке 4 показано изменение суммарных концентраций ионов растворенных солей на различном расстоянии от движущихся ИМП в зависимости от продолжительности МГДО. Видно, что с началом МГДО концентрация ионов в непосредственной близости от ИМП быстро увеличивается. На расстоянии 17 мм от них, наоборот, резко снижается, а в зоне с нулевой магнитной индукцией (34 мм) - сначала возрастает, а затем снижается. Происхо-

дит пространственное разделение анионов и катионов. Они начинают двигаться в противоположные стороны - к местам максимального воздействия магнитного поля. В зоне с нулевой магнитной индукцией происходит локализация анионов и катионов. В случае удаления сульфат-ионов в условиях дозирования раствора хлорида кальция в этой зоне возникает пересыщение по сульфату кальция. Начинается процесс активного образования микрокристаллов, а концентрация растворенных сульфатов снижается до требуемых значений.

Время, с

Рисунок 4 - Изменение суммарных концентраций ионов растворенных солей в зависимости от продолжительности МГДО и расстояния от ИМП

На втором этапе были проведены эксперименты по МГДО движущихся растворов сульфата кальция в заведомо высоких концентрациях с помощью устройств с неподвижными ИМП (использовали стенд, изображенный на рисунке 1). Количество каскадов ИМП соответствовало числу циклов прохождения раствора по заданному контуру. Обработанный раствор центрифугировали для полного извлечения выпавших кристаллов сульфата кальция.

В таблице 1 приведены экспериментальные данные об остаточной концентрации сульфат-ионов. Было установлено, что даже при высоких концентрациях сульфата кальция МГДО модельных водных растворов с использованием пяти каскадов ИМП приводит к снижению содержания растворенных сульфат-ионов до 0,05 % масс, и ниже.

Таблица 1 - Зависимость остаточной концентрации (г/л) сульфат-ионов от количества каскадов ИМП

Номер пробы До обработки Количество каскадов

1 2 3 4 5 6

Проба 1 3,0 1,72 1,02 0,64 0,38 0,23 0,15

Проба 2 2,0 1,16 0,74 0,44 0,25 0,17 0,11

Проба 3 1,0 0,61 0,37 0,23 0,14 0,10 0,07

Проба 4 0,5 0,31 0,19 0,12 0,07 0,04 0,03

Следует отметить, что требуемые параметры МГДО могут быть определены только по результатам экспериментов с реальными средами, так как минеральный состав обрабатываемых смесей строго индивидуален для каждого нефтегазового объекта. При увеличении скорости потока обрабатываемой среды и/или уменьшении зазора между разнополярными ИМП эффективность удаления растворенных сульфатов существенно повышается.

Развитие СВБ невозможно при концентрации сульфатов в среде менее 0,05 % масс. Следовательно, благодаря большой скорости осаждения гипса СайОд • 2Н2О (а сульфат кальция выпадает в виде именно такого кристаллогидрата) он может быть высажен с помощью МГДО и выведен из водной среды путем отстаивания или фильтрации. При этом концентрация сульфатов остается существенно ниже значения, выше которого возможно развитие СВБ.

Определение скоростей движения ионов Са2+ и БОц7' проводилось с помощью специально разработанной программы расчета параметров устройства для МГДО промысловых сред, основанной на схеме, приведенной на рисунке 2.

Полученные данные представлены на рисунке 5.

Расчеты показывают, что максимальные скорости движения ионов Са2+ и БО/" наблюдаются в объеме устройства для МГДО. Следовательно, принятое в эксперименте расположение постоянных магнитов позволяет эффективно снижать концентрацию малорастворимых солей в обрабатываемой жидкости.

Следует отметить, что ранее полученные в работе экспериментальные данные полностью соответствуют расчетным.

з ---------

-3 ---------

Координата точка по осп X, м

сульфат-иены ""♦"ионы кальция

Рисунок 5 - Расчетные скорости движения ионов Са2+ и 8042" вдоль продольной оси однокаскадного устройства для проведения МГДО

Таким образом, МГДО растворов приводит к значительному увеличению локальной концентрации ионов солей, что, в свою очередь, вызывает образование кластеров из молекул растворенных веществ и растворителя и заканчивается формированием микрокристаллов солей.

Удаление выпадающих при МГДО солей может быть проведено с помощью фильтрации, отстаивания или центрифугирования. Выбор метода зависит от размеров образующихся частиц солей и скорости их осаждения. Так, мелкий неоседающий осадок может быть удален с помощью песчаных фильтров. Более крупные частицы из кристаллов солей могут быть отделены путем отстаивания, а агломераты частиц легко удаляются с помощью гидроциклонов.

МГДО растворов солей, содержащих большое количество растворенных газов, приводит к флотации выпадающих микрокристаллов. Для удале-

ния всплывающих частиц в конструкцию отстойников и гидроциклонов необходимо вводить полупогружные перегородки, которые не позволяют этим частицам попадать в очищенную воду.

Оценка эффективности снижения концентрации сульфатов в промысловой среде с целью подавления жизнедеятельности СВБ не может быть основана на выращивании культур в питательных средах, так как последние содержат большое количество сульфатов. Поэтому в работе был использован опосредованный показатель эффективности обработки - скорость коррозии металла и степень её локализации без проведения обработки и после добавления солей кальция и воздействия МГДО. В присутствии СВБ происходит увеличение скорости коррозии в 2-3 раза по сравнению со скоростью коррозии в аналогичной среде без СВБ.

Результаты проведенных испытаний приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Результаты коррозионных испытаний стали 20 в пластовой воде, содержащей СВБ, после удаления сульфатов

Наименование Концентрация растворённых сульфатов, г/л Скорость коррозии, г/(м2-ч) Степень защиты, % Вид коррозии

Без удаления сульфатов 2,00 2,388 - язвенная

1 каскад МГДО 0,74 2,012 15,75 язвенная

2 каскада МГДО 0,44 1,675 29,86 язвенная

3 каскада МГДО 0,25 1,225 48,70 Равномерная, с отдельньми язвами

4 каскада МГДО 0,17 0,825 65,45 Равномерная

Видно, что с увеличением количества каскадов МГДО скорость коррозии стали существенно снижается. Изменяется и ее характер: язвенная коррозия постепенно уступает место равномерной. Отсюда следует, что жизнедеятельность СВБ кардинально подавляется. В результате значительно повышается безопасность эксплуатации оборудования и трубопроводов в подобных

условиях, поскольку удается полностью предотвратить локальную коррозию металла - наиболее опасный вид разрушения этих объектов.

