RU2230829C1 - Cathodic protection method against corrosion of metals in liquid media - Google Patents
Cathodic protection method against corrosion of metals in liquid media Download PDFInfo
- Publication number
- RU2230829C1 RU2230829C1 RU2002131486/02A RU2002131486A RU2230829C1 RU 2230829 C1 RU2230829 C1 RU 2230829C1 RU 2002131486/02 A RU2002131486/02 A RU 2002131486/02A RU 2002131486 A RU2002131486 A RU 2002131486A RU 2230829 C1 RU2230829 C1 RU 2230829C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- metal
- corrosion
- protected
- metals
- biological
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам защиты металлов от коррозии с применением наложения контролируемой разности потенциалов и может быть использовано в различных отраслях промышленности, в том числе нефтяной.The invention relates to methods for protecting metals from corrosion using superimposed controlled potential difference and can be used in various industries, including oil.
Известны способы защиты металла в жидких коррозионно-активных средах (например, нефтепромысловых водах) с применением химреагентов - ингибиторов коррозии - путем их дозировки в пласт и в межтрубное пространство скважины, ограниченное обсадной колонной и насосно-компрессорной трубой [1]. Основным недостатком известных способов являются необходимость высокого реального расхода химреагента при относительно низкой фактической эффективности защиты от коррозии, что связано с наличием биологической составляющей коррозионных процессов в условиях зараженности жидких технологических сред коррозионно-опасной микрофлорой.Known methods of protecting metal in liquid corrosive environments (for example, oilfield waters) using chemicals - corrosion inhibitors - by dosing them into the formation and into the annulus of the well bounded by the casing and tubing [1]. The main disadvantage of the known methods is the need for a high real chemical consumption with a relatively low actual effectiveness of corrosion protection, which is associated with the presence of the biological component of corrosion processes in conditions of infection of liquid technological environments with corrosive microflora.
Известны способы защиты нефтепромыслового оборудования, в том числе скважинного, от общей и, в том числе, биологической коррозии путем совместного применения ингибиторов и бактерицидов, а также реагентов комплексного действия (ингибиторов-бактерицидов) дозировкой их в агрессивные технологические жидкости - “нефтепромысловые воды” [2].Known methods of protecting oilfield equipment, including downhole equipment, from general and including biological corrosion by the combined use of inhibitors and bactericides, as well as complex reagents (bactericidal inhibitors) by dosing them in aggressive process fluids - “oilfield waters” [ 2].
Недостатком известных способов является низкая защитная эффективность большинства используемых химреагентов в длительно эксплуатируемых нефтяных месторождениях с высокой обводненностью в связи с формированием в системах нефтедобычи закрепленного биоценоза нефтепромысловой микрофлоры, характеризуемого повышенной устойчивостью к бактерицидам.A disadvantage of the known methods is the low protective effectiveness of most chemicals in long-exploited oil fields with high water cut due to the formation in the oil production systems of a fixed biocenosis of oil field microflora, characterized by increased resistance to bactericides.
Известны способы защиты углеродистой стали от общей коррозии в пресных и минерализованных водах с использованием протекторов из металлов различной природы, в том числе, с наложением контролируемой разности потенциалов [3, 4]. Основным недостатком известных способов является отсутствие возможности контроля коррозионного процесса в водах, содержащих микроорганизмы, в связи с чем подбор необходимой разности потенциалов недостаточно эффективен. Кроме этого, применение протекторов традиционной конструкции в скважинах затруднено из-за особенностей их спуска и крепления, что имеет следствием отрыв протектора при его извлечении и необходимость проведения дополнительных трудоемких и дорогостоящих работ по разбуриванию и подъему отработанного металла. Высокую стоимость традиционной протекторной защиты скважинного оборудования определяет и использование протекторов из магниево-цинкового сплава, остающихся при попытках подъема в скважине и практически уничтожаемых разбуриванием.Known methods for the protection of carbon steel from general corrosion in fresh and mineralized waters using treads of metals of various nature, including the application of a controlled potential difference [3, 4]. The main disadvantage of the known methods is the inability to control the corrosion process in waters containing microorganisms, and therefore the selection of the required potential difference is not effective enough. In addition, the use of traditional design treads in wells is difficult due to the peculiarities of their descent and attachment, which results in tearing off when removing it and the need for additional labor-intensive and expensive work to drill and raise the spent metal. The high cost of traditional tread protection of downhole equipment is also determined by the use of magnesium-zinc alloy treads that remain during attempts to lift in the well and are practically destroyed by drilling.
