Приложение Е (справочное). Контрольное кольцо для определения коррозии бурильной трубы

Приложение Е
(справочное)

Контрольное кольцо для определения коррозии бурильной трубы

Е.1 Принцип

Е.1.1 Установка контрольных колец для определения коррозии бурильной колонны является одним из наиболее распространенных методов, используемых для определения коррозионного воздействия буровых растворов на бурильную колонну и другое оборудование, изготовленное из стали. Извлечение и исследование таких колец через установленные промежутки времени пребывания в скважине может предоставить подробную информацию как о коррозионной активности бурового раствора, так и о типе коррозии. Исследование отложений и язвин на кольце объясняет причину образования коррозии и помогает при выборе необходимых мер предотвращения коррозии.

Е.1.2 Метод кольца предназначен для определения типа коррозии, характеризуемого потерей металла, локализованной точечной или общей коррозии. Испытательное кольцо не предназначено для получения информации, относящейся к водородному охрупчиванию, растрескиванию под напряжением или другим формам образования трещин, исключая то, что точечная коррозия может быть связана с такими повреждениями.

Е.2 Реактивы и оборудование

Е.2.1 Соляная кислота (CAS No. 7647-01-0) ингибированная, массовая доля 15 % в дистиллированной воде.

ОПАСНО - HCl является сильной и токсичной кислотой.

Е.2.2 Ацетон (CAS No. 67-64-1), безводный (хч).

Е.2.3 Метанол (СAS No. 67-56-1) (хч).

Е.2.4 Петролейный эфир (CAS No. 8002-05-9) (хч).

Е.2.5 Деионизированная или дистиллированная вода.

Е.2.6 Моющий раствор.

Е.2.7 Кольцо для определения коррозии.

a) Конструкция кольца

Кольцеобразный контрольный образец для определения коррозии бурильной колонны или кольцо для исследования коррозии следует изготавливать таким образом, чтобы размещать его в выточке муфты у конца ниппеля, с внутренним диаметром, равным внутреннему диаметру бурильного замка для уменьшения турбулентности.

b) Химический состав кольца

В идеальном случае, чтобы не допустить гальванической коррозии, кольцо следует изготавливать из той же стали, что и бурильный замок, в котором будет размещено кольцо. Однако данное требование практически невыполнимо, и рекомендуется использование стали аналогичного химического состава, например AISI 4130. Марку используемой стали следует отразить в отчете. Кольца обычно отрезают от стальной трубы, которая не была закалена. Для уменьшения гальванического эффекта и получения полезной информации следует выбирать полную аналогию состава стали марки 4130 с составом стали бурильного замка.

c) Маркировка кольца

На кольца следует нанести серийный номер для постоянной идентификации,

d) Подготовка кольца (выполняется поставщиком)

Кольца следует мыть жесткой щеткой с моющим раствором и промывать чистой водой и безводным ацетоном или метанолом. Высушить кольца, взвесить с точностью до миллиграмма и внести значение массы в отчет. Хранить кольца в сухом контейнере, например сушильном шкафу, для предупреждения коррозии. Кольца для определения коррозии следует поставлять на промысловую площадку в запечатанной упаковке или обертке для уменьшения атмосферной коррозии.

Е.2.8 Ультразвуковая ванна (предпочтительно), или щетка волосяная, или тонковолокнистая (000) стальная вата.

Е.2.9 Перчатки кислотостойкие, часть индивидуального защитного снаряжения при работе с кислотами.

Е.2.10 Испытательный раствор сульфида железа - кислотное испытание для определения мышьяка.

Е.3 Порядок выполнения работ

Е.3.1 Кольца для определения коррозии бурильной трубы должны находиться в бурильной колонне не менее 40 ч (обычное время воздействия составляет 100 ч). Не следует рассматривать период воздействия менее 40 ч, так как обычно начальная скорость коррозии может быть высокой и дать недостоверные данные. Кольцо обычно устанавливается в бурильном замке в верхней части первой свечи над утяжеленными бурильными трубами, и может оставаться в бурильной колонне дольше, чем на один спуск долота в скважину. Дополнительное кольцо может быть установлено в переходнике ведущей бурильной трубы для контроля коррозии в этой точке. Убедиться, что канавка муфты чистая, чтобы не допустить осложнений при свинчивании замка и повреждения кольца. В некоторых случаях для размещения кольца в бурильной колонне используются специальные переводники. Во время установки кольцо следует держать в чистых, сухих перчатках.

Е.3.2 Следует заполнять все пункты формы отчета по использованию кольца для определения коррозии бурильной колонны. Как минимум, в каждой форме следует предусмотреть внесение следующей информации: материал, из которого изготовлено кольцо, параметры бурового раствора, тип коррозии, размещение кольца в бурильной колонне, первоначальную массу кольца, время, глубину при установке, глубину при извлечении, серийный номер кольца, цвет отложений и другую информацию, которую можно получить в ходе испытания. Форма может быть напечатана на упаковке, в которой было отправлено кольцо, или прилагаться к кольцу в виде отдельного бланка.