Таким образом, предлагаемый метод борьбы с СВБ в нефтегазопромы-словом оборудовании и трубопроводах заключается в выполнении следующих операций:

1) определение ионного состава минерализованной воды;

2) расчет и изготовление устройства для МГДО, а также экспериментальное определение количества ионов, выпадающих в виде кристаллической фазы, то есть процентного показателя обессоливания воды по сульфат-ионам. Расчет теоретического и реального мольного соотношения катионов и анионов - для определения количества дополнительно дозируемых катионов кальция, необходимых для полного удаления растворенных сульфат-ионов из жидкости;

3) разработка системы устройств (рисунок 6) для удаления сульфат-ионов из среды. Возможны три варианта системы.

Рисунок 6 - Возможные варианты системы для обработки среды, содержащей СВБ, с удалением выпавших сульфатов: а) отстаиванием; б) фильтрованием; в) центрифугированием

Первый включает дозатор (1) для подачи расчетного количества раствора соли кальция, устройство для МГДО (2) и отстойник (3) (рисунок б а). При этом 4 - входящий в устройство для МГДО поток жидкости, содержащей сульфат-ионы; 5 - выходящий из отстойника поток жидкости без сульфат-ионов; 6 - выходящий из отстойника поток жидкости, обогащенный микро-

а

I

з

о

кристаллами сульфатов. Во втором варианте отстойник заменяется фильтром (рисунок 6 б). При этом 4 - то же; 5 - выходящий из фильтра поток жидкости без сульфат-ионов. В третьем варианте (рисунок 6 в) для отделения выпавших после МГДО кристаллов сульфата кальция служит гидроциклон. При этом 4 - то же; 5 - выходящий из гидроциклона поток жидкости без сульфат-ионов; 6 - выходящий из гидроциклона поток жидкости, обогащенной микрокристаллами сульфатов. Выбор того или иного варианта зависит от размера образующихся кристаллов сульфата кальция и их количества. Немаловажную роль играют и экономические аспекты.

Расчет количества дозируемой в обрабатываемую среду соли кальция с известной концентрацией ионов Со?* производится исходя из найденных в лабораторных условиях мольных концентраций сульфат-ионов С502- и карбонат-ионов в среде объемом V. Количество добавляемого раствора составляет

После МГДО все сульфат-ионы переходят в микрокристаллическую фазу, переносятся потоком среды в отстойник (рисунок 6 а), фильтр (рисунок 6 б) или гидроциклон (рисунок 6 в) откуда в дальнейшем удаляются.

Предлагаемый метод обеспечивает полное подавление жизнедеятельности СВБ в промысловых средах, снижение образования отложений гипса на стенках трубопроводов и оборудования, предотвращает образование биогенного сероводорода, то есть способствует как улучшению экологической обстановки в районе предприятия, так и значительному повышению безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов.

В четвертой главе описаны методические указания по расчету разработанных устройств для МГДО промысловых сред, проведению их монтажа и определению эффективности предложенного метода подавления жизнедеятельности СВБ.

На практике для осуществления МГДО необходимо рассчитать и изготовить устройство, которое имело бы высокую эффективность в рассматри-

ваемых условиях. Методически это выполняется следующим образом.

Примем за основу расчетную схему, изображенную на рисунке 2.

Требуется определить:

1) количество хлорида кальция, которое следует дозировать в трубопровод для осаждения максимального количества сульфат-ионов;

2) количество предварительно дозируемой щелочи (например, №ОН), если обрабатываемый поток имеет значение рН ниже 3-4 или повышенное содержание растворенных кислых газов, препятствующих достаточно полному удалению сульфат-ионов;

3) величины В, Ь, т и необходимое количество последовательно устанавливаемых каскадов в устройстве для МГДО;

4) тип и параметры устройства (отстойник, фильтр или гидроциклон) для выведения из среды образующейся кристаллической фазы.

Кроме того, проектируемая система должна соответствовать параметрам промысла по пропускной способности и давлению на выходе, а также климатическим условиям эксплуатации.

Поскольку в образовании солей принимают участие ионы, рассчитывают плотность индуцируемого тока для обоих их видов.

Величину магнитной индукции для различных ионов рассчитывают по формуле

где & - суммарный заряд 1-ых ионов, проходящий за время / в зазоре устройства для МГДО, Кл; /¿о - магнитная постоянная, Вс/(А-м); - заряд 1-ых ионов, Кл; <7,- - валентность /-ых ионов; с,- - концентрация 1-ых ионов, ед./м3;-и,- - подвижность ¿-ых ионов, м2/В-с; 5 - площадь сечения, через которое протекает индуцируемый ток, м2; ¡У - скорость движения среды, м/с.

Для катионов и анионов величина магнитной индукции различна, поэтому при проведении расчетов берут наибольшее значение с целью обеспечения эффективной обработки.

Величины т,Ь и необходимое число каскадов определяют с помощью специально разработанной в ходе выполнения диссертации компьютерной программы. Она позволяет также определять направление индуцируемого тока ионов и рассчитывать его плотность по осям X, У, 2 для каждого типа ионов. Зная величину магнитной индукции, рассчитанную по приведенной выше формуле, подбирают постоянные магниты с соответствующими характеристиками. Значения т и I задают с учетом геометрии трубы, размеров магнитов и условий в трубопроводе. Далее рассчитывают плотность индуцируемого тока для каждого типа ионов.

В качестве ИМП были выбраны магниты типа ШгРенВ, которые при относительно невысокой цене обеспечивают длительную работу устройства для МГДО в условиях газонефтепромыслов.

Число каскадов МГДО предварительно определяют, исходя из количества растворенных сульфат-ионов по таблице 1 и окончательно - по результатам испытаний на промысловой среде.

Эффективность устройства для МГДО оценивают по формуле

Э = (1-Сия/Св)-100%,

где С кт - остаточная концентрация сульфат-ионов после МГДО, моль/л; Со - начальная концентрация сульфат-ионов в среде, моль/л.