Наиболее близок к предлагаемому способ катодной защиты углеродистой стали от биологической коррозии с наложением защитной разности потенциалов на защищаемый и жертвенный металлы аналогичного типа, разработанный для неограниченных объемов морской воды с естественным фоном микрофлоры [5], включающий определение электродного потенциала защищаемого металла в процессе развития коррозии и последующее определение необходимой защитной плотности тока. При непосредственном осуществлении катодной защиты по прототипу используют наложение разности потенциалов, величину которой определяют опытным путем, с помощью построения зависимостей “плотность защитного тока - численность микроорганизмов” при заданной разности потенциалов. Главным критерием эффективности защиты при этом служит оценка интенсивности коррозионного процесса по потере массы защищаемого образца металла до и после эксперимента, что не позволяет определить эффективность ряда накладываемых защитных потенциалов в одном эксперименте - для каждого из них необходим собственный эксперимент. Что касается численности микроорганизмов на металле в зависимости от величины тока, определяемого разностью потенциалов, то она не может служить основным критерием коррозионного процесса, которым является только ток коррозии. Из используемого в прототипе предварительного определения изменения электродного потенциала образца защищаемого металла в присутствии микроорганизмов в жидкой исследуемой среде (морская вода) следует лишь заключение о качественном отличии его коррозионного состояния и сделан вывод о необходимости катодной защиты наложением защитной разности потенциалов. Недостатком способа по прототипу является невозможность определения ее эффективного значения, т.к. отсутствуют данные величин коррозионного тока в системе защищаемого образца металла, и нет возможности оценить величину защитного тока.Closest to the proposed method is the cathodic protection of carbon steel against biological corrosion by applying a protective potential difference to the protected and sacrificial metals of a similar type, developed for unlimited volumes of sea water with a natural background of microflora [5], which includes determining the electrode potential of the protected metal in the process of corrosion and subsequent determination of the necessary protective current density. In the direct implementation of the cathodic protection of the prototype, an overlay of the potential difference is used, the value of which is determined empirically, by constructing the dependencies “protective current density - the number of microorganisms” at a given potential difference. The main criterion for the effectiveness of protection in this case is the assessment of the intensity of the corrosion process by the loss of mass of the protected metal sample before and after the experiment, which does not allow determining the effectiveness of a number of applied protective potentials in one experiment - each of them requires its own experiment. As for the number of microorganisms on the metal, depending on the magnitude of the current determined by the potential difference, it cannot serve as the main criterion for the corrosion process, which is only the corrosion current. From the preliminary determination of the change in the electrode potential of the sample of the protected metal used in the presence of microorganisms in the liquid test medium (seawater) used in the prototype, only a conclusion on the qualitative difference in its corrosion state follows and the conclusion is drawn on the need for cathodic protection by applying a protective potential difference. The disadvantage of the prototype method is the inability to determine its effective value, because there is no data on the values of the corrosion current in the system of the protected metal sample, and it is not possible to estimate the value of the protective current.
Из изложенного следует, что без измерения коррозионного тока оценка эффективности катодной защиты затруднена.It follows from the foregoing that without measuring the corrosion current, it is difficult to assess the effectiveness of cathodic protection.
