Осложнения в нефтедобыче
..pdf
образцов в U-образные сосуды. Испытания проводят при комнат ной температуре, длительность опыта — не менее 6 ч. По оконча нии испытания контрольные пластинки вынимают из приборов, промывают водопроводной водой, подсушивают фильтроваль ной бумагой, чистят канцелярской резинкой и взвешивают на аналитических весах с точностью до ±0,0001 г.
Эффективность магнитной обработки Z (в %) вычисляют по формуле:
К0- К
z = — -------- 100, |
(7.9) |
к о |
|
где К0 — скорость коррозии в необработанной магнитным полем жидкости, г/м2 • ч;
К — скорость коррозии в обработанной жидкости, г/м2 • ч. Скорость коррозии (К0 и К) рассчитывают по формуле
Ш\ - т 2
(7.10)
S-t 9
где тх— масса пластинки до испытания, г; т2 — масса пластинки после испытания, г; S — площадь поверхности, м2;
t — время испытаний, ч.
Скорость коррозии (К0 и К) рассчитывают для каждой пла стинки и в формулу расчета защитного действия подставляют среднее арифметическое значение параллельных опытов.
Определение скорости коррозии стальных образцов методом экстраполяции тафелефых участков. Метод заключается в получе нии поляризационных кривых, передающих связь между потенци алом исследуемого электрода и плотностью тока при поляриза ции от внешнего источника постоянного электрического тока с последующей оценкой эффективности магнитной обработки по плотности тока коррозии в необработанной и обработанной жид кости. Поляризационные кривые получают потенциодинамическим методом.
Рабочую поверхность исследуемого электрода из исследуе мой стали не более чем за 1 ч до начала испытаний шлифуют и по
пируют до шероховатости Ra не более 0,40 мкм (ГОСТ 2789-73). Непосредственно перед поляризационными измерениями рабо чую поверхность исследуемого электрода обезжиривают ацетоЧрм. Электроды помещают в электрохимическую ячейку с испы туемой жидкостью. Поляризационные измерения начинают после установления потенциала коррозии не менее чем через 1 ч после погружения электродов в испытуемую жидкость.
Поляризационные кривые получают регистрацией потенциа ла коррозии и коррозионного тока с помощью двухкоординатного самопищущего прибора с логарифмическим преобразовате лем. Определяют плотность коррозионного тока, пропорцио нальную скорости коррозии исследуемого металла, экстраполя цией участка Тафеля до значения потенциала коррозии на поляризационной кривой.
Эффективность магнитной обработки оценивают сравнением плотностей коррозионных токов, полученных при поляризации исследуемого электрода в необработанной и обработанной маг нитным полем жидкости. Чем меньше плотность коррозионного тока при одинаковой поляризации, тем меньше скорость корро зии и выше эффективность магнитной обработки жидкости.
Определение скорости коррозии стальных образцов посред ством коррозиметра. Данный метод основан на принципе Штер на-Гири, полученном теоретически путем дифференцирования уравнения поляризационной кривой вблизи стационарного по тенциала коррозии (АЕ < 10-20 мВ). В общем случае этот принцип читается так: плотность тока коррозии обратно пропорциональ на поляризационному сопротивлению поверхности электрода, измеренному вблизи стационарного потенциала коррозии.
Рабочую поверхность электродов из исследуемой стали до на чала испытаний обезжиривают уайт-спиритом, шлифуют и поли руют до шероховатости Ra = 1,6, промывают спиртом, сушат фильтровальной бумагой и выдерживают в эксикаторе не менее 2 ч (если электроды съемные). Непосредственно перед поляриза ционными измерениями рабочую поверхность исследуемого элек трода обезжиривают ацетоном. Непосредственно перед испыта ниями рекомендуется поместить электроды на 1-2 мин в 30 %-ный раствор соляной кислоты с последующей промывкой в проточной
воде. Электроды помещают в электрохимические ячейки с испы туемой жидкостью.