Лабораторные эксперименты по определению влияния МГДО на снижение концентрации сульфатов в модельных средах в условиях дозирования раствора хлорида кальция показали высокую эффективность разработанного метода. Так, при скорости концентрированного модельного раствора сульфата кальция 1 м/с эффективность МГДО составила в среднем 40 % на один каскад. Обработанный раствор центрифугировали и определяли содержание сульфат-ионов. Было показано, что 4-5 каскадная МГДО промысловой воды в условиях дозирования раствора хлорида кальция дает возможность снизить количество сульфат-ионов до 0,05 % масс, и ниже, что позволяет полностью подавить жизнедеятельность СВБ.

Учитывая большое различие в плотности между выпадающими солями и средами технологических потоков, для разделения образующихся суспензий

предлагается использовать отстойники, фильтры или гидроциклоны. В диссертации приведены методы их расчета в зависимости от полученных экспериментальных данных.

Таким образом, использование разработанного метода позволяет полностью исключить существование и рост СВБ в системах промысловых трубопроводов и, тем самым, значительно повысить безопасность эксплуатации объектов нефтегазовых промыслов.

ВЫВОДЫ

1 Теоретически обосновано и подтверждено на практике, что МГДО минерализованных промысловых сред позволяет полностью предотвращать локальную микробиологическую коррозию металла нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов, которая является одной из основных причин их разрушения и непрогнозируемых аварийных отказов. Даже в случае наличия в промысловой среде хорошо растворимых солей, когда ддя эффективного извлечения сульфатов необходимо одновременно с МГДО дозировать в нее соли кальция, метод отличается малыми энергозатратами, простотой изготовления требующихся устройств, отсутствием необходимости их обслуживания. В результате материальные затраты на реализацию метода значительно уступают таковым в случае использования распространенных в нефтегазовой отрасли методов (например, применение дорогостоящих бактерицидов), которые, к тому же, не обеспечивают полного подавления жизнедеятельности СВБ в адгезированной на поверхности оборудования форме.

2 МГДО промысловых сред имеет высокую антибактериальную эффективность практически с момента начала воздействия, так как условия, необходимые для образования кластеров сульфатов, формируются в течение первой секунды обработки. Микрокристаллы сульфатов имеют размеры до 4 мкм и при высоких скоростях потока не способны к отложению на стенках труб и оборудования. Они перемещаются в объеме транспортируемой среды в виде мелкодисперсной взвеси.

3 Механизм МГДО промысловых сред заключается в пространственном разделении катионов и анионов в постоянном магнитном поле. Они движутся в противоположные стороны - к области максимального воздействия магнитного поля. В зоне с нулевой магнитной индукцией происходит увеличение концентрации катионов и анионов. В случае удаления сульфат-ионов в условиях дозирования раствора хлорида кальция в этой зоне возникает пересыщение по сульфату кальция. Начинается процесс активного образования микрокристаллов, а концентрация растворенных сульфатов снижается до требуемых значений.

4 Показано, что с увеличением количества каскадов МГДО скорость коррозии стали 20 существенно снижается. Изменяется и ее характер: язвенная коррозия уступает место равномерной. Следовательно, жизнедеятельность СВБ эффективно подавляется. Удается практически полностью предотвратить локальную коррозию металла, которая существенно снижает безопасность эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1 Николаев O.A. Магнитогидродинамический метод обработки оборотной воды ГПЗ для предотвращения накипеобразования / Николаев О А. // Новые технологии в газовой промышленности: тез. докл. 7-й всерос. конф. молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности. - М: РГУ НГ им. И.М. Губкина, 2007 - С. 20.

2 Николаев O.A. Магнитогидродинамический метод обработки оборотной воды ГПЗ для предотвращения сульфатредукции СВБ / Николаев O.A., Лаптев А.Б. // Новые технологии в газовой промышленности: тез. докл. 7-й всерос. конф. молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности. -М: РГУ НГ им. И.М. Губкина, 2007 - С. 21.

3 Николаев O.A. Обеспечение безопасности эксплуатации трубопроводов и оборудования нефтяных промыслов в условиях солеотложения и биообрастания / Николаев O.A. И Трубопроводный транспорт - 2007: тез. докл. мевдунар. учеб.-науч.-пракг. конф. - Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 2007. - С. 58-59.

4 Николаев О А. Уменьшение объема сульфатных отложений в промысловых трубопроводах как способ предотвращения биокоррозии / Николаев O.A. Лаптев А.Б., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа: материалы науч.-пракг. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2008 - С. 257.

5 Николаев O.A. Повышение безопасности эксплуатации трубопроводов и оборудования нефтяных промыслов в условиях биозаражения пластовых вод / Николаев O.A., Лаптев А.Б., Ахияров Р.Ж., Бугай Д.Е. // Актуальные проблемы тех-

нических, естественных и гуманитарных наук: тез. докл. междунар. науч.-техн. конф. - Уфа: УГНТУ, 2008. - Вып. 3. - С. 75-76.

6 Николаев O.A. Использование магнитогидродинамической обработки для подавления жизнедеятельности аэробных бактерий и микроводорослей / Николаев O.A., Ахияров Р.Ж., Латыпов O.P., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Энергоэффективность. Проблемы и решения: материалы науч.-практ. конф. - Уфа.: ИПТЭР, 2008. -С. 72-73.

7 Николаев O.A. Влияние магнитогидродинамической обработки на жизнеспособность сульфатвосстанавливающих бактерий / Николаев О А., Ахияров Р.Ж., Алаев A.A., Латыпов O.P.., Цыпышев О.Ю., Лаптев AJ»., Бугай Д.Е. // Энергоэф-фективносгь. Проблемы и решения: материалы науч.-цракг. конф. - Уфа: ИПТЭР, 2008.-С. 79-81.

8 Николаев О А Применение магнитогидродинамической обработки для удаления сульфат-ионов из пластовых сред / Николаев O.A., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. II Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. - Уфа: ИПТЭР, 2008. - № 74. - С. 41-46.

9 Николаев О А. Лабораторный стенд для изучения влияния магнитогидродинамической обработки на микробиологическую коррозию стали / Николаев O.A., Ахияров РЖ., Ибрагимов ИГ., Латыпов O.P., Лаптев АБ., Бугай Д.Е. // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и нефтепродуктов. Уфа: ИПТЭР, 2008. -№74.-С. 98-102.