Недостатком известного способа катодной защиты при использовании в качестве “жертвенного металла” углеродистой стали, близкой по свойствам защищаемой, является также невозможность исходной оценки “готовности” такого металла быть растворимым анодом, т.е. коррелировать вместо объекта защиты. Такая ситуация не позволяет подобрать оптимальные защитные потенциалы и при неудачном выборе растворимого анода требует значительных затрат электроэнергии для реализации способа катодной защиты по прототипу. Отмеченные недостатки показывают недостаточную эффективность известного способа катодной защиты.A disadvantage of the known method of cathodic protection when using carbon steel as a sacrificial metal, similar in properties to the protected, is also the impossibility of an initial assessment of the readiness of such a metal to be a soluble anode, i.e. correlate instead of the object of protection. This situation does not allow you to choose the optimal protective potentials and if the soluble anode is not selected correctly, it requires significant energy consumption to implement the prototype cathodic protection method. The noted disadvantages show the lack of effectiveness of the known method of cathodic protection.
Из недостатков прототипа также непосредственно следует, в случае применения металла, идентичного защищаемому металлу, ограниченная возможность подбора обоснованного оптимального значения защитной разности потенциалов в условиях наличия активной микрофлоры. Это вытекает как из неиспользования в прототипе доступных электрохимических средств и методов контроля коррозионных процессов с участием микроорганизмов для определения биологической составляющей общей коррозии, так и отсутствием обоснованного подхода к выбору жертвенного металла, поскольку способность его корродировать интенсивнее защищаемого в способе по прототипу предварительно не исследуется.The disadvantages of the prototype also directly follows, in the case of using a metal identical to the protected metal, the limited ability to select a reasonable optimal value of the protective potential difference in the presence of active microflora. This follows both from the non-use in the prototype of available electrochemical means and methods for controlling corrosion processes involving microorganisms to determine the biological component of total corrosion, and the lack of a sound approach to the choice of sacrificial metal, since its ability to corrode more intensively than that protected in the prototype method has not been previously studied.
Решаемая задача и ожидаемый технический результат заявляемого способа заключаются в повышении эффективности катодной защиты металлов от коррозии, в том числе биологической, в частности, в условиях зараженности микроорганизмами технологических жидких сред, например систем нефтедобычи.The problem and the expected technical result of the proposed method are to increase the efficiency of the cathodic protection of metals from corrosion, including biological, in particular, in conditions of microorganism contamination of technological liquid media, for example, oil production systems.
Поставленная задача решается тем, что в способе катодной защиты металлов от коррозии в жидких средах, включающем наложение защитной разности потенциалов между защищаемым и жертвенным металлами аналогичного типа, предварительно определяют способность жертвенного металла корродировать интенсивнее защищаемого в лабораторных условиях по результатам определения небиологической и биологической составляющих коррозионного процесса на защищаемом и жертвенном металлах и необходимую защитную разность потенциалов по подавлению обеих составляющих коррозионного процесса на защищаемом металле.The problem is solved in that in the method of cathodic protection of metals from corrosion in liquid media, including the application of a protective potential difference between the protected and sacrificial metals of a similar type, the ability of the sacrificial metal to corrode more intensively protected in laboratory conditions is preliminarily determined by determining the non-biological and biological components of the corrosion process on protected and sacrificial metals and the necessary protective potential difference to suppress both states vlyayuschih corrosion process on the protected metal.
Небиологическую и биологическую составляющие коррозионного процесса на защищаемом и жертвенном металлах, а также подавление обеих составляющих коррозионного процесса на защищаемом металле определяют прямым амперометрическим измерением величин стационарного тока коррозии в электрохимической системе "защищаемый металл -электрод сравнения".The non-biological and biological components of the corrosion process on the protected and sacrificial metals, as well as the suppression of both components of the corrosion process on the protected metal, are determined by direct amperometric measurement of the values of the steady-state corrosion current in the protected metal-reference electrode electrochemical system.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения и прототипа позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию "новизна".A comparative analysis of the essential features of the proposed technical solution and prototype allows us to conclude that the claimed invention meets the criterion of "novelty."