Измерения скорости коррозии в контрольных и испытатель ных ячейках проводят с помощью коррозиметра. При сопоставле нии коррозионной активности необработанной и обработанной магнитным полем жидкости условия обтекания электродов долж ны быть подобными, а потому рекомендуется вести измерения на одинаковых установках при одинаковых режимах перемешива ния жидкости. При замерах на только что установленном датчике с подготовленной поверхностью электродов начальные показа ния скорости коррозии меняются из-за установления равновесно го для данной жидкости состояния электродов, такой процесс мо жет длиться от 2 до 24 ч. Замеры начинают через 5 мин после на чала перемешивания жидкостей. Замеряемая скорость коррозии считается характерной для данной системы, если результаты четырех-пяти замеров, произведенных последовательно с интер валом 20-30 мин, колеблются относительно первого из них с раз бросом 10-15 %. Среднюю из этих величин принимают за значе ние скорости коррозии.
Для расчета эффективности магнитной обработки использу ют следующие показания коррозиметра: скорость коррозии в не обработанной V0 и обработанной V магнитным полем жидкости:
z = ~ ^ 1 0 0 . |
(7.П) |
к0 |
|
1 .2 .2 3 . Магнитная обработка нефтяных эмульсий
Нефтяную эмульсию загружают в делительную воронку емко стью 400-500 мл. Затем из микропипетки подают заданные коли чества деэмульгатора, обычно применяемого в виде 2 %-ного раствора в воде или в органическом растворителе. Магнитную обработку эмульсии проводят однократно путем пропускания эмульсии из делительной воронки через магнитный индуктор экспериментального стенда. Параметры обработки задают при помощи лабораторной установки УМПЛ.
Оценка эффективности магнитной обработки заключается в определении количества воды (в %), выделившейся из нефтяной эмульсии в градуированных отстойниках во времени ("метод бу тылочной пробы"). Обработанную эмульсию сливают в стеклян ные флаконы объемом 100 мл с нанесенной шкалой. Затем эмуль сию перемешивают в течение 2 мин и ставят на отстой при ком натной температуре со снятием показаний степени расслоения через 15, 30, 60 и 120 мин. Для каждого эксперимента проводят не менее трех параллельных опытов.
Содержание остаточной воды в нефти определяют по ГОСТ 2477-82. В дистилляционную колбу помещают 100 г эмульсии с погрешностью взвешивания не более 1 %. Добавля ют 100 см3 растворителя и тщательно перемешивают. Затем нагревают так, чтобы скорость конденсации дистиллята в при емник была от 2 до 5 капель в 1 с. Перегонку прекращают, как только объем воды в приемнике-ловушке не будет увеличи ваться и верхний слой растворителя станет совершенно прозрачным. Время перегонки не менее 30 и не более 60 мин. Определяют объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, с точностью до одного верхнего деления занимаемой водой части приемника-ловушки.
Содержание в воде нефти в объемных процентах вычисляют по формуле
Х х=^н_100, |
(7.12) |
т |
|
гдеV0— объем воды, собравшейся в приемнике-ловушке, см3; рн — плотность нефти при комнатной температуре, г/см3; т — масса пробы, г.
Эффективность магнитной обработки оценивают по кривым обезвоживания в координатах: количество отстоявшейся воды (в %) — время отстоя (в ч) или количество отстоявшейся воды (в %) — расход деэмульгатора (в г/т нефти), а также по содержа нию остаточной воды в нефти (в %).