10 Николаев О А. Расчет устройств для магнитогидродинамической обработки, применяемых с целью снижения сульфатредукции бактерий в пластовых водах / Николаев O.A., Ахияров Р.Ж., Ибрагимов И.Г., Черепашкин С.Е., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. // Нефтегазовое дело. - 2008. - № 4. - С. 204-208.

11 Николаев O.A. Повышение безопасности эксплуатации трубопроводов нефтегазовых промыслов в условиях воздействия сульфатвосстанавливающих бактерий / Николаев O.A., Ахияров РЖ, Ибрагимов И.Г., Латыпов O.P., Лагггев А.Б., Бугай Д.Е. // Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья: материалы науч.-техн. семинара - Уфа: ИПТЭР, 2009. - С. 22-23.

Фонд содействия развитию научных исследований Подписано к печати 25.05.2010 г. Бумага писчая. Заказ № 220. Тираж 90 экз. Ротапринт ГУЛ «ИГГГЭР», 450055, г. Уфа, пр. Октября, 144/3.

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Опасные факторы при эксплуатации оборудования и трубопроводов g

1.2 Микробиологическая коррозия нефтегазопромыслового оборудования с участием сульфатвосстанавливающих бактерий

1.3 Основные пути появления сульфатов в водно-нефтяных средах

1.4 Методы обеспечения безопасности оборудования и трубопроводов в условиях биологического заражения и отложения солей

1.5 Постановка цели и задач исследований

2 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Устройство для проведения магнитогидродинамической обработки неподвижных водно-нефтяных сред

2.2 Устройство для проведения магнитогидродинамической обработки потоков водно-нефтяных сред

2.3 Определение индукции магнитного поля

2.4 Методика оценки эффективности удаления сульфатов

2.5 Методика оценки относительного содержания и скорости движения растворенных в среде ионов под воздействием магнитогидродинамической обработки

2.6 Оценка эффективности подавления жизнедеятельности сульфатвосстанавливающих бактерий

3 РАЗРАБОТКА МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО МЕТОДА УДАЛЕНИЯ СУЛЬФАТ-ИОНОВ ИЗ ВОДНО-НЕФТЯНЫХ СРЕД И ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ ИХ БИОЛОГИЧЕСКОГО ЗАРАЖЕНИЯ 65 3.1 Воздействие переменного магнитного поля на неподвижные растворы сульфата кальция

3.2 Изменение относительных концентраций растворенных солей при магнитогидродинамической обработке

3.3 Воздействие магнитного поля на движущиеся растворы сульфата кальция 76 4 РАСЧЕТ УСТРОЙСТВ ДЛЯ МАГНИТОГИДРОДИНАМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ПРОМЫСЛОВЫХ СРЕД

4.1 Расчет устройства для магнитогидродинамической обработки сульфатсодержащих водных сред

4.2 Расчет устройств для удаления кристаллов сульфата кальция

4.2.1 Расчет отстойников

4.2.2 Расчет гидроциклонов

4.2.3 Расчет фильтров

4.3 Разработка установки для проведения опытно-промышленных испытаний

4.3.1 Фильтр тонкой очистки

4.3.2 Насос для подачи раствора хлорида кальция в водовод системы поддержания пластового давления 108 ВЫВОДЫ 109 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 111 Приложение А 123 Приложение Б 124 Приложение В

В соответствии с Федеральным законом № 116-ФЗ «О промышленной безопасности опасных производственных объектов» от 21.07.1997 г. трубопроводы и технологическое оборудование, эксплуатируемые на промыслах нефти и газа, относятся к опасным производственным объектам.

Известно, что более 70 % коррозионных повреждений оборудования и коммуникаций в нефтегазовой отрасли вызывается микроорганизмами и, главным образом, сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ), создающими в результате своей жизнедеятельности коррозионно-активную среду. Процесс сульфатредукции, сопровождающийся ростом бактериальных клеток, начинается в пласте и продолжается в системах нефтесбора и подготовки нефти и газа. При этом, как правило, имеет место не равномерная, а локальная коррозия металла, которая особенно опасна, так как приводит к быстрым и непрогнозируемым отказам оборудования и трубопроводов.

В настоящее время масштабы аварийных ситуаций по причине коррозии нефтегазопромыслового оборудования таковы, что возникла острая необходимость принятия экстренных мер по ее предотвращению. Для повышения безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых месторождений в условиях микробиологической коррозии требуется комплекс мероприятий, направленных на создание условий, делающих невозможным размножение и жизнедеятельность СВБ.

Известно, что СВБ могут существовать в средах с разнообразными термобарическими условиями при рН от 4,15 до 9,92, но их жизнедеятельность ограничена высоким содержанием ионов Са2+ и Mg2+. Эти бактерии также весьма чувствительны к содержанию своих основных пищевых компонентов и, в первую очередь, к концентрации сульфат-ионов. Поэтому с целью повышения безопасности эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов, на металл которых воздействуют продукты метаболизма СВБ, особенно актуальным является применение методов, позволяющих значительно уменьшать концентрацию сульфат-ионов в промысловых средах. Среди таких методов одним из наиболее перспективных, по нашему мнению, является магнитогидродинамическая обработка (МГДО), обеспечивающая с помощью несложных и недорогостоящих устройств на постоянных магнитах существенное снижение содержания растворенных солей в промысловых средах (показано ранее С.Е. Черепашкиным, А.Б. Лаптевым и Д.Е. Бугаем). Успешное использование магнитного поля для снижения солеотложения описано также в работах В.И. Классена, Е.Ф. Тебенихина и В.Ф. Очкова.

Цель работы

Создание метода расчета и конструирования устройств для проведения МГДО промысловых сред, позволяющей значительно снижать концентрацию растворенных в них сульфатов и, как следствие, подавлять жизнедеятельность СВБ, что обеспечивает повышение безопасности эксплуатации оборудования и трубопроводов нефтегазовых промыслов.

В диссертации решались следующие основные задачи:

1 Разработка лабораторных методик и оборудования для исследования влияния МГДО потоков пластовых сред различного состава на кристаллизацию сульфатов в этих средах после проведения обработки.