Предварительное определение способности жертвенного металла коррелировать интенсивнее защищаемого путем определения небиологической и биологической составляющих коррозионного процесса на защищаемом и жертвенном металлах при катодной защите металла, ранее не предлагалось.A preliminary determination of the ability of a sacrificial metal to correlate more intensely than that of a protected metal by determining the non-biological and biological components of the corrosion process on the protected and sacrificial metals with cathodic protection of the metal has not previously been proposed.
В отличие от прототипа, предлагаемое техническое решение предполагает прямое амперометрическое определение эффективности катодной защиты непосредственно в ходе эксперимента, в кинетическом режиме.Unlike the prototype, the proposed technical solution involves a direct amperometric determination of the effectiveness of the cathodic protection directly during the experiment, in the kinetic mode.
Возможность прямого амперометрического определения интенсивности процессов коррозии следует из патента РФ №2095786 (1997) [6], техническое решение которого основано на установленном экспериментальном доказательстве свойств реальных коррозионных систем, в которых оказывается принципиально осуществимо лишь стационарное состояние, характеризуемое суммарным переносом заряда, регистрируемым в качестве результативного тока. В случае преобладания процесса убыли массы металла алгебраический ток уже полностью характеризует процесс коррозии, и его регистрация в различных условиях позволяет дать непосредственную количественную оценку небиологической и биологической составляющих общего коррозионного процесса.The possibility of direct amperometric determination of the intensity of corrosion processes follows from RF patent No. 2095786 (1997) [6], the technical solution of which is based on the established experimental proof of the properties of real corrosion systems in which only a stationary state characterized by the total charge transfer recorded as effective current. In the case of the predominance of the process of loss of mass of the metal, the algebraic current completely characterizes the corrosion process, and its registration under various conditions allows us to give a direct quantitative assessment of the non-biological and biological components of the general corrosion process.
Способ осуществляется следующей последовательностью операций.The method is carried out by the following sequence of operations.
1. Предварительное определение в лабораторных условиях способности жертвенного металла коррелировать интенсивнее защищаемого путем определения небиологической и биологической составляющих коррозионного процесса на защищаемом и жертвенном металлах, включающее последовательность действий:1. A preliminary determination in laboratory conditions of the ability of a sacrificial metal to correlate more intensely than that of a protected metal by determining the non-biological and biological components of the corrosion process on the protected and sacrificial metals, including the sequence of actions:
1) подготовка образцов защищаемого и жертвенного металлов;1) preparation of samples of protected and sacrificial metals;
2) отбор образца жидкой коррозионно-активной среды;2) sampling of a liquid corrosive medium;
3) приведение образцов металла в контакт с образцами жидкой коррозионно-активной среды;3) bringing metal samples into contact with samples of a liquid corrosive medium;
4) амперометрическое определение интенсивности процесса небиологической составляющей общей коррозии образцов защищаемого и жертвенного металлов с установлением стационарных значений силы тока небиологической составляющей коррозии;4) amperometric determination of the intensity of the process of the non-biological component of general corrosion of the samples of protected and sacrificial metals with the establishment of stationary values of the current strength of the non-biological component of corrosion;
5) амперометрическое определение интенсивности процесса общей коррозии образцов защищаемого и жертвенного металлов с установлением стационарного значения силы тока общей коррозии;5) amperometric determination of the intensity of the process of general corrosion of samples of protected and sacrificial metals with the establishment of a stationary value of the current strength of general corrosion;
6) наложение разности потенциалов между образцами защищаемого и жертвенного металлов;6) the imposition of the potential difference between the samples of the protected and sacrificial metals;
7) амперометрическое определение подавления процесса общей коррозии с установлением стационарного значения силы тока общей коррозии образца защищаемого металла для установления необходимой защитной разности потенциалов;7) amperometric determination of the suppression of the process of general corrosion with the establishment of a stationary value of the current strength of the general corrosion of the sample of the protected metal to establish the necessary protective potential difference;
8) определение целесообразности применения образца жертвенного металла в паре “защищаемый и жертвенный металл” на основании действий по п.п.4-7.8) determining the appropriateness of using a sample of sacrificial metal in a pair of “protected and sacrificial metal” on the basis of the actions in paragraphs 4-7.