7.2.3.Погрешность лабораторных исследований
Суммарную погрешность измерения находят согласно ГОСТ 8.207-76 ГСИ по следующей формуле
А =
(7.13)
где |
|
|
— среднее квадратичное отклонение результата |
|
|
|
измерения; |
|
|
t — коэффициент Стьюдента зависит от доверитель |
|
|
|
|
ной вероятности Р и числа результатов наблюде |
|
|
|
ний п. Для п = 10 и Р = 0,95 по ГОСТ 8.207-76 |
|
|
|
t = 2,26; |
|
|
к — коэффициент, определяемый принятой довери |
|
|
|
|
тельной вероятностью Р. Для Р = 0,95, к - 1,1; |
|
|
0, |
— граница г-й неисключенной систематической |
|
|
_ |
погрешности; |
|
е = |
|
— доверительные границы случайной погрешности |
|
|
|
результата измерения; |
®= |
I |
2 |
— доверительные границы систематической по- |
|
V/=i |
|
грешности результата измерения. |
|
|
|
|
Среднее квадратичное отклонение результата прямых изме рений величины оценивают по формуле
(7.14)
где л,- — /-й результат наблюдения; п — число результатов наблюдений.
Среднее квадратичное отклонение результата косвенных из мерений величины, являющейся функцией
X = F(Yb Y2, ... ,Y J ,
по ГОСТ 8.381-80 вычисляется по формуле |
|
|
|
^ 3F \2 |
■s? +r dF_* ■sl+. |
dF ^ |
(7.15) |
-чэ* |
ЭГ, |
ЭК. |
|
|
|
|
|
гдеЗ), S2, ..., S,„ — средние квадратичные отклонения результа тов измерения величин Yb Y2, ..., Ym.
Границу /-й неисключенной систематической погрешности при косвенном измерении определяют по формуле
(7.16)
где ДYj — неисключенная систематическая погрешность измере ния величины Yj.
Доверительные границы случайной погрешности результата измерения в соответствии с ГОСТ 8.207-76 устанавливают для ре зультатов наблюдений, принадлежащих нормальному распреде лению. При числе результатов наблюдений п < 15 принадлежность их к нормальному закону распределения не проверяют. При этом на хождение доверительных границ случайной погрешности результата измерения возможно в том случае, если заранее известно, что резуль таты наблюдений принадлежат нормальному распределению.
Погрешность определения скорости коррозии гравиметриче ским методом. Определение скорости коррозии гравиметриче ским методом относят к косвенному измерению и вычисляют по формуле
К = |
тх—т2 |
(7.17) |
|
2т(ab +bc +ac)' |
|||
|
|
где ть т2— масса образца до и после экспозиции, г; т — время экспозиции, с;
а, Ь, с — длина, ширина и толщина образца соответственно, мм. 187
В качестве примера в табл. 7.1 и 7.2 представлены результаты определения скорости коррозии образцов из стали 20 в среде NACE (Н20 + 5 %-ный раствор NaCl + 0,5 %-ный раствор СН3СООН + 2,4 г/см3H2S) при t = 25°C гравиметрическим методом.
dF _ |
1 |
dF _ |
1 |
дтх |
2x(ab+be+ас)' |
дт2 |
2т (ab +bc +ac)' |
|
|
|
|
|
|
Таблица 7.1 |
|
Р езультаты проведения анализа гравиметрическим методом |
|||||||
Н омер |
m h г |
т2, г |
т ,с |
а, мм |
b, мм |
с, мм |
|
опы та |