2 Изучение влияния МГДО на концентрацию растворенных в водных средах сульфатов в зависимости от величины индукции магнитного поля, режимов течения сред и их минерализации.

3 Разработка научно обоснованного метода расчета и конструирования устройств для проведения МГДО пластовых сред, позволяющей подавлять жизнедеятельность СВБ.

4 Разработка методических указаний на изготовление и использование в нефтегазовой отрасли устройств для проведения МГДО пластовых сред с целью снижения их минерализации, подавления жизнедеятельности СВБ и внедрение этих устройств на конкретном промышленном объекте.

Научная новизна

1 Разработан метод существенного повышения безопасности эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов в условиях биозаражения промысловых сред, основанный на их МГДО и обеспечивающий снижение концентрации растворенных сульфатов до значения 0,05 % масс., при котором невозможна жизнедеятельность планктонных и адгезированных форм СВБ и, как следствие этого, не возникает локальная коррозия металла.

2 Показано, что совместное проведение МГДО и дозирования в промысловую среду необходимого количества растворимых солей кальция позволяет контролировать концентрацию растворенных в ней сульфатов и обеспечивает условия для их наиболее эффективного удаления.

3 Установлено, что наибольшее влияние на снижение концентрации сульфатов в промысловых средах при проведении их МГДО и дозирования солей кальция оказывают количество каскадов источников магнитного поля (ИМП), величина зазора между ИМП в каскаде, скорость потока и минерализация среды.

Практическая ценность

При участии соискателя в ООО «Научно-производственный центр «Знание» (г. Уфа) разработаны методические указания «Устройство для подавления жизнедеятельности СВБ путем МГДО жидкости с предварительным дозированием раствора СаС12». Промысловые испытания сконструированного в соответствии с этими указаниями устройства на водоводе системы поддержания пластового давления (ППД) филиала ОАО «АНК «Башнефть» «Башнефть-Янаул» показали, что концентрация растворенных сульфат-ионов снизилась до 0,05-0,1 % масс, и, тем самым, была полностью предотвращена жизнедеятельность СВБ. Скорость коррозии гравиметрических образцов по истечении 30-ти суток после начала испытаний снизилась на 70 %, а локальная коррозия металла, вызываемая колониями СВБ, не наблюдалась.

Смонтированная в Уренгойском ГПУ ООО «Газпром добыча Уренгой» система дозирования солей кальция в сточные воды и их МГДО, разработанная при участии соискателя, позволила в течение двух месяцев снизить количество живых клеток СВБ с 103-104 до 0-10 шт. При этом скорость коррозии стали в закачиваемой воде уменьшилась на 60 %.

Апробация работы и публикация результатов

Основные результаты работы доложены и обсуждались на 7-ой всероссийской конференции молодых ученых, специалистов и студентов по проблемам газовой промышленности «Новые технологии в газовой промышленности» (Москва, 2007); учебно-научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт - 2007» (г. Уфа, 2007); научно-практической конференции «Проблемы и методы обеспечения надежности и безопасности систем транспорта нефти, нефтепродуктов и газа» (г. Уфа, 2008); международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы технических, естественных и гуманитарных наук» (г. Уфа, 2008); научно-практической конференции «Энергоэффективность. Проблемы и решения» (г. Уфа, 2008); научно-техническом семинаре «Актуальные вопросы нефтегазовой отрасли в области добычи и трубопроводного транспорта углеводородного сырья» (г. Уфа, 2009).

По результатам работы опубликовано 11 научных трудов.

Объем и структура диссертации

Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов и приложений. Объем диссертации 139 страниц машинописного текста; приводится 13 таблиц, 17 иллюстраций, 3 приложения. Список литературы содержит 122 наименования.

выводы

1 Теоретически обосновано и подтверждено на практике, что МГДО минерализованных промысловых сред позволяет полностью предотвращать локальную микробиологическую коррозию металла нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов, которая является одной из основных причин их разрушения и непрогнозируемых аварийных отказов. Даже в случае наличия в промысловой среде хорошо растворимых солей, когда для эффективного извлечения сульфатов необходимо одновременно с МГДО дозировать в нее соли кальция, метод отличается малыми энергозатратами, простотой изготовления требующихся устройств, отсутствием необходимости их обслуживания. В результате материальные затраты на реализацию метода значительно уступают таковым в случае использования распространенных в нефтегазовой отрасли методов (например, применение дорогостоящих бактерицидов), которые, к тому же, не обеспечивают полного подавления жизнедеятельности СВБ в адгезированной на поверхности оборудования форме.

2 МГДО промысловых сред имеет высокую антибактериальную эффективность практически с момента начала воздействия, так как условия, необходимые для образования кластеров сульфатов, формируются в течение первой секунды обработки. Микрокристаллы сульфатов имеют размеры до 4 мкм и при высоких скоростях потока не способны к отложению на стенках труб и оборудования. Они перемещаются в объеме транспортируемой среды в виде мелкодисперсной взвеси.

3 Механизм МГДО промысловых сред заключается в пространственном разделении катионов и анионов в постоянном магнитном поле. Они движутся в противоположные стороны — к области максимального воздействия магнитного поля. В зоне с нулевой магнитной индукцией происходит увеличение концентрации катионов и анионов. В случае удаления сульфат-ионов в условиях дозирования раствора хлорида кальция в этой зоне возникает пересыщение по сульфату кальция. Начинается процесс активного образования микрокристаллов, а концентрация растворенных сульфатов снижается до требуемых значений.

4 Показано, что с увеличением количества каскадов МГДО скорость коррозии стали 20 существенно снижается. Изменяется и ее характер: язвенная коррозия уступает место равномерной. Следовательно, жизнедеятельность СВБ эффективно подавляется. Удается практически полностью предотвратить локальную коррозию металла, которая существенно снижает безопасность эксплуатации нефтегазопромыслового оборудования и трубопроводов.

1. Абросимов А.А. Экология переработки углеводородных систем. М.: Химия, 2002.

2. Ходырев М.А. Комплексный подход к защите трубопроводов "Сфера Нефтегаз". № 1.-2007.

3. Проблемы эксплуатации трубопроводов. Послание Президента РФ В.В. Путина Федеральному собранию в 2002 году.