2. Наложение установленной по п.1, подпункт 7 защитной разности потенциалов между защищаемым и жертвенным металлами.2. The imposition of the protective potential difference established by
Осуществление способа предполагает использование проточной электрохимической системы, представленной на фиг.1, состоящей из трех аналогичных ячеек - для защищаемого образца металла 1, электрода сравнения 2, и образца жертвенного металла 3, соединенных посредством электролитического ключа-тройника 4.The implementation of the method involves the use of a flowing electrochemical system, shown in figure 1, consisting of three similar cells - for the protected
В противоположность прототипу, предлагаемый способ весьма просто автоматизировать с использованием доступного оборудования, что отражено на фиг.2, где приведена блок-схема измерительной и управляющей цепей проточной электрохимической системы, используемой и реализации способа. При этом электрохимические ячейки - 1, 2, 3 подключены к входам высокочувствительного гальванометра-микроамперметра 4 и самописца 5 через операционный усилитель 6, имеющий обратную связь с перистальтическим насосом 7. Подключение электрохимических систем осуществляют через контакт реле времени 8, добавочный контакт которого управляет работой перистальтического насоса. Ниже представлено описание последовательности осуществления способа в автоматизированном варианте.In contrast to the prototype, the proposed method is very simple to automate using available equipment, which is reflected in figure 2, which shows a block diagram of the measuring and control circuits of the flowing electrochemical system used and the implementation of the method. In this case, the electrochemical cells - 1, 2, 3 are connected to the inputs of the highly sensitive galvanometer-
Использовали двухканальный вариант с применением двух одинаковых емкостей вместимостью 200 см и ячеек вместимостью 10 см. Поток через систему задавали многоканальным перистальтическим насосом типа 304. Система термостатирована в суховоздушном термостате. Определение общей, фоновой и биологической составляющих проводили с использованием электродов из низкоуглеродистой стали, внешним диаметром 2 мм, линейных размеров 40 мм.A two-channel version was used using two identical containers with a capacity of 200 cm and cells with a capacity of 10 cm. The flow through the system was set by a multichannel peristaltic pump of type 304. The system is thermostated in a dry-air thermostat. The determination of the total, background, and biological components was carried out using low carbon steel electrodes with an external diameter of 2 mm and linear dimensions of 40 mm.
Измерение тока проводили высокопрецизионным микроамперметром М2005 класса точности 0,2, связанным с транзисторным преобразователем прибора Ф195 в режиме операционного усилителя. Регистрацию выходного сигнала осуществляли самопишущим потенциометром типа КСП-4.The current was measured using a M2005 high-precision microammeter, accuracy class 0.2, connected with the transistor converter of the F195 device in the operational amplifier mode. The output signal was recorded using a KSP-4 type self-recording potentiometer.
Образцы защищаемого и жертвенного металлов (электроды) зачищали, обезжиривали, после чего осуществляли сборку электрохимических систем-ячеек, подключая их к проточной системе. Системы заполняли исследуемой жидкой средой с последующим удалением воздушных пузырей и герметизацией. Использовали стохастический режим изменения скорости подачи жидкости насосом с применением сблокированного с управляющей цепью электромеханического реле времени типа 2РВМ, программный компаратор которого ориентирован для выдачи случайных последовательностей интервалов времени.Samples of the protected and sacrificial metals (electrodes) were cleaned, degreased, and then the electrochemical cell systems were assembled by connecting them to the flow system. The systems were filled with the investigated liquid medium, followed by removal of air bubbles and sealing. We used the stochastic regime of changing the fluid supply rate by the pump using a 2РВМ type electromechanical time relay, interlocked with the control circuit, whose software comparator is oriented for generating random sequences of time intervals.