Е.3.3 После извлечения кольца из бурильной колонны остатки бурового раствора следует удалить с испытательного образца тканью. Кольцо следует осмотреть для определения степени коррозии или наличия механических повреждений. Если обнаружена интенсивная коррозия, следует оперативно определить ее причину и предпринять меры по их устранению. После осмотра поместить испытательный образец в его исходную упаковку или обертку с газообразным ингибитором коррозии и отправить в лабораторию.

Е.3.4 Для очистки рекомендуется использовать моющий раствор, а не ацетон или петролейный эфир. Перед очисткой кольца для взвешивания следует провести капельный анализ продуктов коррозии и минерального осадка. Например, можно провести качественный анализ поверхности на наличие сульфидов с помощью кислотного испытания для определения мышьяка (испытательный раствор сульфида железа). Кольца следует очищать моющим раствором и жесткой волосяной щеткой. Для удаления продуктов коррозии может быть необходимо один или несколько раз погрузить кольцо на время 5-10 с в 10-15 %-ный раствор ингибированной соляной кислоты. После каждого погружения в соляную кислоту кольцо необходимо промыть моющим раствором. Затем кольцо тщательно промывается чистой водой и протирается безводным ацетоном или метанолом. Просушить кольцо перед взвешиванием. Не следует использовать высокоабразивные материалы или сильные неингибированные кислоты. Для очистки колец может использоваться ультразвуковая ванна.

Чтобы предотвратить дальнейшую коррозию кольца после его очистки кислотой, в растворе 10-15 %-ной ингибированной соляной кислоты можно использовать несколько ингибирующих добавок. Такими добавками могут быть: химические вещества из класса пропаргилов, углеводороды ацетиленового ряда, пиридины и амины. Другие подходящие химические вещества могут быть предложены изготовителем колец для определения коррозии.

Е.3.5 После полной очистки предварительно взвешенного контрольного образца для определения коррозии и фиксирования коррозионной пленки и типа коррозии, кольцо следует повторно взвесить с точностью до миллиграмма и определить потерю массы кольца. Если обнаружена значительная потеря массы из-за механического повреждения, это следует отразить в отчете и учитывать при оценке коррозии. Скорость коррозии может выражаться в или мм/год (фунт/фут² год или миль/год). Формулы для расчета скорости коррозии приведены в Е.5.

Е.4 Комментарии при визуальном контроле

Е.4.1 Если коррозия обнаруживается визуально, то обычно она определяется как точечная коррозия. Равномерная или общая коррозия может быть определена путем измерения потери массы. Механическое повреждение кольца чаще всего определяется по вмятинам и зазубринам на наружных поверхностях кольца. В тех случаях, когда на кольце имеется ряд вмятин и изношенных зон, это указывает на значительное перемещение кольца в канавке муфты.

Е.4.2 При определении значения скорости коррозии, рассчитываемой по измеренной потере массы, следует учитывать, что на скорость также влияет эрозионное воздействие бурового раствора. Так как отверстие кольца подвергается воздействию бурового раствора, закачиваемого в бурильную колонну, потеря массы металла определяется как эрозией, так и коррозией. Потеря массы от эрозии может быть значительной, если буровой раствор содержит высокую концентрацию песка.

Е.4.3 Осмотр кольца может выявить несколько глубоких язвин с относительно низкой потерей массы. Это указывает на достаточно сложные коррозионные проблемы, даже если рассчитанная скорость коррозии признается низкой.

Е.5 Расчет

Скорость коррозии q_A, , вычисляется по формуле (Е.1), a q_B, , вычисляется по формуле (Е.2):

,

(Е.1)

где - потеря массы, мг;

А_А - площадь, см²;

t - время пребывания кольца в буровой колонне, ч.

,

(E.2)

где - потеря массы, мг;

А_В - площадь, дюйм²;

t - время пребывания кольца в буровой колонне, ч.

Примечание 1 - При вычислениях используется полная площадь поверхности кольца.

Примечание 2 - Время, используемое при вычислениях, является общим временем пребывания кольца в буровой колонне.

Примечание 3 - Формулы (Е.3) - (Е.7) предоставляют способы преобразования из одной системы единиц измерения в другую для колец из стали (с относительной плотностью 7,86):

миль/год = ; (Е.3)

миль/год = ; (Е.4)

мм/год = ; (Е.5)

мм/год = ; (Е.6)

фунт/фут²/год = 1,61 (мм/год) (Е.7)

Примечание 4 - К кольцам для определения коррозии, предлагаемым компаниями по производству буровых растворов и связанных с ними услуг, или лабораториями по испытанию коррозии, обычно прилагается коэффициент умножения, включающий плотность металла и площадь поверхности кольца. Таким образом, потерю массы, разделенную на время пребывания кольца в буровой колонне, нужно умножить на прилагаемый коэффициент умножения для получения скорости коррозии.