4. Инюшин Н.В., Хайдаров Р.Ф., Шайдаков В.В„ Емельянов А.В., Чернова К.В. Анализ эксплуатации промысловых трубопроводов НГДУ «Когалымнефть» Нефтегазовое дело. - http//www.ogbus.net/authors/ shai3.pdf. - 2002.

5. Инюшин Н.В., Шайдаков В.В., Емельянов А.В., Чернова К.В. Анализ эксплуатации промысловых трубопроводов Ватьеганского месторождения НГДУ «Повхнефть» Нефтегазовое дело. http//www. ogbus.net/authors/inul.pdf. — 2002.

6. Клапцов В.М. Экологические проблемы эксплуатации трубопроводов в России. Бюллетень Российского института стратегических исследований. -№14.-2003.

7. Государственный доклад «О состоянии и об охране окружающей среды Российской Федерации в 2001 году»

8. Фаизов Р.Б. Актуальность и экономические аспекты проблемы коррозии и защиты металлических сооружений. "НефтьГазПромышленность". №8. - 2004.

9. Персиянцев М.Н. Добыча нефти в осложненных условиях. М.: ООО «Недра-Бизнесцентр», 2000. - 653 с.

10. Острейковский В.А., Силин Я.В. Статистический анализ надежности нефтепромысловых трубопроводов. «Нефтегазовое дело». http://www.ogbus.ru. - 2008.

11. Антипин Ю.В., Кочинашвили С.Т., Сыртланов А.Ш. Изучение состава неорганических солей, отлагающихся в скважинах НГДУ «Чекмагушнефть». Тр. / Уфимск. нефт. ин-т. Уфа: 1975. - Вып. 30 - с. 170 -174.

12. Андреюк Е. И., Билай В. И., Коваль Э. 3., Козлова И. А. Микробная коррозия и ее возбудители. Киев : Наук, думка, 1980.— 288 с.

13. Розанова Е.П., Кузнецов С.И. Микрофлора нефтяных месторождений. -М.: Наука.- 1974.-С. 116.

14. Заварзин Г.А. Литотрофные микроорганизмы М.: Наука, 1972.94 с.

15. Методы определения биостойкости материалов. М.: Наука, 1979. -200 с.

16. Работнова И. Л. Общая микробиология. М.: Высшая школа, 1966.79 с.

17. Booth Н. Microbiological Corrosion. London, 1971. - 87 с.

18. Малов Е.Я. // Нефть России.-1997.-№ 1.- С. 3-4.

19. Горбатиков В.А. // Нефтяное хозяйство. 2003.- №. 11. - 63 с.

20. Касьяненко В. Биологический фактор коррозии. "НефтьГазПромышленность" -№11.- 2004.

21. Гоник А.А. Сероводородная коррозия и меры ее предупреждения. -М: Недра, 1966.- С. 178.

22. Гоник А.А. // Защита металлов. 2002. Т. 38. № 2. - с. 212.

23. Чеботарев Е.Н. Биохимия сульфатвосстанавливающих бактерий. М.: ВИНИТИ, 1978-45 с.

24. Иванов М.В. Применение изотопов для изучения интенсивности процесса редукции сульфатов в озере Бедоводь. «Микробиология», 1956, № 3, С. 305-309.

25. Иванов М.В. Роль микробиологических процессов в генезисе месторождений самородной серы. М., Наука, 1964. 212 с.

26. Кузнецов. С.И. Роль микроорганизмов в круговороте веществ в озерах. Л., Наука, 1970. 159 с.

27. Розанова И.П., Назина Т.Н. Мезофильная палочковидная бесспоровая бактерия, восстанавливающая сульфат. «Микробиология», 1976, 45, № 5, С. 825-830.

28. Розанова Е.П., Худякова А.И. Новый бесспоровый термофильный организм, восстанавливающий сульфаты Desulfovibrio thermophilus nov.sp., 1974, 43, No 6, С. 1069-1075.

29. Рубенчик JT.M. Сульфатвосстанавливающие бактерии. М.: Изд-во АН СССР, 1947.-342 с.

30. Сорокин Ю.И. Изучение хемосинтеза у сульфатвосстанавливающих бактерий. Автореф. канд. дисс. М., Ин-т микробиологии АН СССР, 1953. -112 с.

31. Ланге К.Р. Поверхностно-активные вещенства: синтез, свойства, анализ применения. Под науч. Ред.-Л.П. Зайченко, СПб: Профессия, 2004 -240 е., ил.33 "Геологический словарь" в 2-х томах, М, 1978.

32. Гусев М.В. Минеева Л.А., Микробиология.М.: ИЦ «Академия», 2007. 462 с.

33. Сорокин Ю.И. О роли углекислоты и ацетата в биосинтезе у сульфатредуцирующих бактерий. «Микробиология», 1965, № 36. С. 665669.

34. Андреюк Е.И., Козлова И.А. Литотрофные бактерии и микробиологическая коррозия. Киев.: Наукова думка. - 1977. - С. 127.

35. Розанова Е.П., Кузнецов С.И. Микрофлора нефтяных месторождений. -М.: Наука. 1974.-156 с.

36. Макаров Г.В., Стрельчук Н.А., Кушелев В.П., Орлов Г.Г Охрана труда в химической промышленности. М.: Химия, 1977.-568 с.

37. Самыгин В. Исследование зараженности объектов сульфатвосстанавливающими бактериями. Альметьевск: «Нефтяник Татарстана». №2 - 2004.

38. Кабиров М.М., Ражетдинов У.З. Основы скважинной добычи нефти. -Уфа: УГНТУ, 1994. 96 с.

39. Антипин Ю.В., Валеев М.Д., Сыртланов А.Ш. Предотвращение осложнений при добыче обводненной нефти. Уфа: Башк. кн. изд-во, 1987. -168 с.

40. Ли А.Д., Полюбай М.М. Борьба с образованием сероводорода в нефтяных пластах при их заводнении. М.: ВНИИОЭНГ. - 1974. - С. 32.

41. Герасименко А.А. Защита машин от биоповреждений. М.: Машиностроение, 1984. - С. 112.

42. Билай В. И. Основы общей микологии. Киев.: Высшая школа, 1964. -396 с.

43. Дюнин В.И., Корзун В.И. Гидрогеодинамика нефтегазоносных бассейнов. М.: Научный мир, 2005 - 524 с.