Измерительную и управляющую цепи подключали к образцам-электродам и электроду сравнения, измеряя вручную в течение первого часа значение тока с интервалом 2 мин., одновременно регистрируя его величину самописцем. По достижении стационарных значений силы тока небиологической составляющей систему переводили в автоматический режим, контроль которого осуществляла управляющая цепь.The measuring and control circuits were connected to the sample electrodes and the reference electrode, manually measuring the current value during the first hour with an interval of 2 minutes, while simultaneously recording its value with a recorder. Upon reaching stationary values of the current strength of the non-biological component, the system was transferred to automatic mode, the control of which was carried out by the control circuit.
Способ иллюстрируется примерами.The method is illustrated by examples.
Пример 1. Определение целесообразности использования образца углеродистой стали в качестве жертвенного металла (растворимого анода) до начала влияния биологической составляющей коррозионного процесса.Example 1. Determining the feasibility of using a carbon steel sample as a sacrificial metal (soluble anode) before the influence of the biological component of the corrosion process begins.
В нефтепромысловой практике при осуществлении катодной защиты скважинного оборудования из углеродистой стали могут быть использованы различные варианты растворимых анодов из аналогичного металла в качестве жертвенного, что требует определения целесообразности их применения.In oilfield practice, in the implementation of cathodic protection of downhole equipment made of carbon steel, various versions of soluble anodes of the same metal can be used as sacrificial, which requires determining the appropriateness of their use.
Определение целесообразности использования в качестве “жертвенного” металла двух образцов углеродистой стали - элементов заменяемых конструкций обустройства скважин - муфт насосно-компрессорных труб - проведено прямыми амперометрическими измерениями коррозионных токов в системах “защищаемый металл - электрод сравнения” и “жертвенный металл - электрод сравнения”. Одновременно измерены электродные потенциалы образцов защищаемого и жертвенного металлов относительно используемого хлорсеребряного электрода сравнения. Аналогичные измерения (для противопоставления) проведены для образца высокоуглеродистой инструментальной стали (образец 3). В таблице приведены полученные результаты для сточной нефтепромысловой воды Сергеевского месторождения НГДУ Уфанефть, из которых однозначно следует, что выбор металла для растворимого анода в отсутствие влияния биологической составляющей коррозионного процесса соответствует интенсивной коррозии растворимого анода. Суммарный (алгебраический) ток характеризует быстрое установление стационарного значения скорости растворения анода, “блокирующего” коррозионный процесс катода. Для образца высокоуглеродистой инструментальной стали измеренные значения токов и потенциалов свидетельствуют о нецелесообразности применения его в качестве жертвенного металла в паре с защищаемым.The feasibility of using two carbon steel samples as the “sacrificial” metal — elements of replaceable well construction structures — tubing couplings — was carried out by direct amperometric measurements of corrosion currents in the “protected metal - reference electrode” and “sacrificial metal – reference electrode” systems. At the same time, the electrode potentials of the protected and sacrificial metal samples were measured relative to the silver-silver reference electrode used. Similar measurements (for contrast) were carried out for a sample of high-carbon tool steel (sample 3). The table shows the results obtained for the oilfield water of the Sergeevskoye field of the Ufaneft NGDU, from which it clearly follows that the choice of metal for the soluble anode in the absence of the influence of the biological component of the corrosion process corresponds to intensive corrosion of the soluble anode. The total (algebraic) current characterizes the rapid establishment of a stationary value of the dissolution rate of the anode, which “blocks” the cathode corrosion process. For a sample of high-carbon tool steel, the measured values of currents and potentials indicate the inappropriateness of using it as a sacrificial metal in tandem with the protected metal.
Однако для нефтепромысловых сред, содержащих биоценоз активной коррозионно-опасной микрофлоры, проведенных “точечных” (кратковременных) измерений оказывается недостаточно в связи с наличием биологической составляющей коррозионного процесса, определение которой требует многочасового эксперимента, что и отражено в примере 2.However, for oilfield environments containing the biocenosis of active corrosion-hazardous microflora, “point” (short-term) measurements are insufficient due to the presence of the biological component of the corrosion process, the determination of which requires many hours of experiment, which is reflected in example 2.
