Коррозия насосов под действием сточных вод

На промыслах страны для перекачки сточных вод использу­ются центробежные насосы различных типов: для закачки в пласт—насосы 5МС-7Х10 и 6МС-7ХЮ, для перекачки сточ­ных вод в установки на кустовые станции — главным образом насосы АЯП-ЗООХ350 и 6НДВ.

Межремонтный период работы этих насосов при перекачке сточных вод резко сокращается. Если при работе на пресных водах они эксплуатируются 7500—10000 ч, то в сточных водах — от 750 до 2500 ч.

Как показывают наблюдения, наиболее быстро у насосов выходят из строя рабочие колеса, направляющие аппараты, де­тали разгрузочного устройства. Анализ разрушения рабочих колес показал, что у них наиболее подвержены повреждению периферийные зоны, где скорость потока жидкости достигает 58 м/с. В боковых стенках колес из-за коррозии появляются сквозные отверстия. Рваные края повреждений свидетельствуют о выкрашивании металла под действием быстротекущей жидко­сти. Коррозия разгрузочного устройства вызывает появление канавок близ ступиц колес (фреттинг-коррозия), что ведет к смещению вала и неизбежной аварии.

Анализ многочисленных случаев выхода из строя насосов позволяет выделить две группы причин, объясняющих их низ­кую работоспособность. Первая — связана с изменением неко­торых технологических условий по эксплуатации насосов, вторая, главная причина — обусловлена агрессивными свойст­вами перекачиваемой среды.

К первой группе причин следует отнести изменение режима пуска и остановки насосов, например, после внезапного отклю­чения электроэнергии. Это ведет к резкому изменению гидрав­лической характеристики потока жидкости, усугубляющей агрессивное действие сточной воды. Одной из причин быстрого выхода насоса из строя может быть отсутствие балансировки рабочих колес, монтируемых на валу насоса. Из-за сильного износа деталей узла разгрузки рабочие колеса быстро повреж­даются уплотнительными кольцами при смещении вала. Умень­шение давления жидкости на входе насосов может привести к быстрому выходу их из строя.

Определяющим фактором пониженной работоспособности на­сосов являются свойства и состав перекачиваемых сточных вод. Агрессивность этих вод обусловлена комплексным влиянием различных факторов, роль которых подробно рассмотрена ранее. Необходимо лишь подчеркнуть, что присутствие в сточных водах кислорода и сероводорода, низкий рН и высокие скорости дви­жения среды, вызывают не только общую, но и местную (ло­кальную) коррозию конструкционных материалов в насосах. Все, что было сказано о коррозии насосов в сточных водах при повышенных скоростях, относится и к арматуре насосных агрегатов: подводящим и отводящим трубопроводам, задвиж­кам и т. д.

Всю весьма разветвленную и металлоемкую сеть трубопро­водов в системе подготовки нефти, сбора, очистки и закачки сточных вод в пласт можно разделить на четыре группы:

• первая группа — трубопроводы внутренней канализационной сети установок по подготовке нефти;
• вторая группа — трубопроводы напорной канализации, по ко­торым перекачивают на кустовые станции или поглощающие скважины подготовленные для закачки в пласт сточные воды;
• третья группа — трубопроводы высокого давления, по кото­рым сточную воду подают от кустовых станций к нагнетатель­ным скважинам;
• четвертая группа — насосно-компрессорные и обсадные трубы в нагнетательных и поглощающих скважинах, через кото­рые сточные воды закачиваются непосредственно в продуктив­ный пласт.

Такое деление обусловлено различным характером гидравли­ческих потоков жидкости в трубопроводах, а также свойствами агрессивных сред.

Скорость коррозии металла в сточных водах этой сети, не содержащих сероводород, незначительна и не превышает 0,1 г/(м2-ч).

В трубопроводах напорной канализации отмечается значи­тельное число аварий из-за коррозии. Разрушение металла на­блюдается главным образом в сварных швах и в меньшей сте­пени в самой трубе. Общий срок службы водоводов напорной канализации при перекачке по ним агрессивных сточных вод составляет 3—5 лет.

Быстро выходят из строя водоводы напорной канализации при транспорте по ним сероводородсодержащих сточных вод, если сюда по каким-либо причинам попадает атмосферный воздух.

Наибольшее число повреждений трубопроводов и аварийных утечек сточной воды наблюдается на водоводах высокого давле­ния, по которым распределяется вода с кустовых насосных станций к нагнетательным скважинам Срок службы разводящих водоводов определяется главным образом стойкостью и надежностью сварных швов, которые выходят из строя из-за коррозии значительно быстрее, чем на других трубопроводах. Это связано с воздействием высокого давления перекачиваемой воды. Как показывают многочислен­ные обследования, сварные соединения выходят из строя из-за внутренних дефектов: непровары, пустоты и шлаковые включе­ния, нарушения соосности свариваемых труб и т. д. Транспор­тируемая вода, содержащая при этом остаточное количество деэмульгаторов, легко попадает в мельчайшие щели и способ­ствует образованию и активному функционированию большого количества гальванических макропар, корродирующих по меха­низму дифференциальной аэрации или щелевой коррозии. Поэ­тому в сварном шве очень быстро появляется свищ, который, разрастаясь, приводит в конечном счете к аварийной утечке воды из водовода и необходимости его остановки и ремонта.

Поскольку участки водоводов имеют различную длину и их вводят в эксплуатацию в разные сроки, для оценки аварийности этих трубопроводов в сопоставимых условиях используют при­веденную величину, называемую удельной частотой порывов. Она определяется числом порывов, приходящихся на единицу длины трубопровода за единицу времени (км X число месяцев эксплуатации).

Сопоставление данных по частоте порывов водоводов при перекачке сточных вод на промыслах Башкирии и Татарии и других нефтедобывающих районах показало, что на 1 км водоводов приходится в среднем от 1,5 до 2 порыва в год. Это свидетельствует о том, что проблема защиты от коррозии высоконапорной сети водоводов, по которым перекачивают агрессивные сточные воды, является для всех нефтепромыслов страны одной из наиболее актуальных и неотложных.