44. Большая советская энциклопедия. http://slovari.yandex.ru/dict/bse

45. Ульянов А.А. Школьникам и первокурсникам о минералогии. -Геовикипедия. http://wiki.web.ru.

46. Успенская М.Е., Посухова Т.В. Минералогия с основами кристаллографии и петрографии. — Геовикипедия. http://wiki.web.ru

47. Бабинец А.Е., Шестопалов В.М„ Литвак Д.Р. Водообмен в артезианских бассейнах платформенного типа Украины в естественных и нарушенных условиях // Гидрогеология, инж. геол. и строит, матер. М.: Наука, 1980. С. 66-69.

48. Кропоткин П.Н., Валяев Г.М. Глубинные разломы и дегазация Земли // Тектоническое развитие земной коры и разломы. М.: Наука, 1979 С. 257266.

49. Дзюба А.А. Современная гидротермальная деятельность на древних платформах // Гидротермальный процесс в областях тектономагматической активности. М. Наука, 1977. С.92-96.

50. Коробов А. Д. Малюшко Л.Д. Флюидодинамическая модель формирования залежей УВ теоретическая основа поисков месторождений нефти и газа // Дегазация Земли: гидродинамика, геофлюиды, нефть и газ. М.: ГЕОС, 2002. С. 360-362.

51. Кашавцев В.Е., Дытюк Л.Т., Злобин А.С., Клейменов В.Ф. Борьба с отложением гипса в процессе разработки и эксплуатации нефтяных месторождений // УТНТО ВНИИОЭНГ. Сер. нефтепромыслвое дело. 1976. -63 с.

52. Лялина Л.Б., Исаев М.Г. Формирование состава попутно добываемых вод и их влияние на гипсоотложение при эксплуатации нефтяных месторождений // Обзор, инф. Сер. Нефтепромысловое дело. 1983. - 48 с.

53. Отложения неорганических солей в скважинах, в призабойной зоне пласта и методы их предотвращения / С.Ф. Люшин, А.А. Глазков, Г.В. Галеева и др. // Обзор, инф. Сер. Нефтепромысловое дело. 1983. - 100 с.

54. Гаттенбергер Ю.П., Дьяконов В.П. Гидрогеологические методы исследований при разведке и разработке нефтяных месторождений.— М.: Недра, 1979. 207 с.

55. Халимов Э.М., Юлбарисов Э.М. Геолого-технические факторы насыщения пластовых вод сульфатами при разработке месторождений. М.: ВНИИОЭНГ, РНТС Нефтепромысловое дело, 1979, № 6 - с. 27—30.

56. О причинах отложения гипса в скважинах НГДУ «Чекмагушнефть» /С.Ф. Люшин, A.M. Ершов, Ф.А. Гарипов и др. Тр. / БашНИПИнефть. -Уфа: 1973. - Вып. XXXIV - с. 79—90.

57. Пантелеев А.С. О возможных путях предотвращения отложения гипса в эксплуатационных скважинах // Нефтяное хозяйство. 1980 - № 2. - с. 3940.

58. Габдрахманов А.Г. О причинах образования кристаллических осадков и совершенствование методов борьбы с ними // Нефтяное хозяйство. — 1973 -№ 2. с. 46-49.

59. Справочная книга по добыче нефти./ Под ред. Ш.К. Гиматудинова.— М.: Недра. 1974 - с. 609—616.

60. Саттарова Ф.М., Жданов А.А. О причинах и методах предотвращения солеотложения на нефтепромысловом оборудовании в объединении Татнефть.—М.: ВНИИОЭНГ, РНТС Нефтепромысловое дело, 1981, № 3 с. 19—21.

61. Исследование отложения гипса в пласте. / Ю.В. Антипин, Р.Г. Шагиев, A.M. Ершов и др. // Нефтяное хозяйство. 1978 - № 9. - с. 42-45.

62. Липович Р.Н., Гоник А.А., Низамов К.Р. Микробиологическая коррозия и методы ее предотвращения //Серия «Коррозия и защита в нефтегазовой промышленности». М.: ВНИИОЭНГ. 1977. - 123 с.

63. А. с. 926249, СССР. Реагент для подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий в заводняем нефтяном пласте // Гарейшина А.З., Гусев В.И., Кузнецова Т.А, и др. // БИ.

64. Пат. 3577498, Франция. Применение аминов в качестве бактерицидов в нефтедобывающей промышленности // Imbert J. L., Couget. P. //БИ.

65. Титанкина Р.Ф., Феоктистов А.К., Еникеев Э.Х. и др. Защитное действие алкиламмониевых солей в сероводородсодержащих минерализованных средах. // Нефтяное хозяйство. 1991. № 2. - 60 с.

66. Левин Я. А., Мазитова Ф.Н., Игламова Н. А. Подавление сульфатвосстанавливающих бактерий нефтяных месторождений соединениями со связью сера-сера // Интенсификация химических процессов переработки нефтяных компонентов. Казань. 1989. - 157 с.

67. А.с. 739218, СССР. Реагент для предотвращения сульфатвосстанавливающих бактерий // Хазитов Р.Х., Латыпова Ф.Н., Унковский Б.В. // БИ.

68. А.с. 791620, СССР. Способ предотвращения роста сульфатвосстанавливающих бактерий // Хазитов P. X., Латыпова Ф. Н., Унковский Б.В. // БИ.

69. А. с. 968865, СССР. Реагент для подавления сульфатвосстанавливающих бактерий /Лапшова А. А., Зорин В. В., Узикова В. И. и др. //БИ.

70. А. с. 1535841, СССР. Способ подавления роста сульфатвосстанавливающих бактерий в заводненном нефтяном пласте // Лисицкий В. В., Юдина Б. Г., Гатауллин Р. Ф. и др. // БИ.

71. Капитонова 3. Ф., Коновалова Л. В. Бактерициды для подавления СВБ на Усинском и Войзейском месторождениях //Нефтепромысловое дело и трансп. нефти. 1984. № 9. - С. 18-20.

72. А. с. 1212972, СССР. МКИ С 02 1/50.