Пример 2. Определение биологической составляющей коррозионного процесса углеродистой стали и оценка целесообразности использования образца углеродистой стали в качестве жертвенного металла (растворимого анода).Example 2. Determination of the biological component of the corrosion process of carbon steel and evaluation of the feasibility of using a carbon steel sample as a sacrificial metal (soluble anode).
Определяли биологическую составляющую коррозионного процесса на защищаемом и жертвенном металлах при влиянии микробиологического фактора нефтепромысловых вод - биоценоза микрофлоры, образующего закрепленные формы. Использовали сточную нефтепромысловую воду Сергеевского месторождения НГДУ Уфанефть с общим содержанием микроорганизмов до 10 клеток в 1 см. Кинетика развития коррозии двух вышеупомянутых образцов углеродистой стали в присутствии микроорганизмов представлена на фиг.3. Результаты свидетельствуют, что наличие микроорганизмов определяет быстрое возрастание коррозионного тока во всех трех исследуемых системах (защищаемый металл - электрод сравнения; образец 1 жертвенного металла - электрод сравнения и образец 2 жертвенного металла - электрод сравнения). Для защищаемого металла ток коррозии возрастает в 2,23 раза, для одного из образцов жертвенного - в 3,54, что указывает на возможность использования последнего в качестве растворимого анода в паре с защищаемым образцом. В то же время, второй образец жертвенного металла при наличии биологической составляющей коррозионного процесса проявляет меньшую способность корродировать по сравнению с защищаемым образцом металла. Несмотря на более высокое исходное значение тока до начала развития микроорганизмов, конечный коррозионный ток на этом образце оказывается ниже тока на защищаемом, так как возрастает в 1,31 раза от начального. Из полученных результатов следует вывод о нецелесообразности применения металла второго образца в качестве жертвенного. Для сравнения представлено изменение коррозионного тока образца 3 высокоуглеродистой инструментальной стали, полученное в тех же условиях. Однозначно установлена нецелесообразность использования такого металла в паре с защищаемым, что соответствует результатам примера 1. Опыт позволяет выявить высокую электрохимическую (коррозионную) активность биоценоза нефтепромысловой микрофлоры и предполагает необходимость использования наложения большей контролируемой разности потенциалов при осуществлении катодной защиты при неудачном выборе жертвенного металла, что отражено в примерах 3 и 4.The biological component of the corrosion process on the protected and sacrificial metals was determined under the influence of the microbiological factor of oilfield waters - the biocenosis of microflora, which forms fixed forms. Used wastewater from the Sergeevskoye field of the Uganeft NGDU with a total microorganism content of up to 10 cells per 1 cm. The kinetics of the development of corrosion of the two aforementioned carbon steel samples in the presence of microorganisms is presented in Fig. 3. The results indicate that the presence of microorganisms determines the rapid increase in the corrosion current in all three studied systems (the protected metal is the reference electrode;
Пример 3. Определение эффективных значений контролируемой разности потенциалов до развития биологической составляющей коррозионного процесса углеродистой стали.Example 3. Determination of effective values of the controlled potential difference before the development of the biological component of the corrosion process of carbon steel.
До начала развития биологической составляющей коррозионного процесса в воде Сергеевского месторождения защитная разность потенциалов, накладываемая на пару “защищаемый металл - жертвенный металл (образец 1)”, позволяющая “сбросить” ток коррозии практически до остаточных токов обмена, близких к нулю, составляет 2,1 В, что представлено на фиг.4 в виде амперометрической кривой. Аналогичная разность потенциалов эффективна и при использовании образца 2 жертвенного металла. Использование высокоуглеродистой инструментальной стали (образец 3) как жертвенного металла исходно нецелесообразно, так как эффективная защитная разность потенциалов в этом случае составляет 2,4 В, что соответствует более положительной величине электродного потенциала инструментальной стали по сравнению с защищаемым (пример 1).Prior to the development of the biological component of the corrosion process in the water of the Sergeevskoye deposit, the protective potential difference superimposed on the pair “protected metal - sacrificial metal (sample 1)”, which allows “dumping” the corrosion current to almost residual exchange currents close to zero, is 2.1 In what is presented in figure 4 in the form of an amperometric curve. A similar potential difference is also effective when using
Дальнейшее развитие микроорганизмов определяет неуклонное возрастание тока, приведенное далее, и требует возрастающей разности потенциалов, “запирающей” коррозионный процесс.The further development of microorganisms determines a steady increase in current, which is given below, and requires an increasing potential difference, which “closes” the corrosion process.