|||||||
|
|
|
|
|
|
||
1 |
15,1000 |
15,0905 |
21700 |
50,3 |
20,2 |
2,0 |
|
2 |
15,1003 |
15,0903 |
21650 |
50,1 |
20,1 |
2,1 |
|
3 |
15,1002 |
15,0905 |
21750 |
50,2 |
20,4 |
2,0 |
|
4 |
15,1000 |
15,0902 |
21680 |
50,2 |
20,3 |
2,2 |
|
5 |
15,1001 |
15,0903 |
21620 |
50,3 |
20,1 |
2,1 |
|
6 |
15,1002 |
15,0905 |
21800 |
50,5 |
20,1 |
2,0 |
|
7 |
15,1000 |
15,0903 |
21730 |
50,1 |
20,3 |
2,2 |
|
8 |
15,1001 |
15,0902 |
21620 |
50,4 |
20,4 |
2,2 |
|
9 |
15,1003 |
15,0903 |
21710 |
50,4 |
20,2 |
2,1 |
|
10 |
15,1002 |
15,0903 |
21740 |
50,1 |
20,3 |
2,1 |
|
Среднее |
15,10014 |
15,09034 |
21700 |
50,26 |
20,24 |
2,10 |
|
Таблица 7.2
Скорость коррозии стальны х образцов в среде N A CE Н омер опыта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Среднее
|
|
ЭF _ |
|
т2тх |
|
|
|
|
Эх |
2т2 (аЬ + Ьс +ас)’ |
|
||
|
dF _ |
(m2- m i)(b +c) |
dF _ (т2~ ffli)(a + c) |
|
||
|
да |
2x(ab +be +ас)2 |
db |
2x(ab + be +ас)2 |
|
|
|
|
ЭF _ (m2- m x)(b +a) |
|
|||
|
|
dc |
2x(ab +be +a c f |
|
||
5 = |
mx-m2 |
|
|
Sa(b+c) |
Sh(a + c) |
Sc{«+b) f |
|
|
ab+bc + ac |
ab + be + ac |
ab+bc+ac |
||
= S,„2 = 0,0370 мг, S, = 18,3908 c, Sa = 0,0452 мм,
Sb = 0,0371 мм, Sc = 0,0258 мм.
S = 0,59 %.
Анализ погрешностей методики позволил выделить следую щие систематические погрешности:
—погрешность штангенциркуля;
—погрешность весов;
—погрешность часов.
е= ДА'., |
| |
Гдлг.(б+с)У |
ГдгДа+с)| |
Гдус(а+МТ |
т\ - т 2 |
тп2 ~ш 1 I |
V х J I a b +Ьс +ас I |
*bc -tac J |
\ab -\Ьс -tac ^ |
АХЩ=АХЩ=0,15 мг, АХх = 10 с, Д*в = Д* 4= ДЛГ, = 0,1 мм.
0 = 2,30 %.
Для доверительной вероятности Р —0,95 получаем:
е.= |
2,26 0,59 + 1,1-2,30 5,29 •0,592 =2,92 %. |
|
0,59 + 5,29 |
t • S = 2,26 • 1,86 = 4,20-%.
Для доверительной вероятности Р = 0,95 получаем:
Д = 4,20+1,1-2,92 8,53 + 1,862 =5,24 %.
8,53
1,86 +
Погрешность определения скорости коррозии методом поляри зационного сопротивления. Плотность тока коррозии (рис. 7.6) вычисляют по формуле
|
h - |
А/ |
K b |
(7.18) |
|
АЕ 2,3 |
{Ьв +ЬкУ |
||
|
|
|
||
где |
ik — плотность тока коррозии, мА/см2; |
|
||
Д, — возникающая анодная или катодная плотность тока при смещении потенциала (АЕ) на 10-20 мВ, мА/см2;
Ьа— постоянная, показывающая наклон тафелевого участка анодной поляризационной кривой, мВ;
Ьк — постоянная, показывающая наклон тафелевого
участка катодной поляризационной кривой, мВ;
Ь„Ьк
2 3(6 +Ьк) — коэффициент Штерна-Гири.
Результаты, приведенные в табл. 7.3-7.5, получены посред ством анализа поляризационных кривых, снятых на образцах из стали 20 в модельной среде (/ = 25 °С), имитирующей по своему составу коррозионные среды Вятской площади Арланского месторождения (pH = 6,20, СР — 161280,00 мг/л, SO4- — 407,50 мг/л, Са2+ — 10900,00 мг/л, Mg2+ — 2979,20 мг/л, К+ + Ма+ = 84997,04 мг/л, НСО3 — 155,55 мг/л, H2S — 19,55 мг/л, 0 2 — 0,ю мг/л).