73. Силищев Н. Н., Соколова Т. А. и др. О бактерицидной активности отходов производства гербицидов //Серия "Борьба с коррозией и защита окру-жающей среды". Вып. 5. М.: ВНИИОЭНГ. 1988. - 78 с.

74. Беляев С. С., Розанова Е. П., Борзенков И. А. и др. Особенности микробиологических процессов в заводненном нефтяном месторождении Среднего Приобья // Микробиология. Вып. 6. Т. 59. -М. 1990. С. 1075-1081.

75. Тодт. Коррозия и защита от коррозии. Коррозия металлов в промышленности. Л.: Химия, 1967. - 712 с.

76. Рахманкулов Д.Л., Бугай Д.Е. Ингибиторы коррозии. Основы теории и практики. Уфа.: Государственное издательство научно-технической литературы «Реактив», 1997 - 296 с.

77. Методика определения сульфатвосстанавливающих бактерий в нефтепромысловых средах. Миннефтепром, ВНИИСПТнефть, Уфа, 1975.

78. Гоник А.А. Коррозия нефтепромыслового оборудования и меры ее предупреждения. -М.: Недра, 1976. — 192 с.

79. Кабиров М.М., Ражетдинов У.З. Способы добычи нефти. Уфа: УГНТУ, 1994.-131 с.

80. Саакиян Л.С., Ефремов А.П. Защита нефтегазопромыслового оборудования от коррозии. М.: Недра, 1982. - 227 с.

81. Антипин Ю.В. Проблемы борьбы с отложением неорганических солей в скважинах. — Уфа, 1976. 96 с.

82. Гутман Э.М., Низамов К.Р., Гетманский М.Д., Низамов Э.А. и др. Защита нефтепромыслового оборудования от коррозии. -М.: Недра, 1983. -235 с.

83. А.с. 1224270, СССР, кл. С 02 F 1/48, 1986.

84. Пат. РФ № 2287492. Опубл. 20.11.2006. Бюл. № 32.

85. Лаптев А.Б., Черепашкин С.Е., Ахияров Р.Ж. Устройство для магнитной обработки жидкости //Патент РФ № 54035 от 10.06.2006 г., Б.И. № 16.

86. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. Киев: Наукова думка, 1980. 564 с.

87. Лаптев А.Б. Автореф. дисс. на соиск. доктор техн. наук. УГНТУ. 2008.

88. Розенфельд И.Л. Ингибиторы коррозии. М.: Химия. - 1977. - 352 с.

89. РД 39-3-973-83 "Методика контроля микробиологической зараженности нефтепромысловых вод и оценка защитного и бактерицидного действия реагентов". Уфа: ВНИИИСПТнефть. 1984. - 37 с.

90. ГОСТ 9.506-87 «Ингибиторы коррозии металлов в водно-агрессивных средах».

91. РД 39-0147103-350-89 «Оценка бактерицидной эффективности реагентов относительно адгезированных клеток сульфатвосстанавливающих бактерий при лабораторных испытаниях».

92. Максимов В.П. Эксплуатация нефтяных месторождений в осложненных условиях. М.: Недра, 1976. 240 с.

93. Черепашкин С.Е. Автореф. дисс. на соиск. канд. техн. наук. Уфа, УГНТУ. 2006.

94. Sobott F., Wattenberg A., Barth H.D., Brutschy В. Ionic clathrates from aqueous solutions detected with laser induced liquid beam ionization/desorption mass spectrometry// Int. J. Mass Spectr., 1999. V 185, N 7. - P. 271-279.

95. Leberman R., Soper A.K. Effect of high-salt concentrations on water-structure// Nature, 1995. N 378. - P. 364-366.

96. Желудев И.С. Физика кристаллических диэлектриков. М.: Наука, 1968.-463 с.

97. Фрицберг В.Я. Методика исследования поликристаллических сегнетоэлектриков. Рига: Латв. ун-т, 1970.

98. Kronenberg K.L. Experimental evidence for effects of magnetic fields on moving water// IEEE Trans. On Magnetic, 1985. V MAG-21, N 3. - P. 20592061.

99. Измерение электролитической проводимости растворов. www.ecoinstrument.ru.

100. Gehr R., Zhai Z.A., Finch J.A., Rao R. Reduction of soluble mineral concentrations in CaS04 saturated water using a magnetic-field// Water Res., 1995. -N29.-P. 933-940.

101. Розанова Е.П., Кузнецов С.И. Микрофлора нефтяных месторождений. М.: Наука.- 1974. - С. 118.

102. Черепашкин С.Е., Лаптев А.Б., Бугай Д.Е. Влияние магнитной обработки на растворы пластовых электролитов //Остаточный ресурснефтегазового оборудования: сб. науч. трудов. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. -№ 1.-С. 119-121.

103. Peter Н. Nelson, Т. Alan Hatton, Gregory С. Rutledge. Asymmetic growth in micelles containing oil //Journal of Chemical physics, 1999. V. 110, N 19.

104. Busch K.W., Busch M.A., Parker D.H., Darling R.E., McAtee J.L. Studies of a water treatment device that uses magnetic fields// Corrosion, 1986. -T. 42, N4.-P. 211-221.

105. Очистка сточных вод от взвешенных веществ и нефтепродуктов. "Качество воды: проблемы и решения". http://www. 1 os.ru/.

106. Канализация. Наружные сети и сооружения. СНиП 2.04.03-85.

107. Пособие по проектированию сооружений для очистки и подготовки воды (к СНиП 2.04.02-84).

108. Башкортостан РеспубликаЬы «Башнефть» акционер1. РеспублШЩЩЙШ<?нА

109. Телефон/Факс: (34783) 7-81-95

110. Башнефть Яцаул» филиалы Fiuimu - тикшеренеу haiw производство эше цехы452684, Нефтекама калаЬы, Социалистик урамы, 57нефть компанияЬы»

111. Филиал открытого акционерногообщества «Акционерная нефтяная компания «Башнефть» «Башнефть Янаул» Цех научно - исследовательских и производственных работ452684, г. Нефтекамск, ул. Социалистическая, 57 Телефон/Факс: (34783) 7-81-951. На№от1. СПРАВКА

112. Для реализации разработанного комплексного метода на водоводе системы ППД нашего предприятия 12.04.2008 года было смонтировано дозирующее устройство для подачи хлористого кальция и устройство для магнитогидродинамической обработки