Пример 4. Определение эффективных значений контролируемой разности потенциалов после развития биологической составляющей коррозионного процесса углеродистой стали.Example 4. Determination of the effective values of the controlled potential difference after the development of the biological component of the corrosion process of carbon steel.
После завершения развития коррозии в присутствии микроорганизмов в воде Сергеевского месторождения для торможения растворения защищаемого образца углеродистой стали требуются изначально более высокие разности потенциалов, чем до установления стационарных токов, определяемых формированием биоценоза, закрепленного на металле. Результаты определения эффективных значений защитных накладываемых потенциалов для пары “защищаемый металл - жертвенный металл (образец 1)” отражены на фиг.5. Полное подавление тока биологической составляющей возможно лишь в области значений 4,6 В. После последовательного наложения разности потенциалов до 7,6 В коррозионный процесс удается “запереть”, сбросив ток до остаточных значений, близких к нулевым.After the development of corrosion in the presence of microorganisms in the water of the Sergeevskoye deposit is completed, in order to inhibit the dissolution of the protected carbon steel sample, initially higher potential differences are required than before the establishment of stationary currents determined by the formation of a biocenosis attached to the metal. The results of determining the effective values of the protective superimposed potentials for the pair “protected metal - sacrificial metal (sample 1)” are shown in figure 5. Full suppression of the biological component current is possible only in the range of 4.6 V. After successive application of the potential difference to 7.6 V, the corrosion process can be “locked up”, dropping the current to residual values close to zero.
Для пары “защищаемый металл - жертвенный металл (образец 2)”, поскольку в результате влияния биологической составляющей защищаемый образец углеродистой стали приобретает свойства жертвенного (имеет более отрицательный потенциал и большие значения коррозионного тока), требуется значительно большая защитная разность потенциалов, и полное “запирание” коррозионного процесса возможно лишь при разности потенциалов 9,2 В, что практически равно защитной разности потенциалов (9,4 В) для пары “защищаемый металл - высокоуглеродистая инструментальная сталь (образец 3)”, заведомо непригодной для эффективной катодной защиты, согласно результатам примера 1.For the “protected metal – sacrificial metal (sample 2)” pair, since as a result of the influence of the biological component, the protected carbon steel sample acquires the properties of a sacrificial one (has a more negative potential and higher values of the corrosion current), a much larger protective potential difference is required, and complete “locking ”Of the corrosion process is possible only with a potential difference of 9.2 V, which is almost equal to the protective potential difference (9.4 V) for the pair“ protected metal is a high-carbon tool Ordering steel (sample 3) ", obviously unsuitable for effective cathodic protection, according to the results of Example 1.
Из приведенных примеров следует, что биологическая составляющая коррозионного процесса может вызывать модификацию электрохимических свойств металлов, выражающуюся в сдвиге стационарного электродного потенциала в отрицательную сторону и возрастании коррозионного тока, причем первичные значения этих параметров, определяемые до начала влияния микроорганизмов на коррозионный процесс, не отражают дальнейшего электрохимического поведения конкретного образца металла.From the above examples it follows that the biological component of the corrosion process can cause a modification of the electrochemical properties of metals, which is expressed in the shift of the stationary electrode potential to the negative side and an increase in the corrosion current, and the primary values of these parameters, determined before the influence of microorganisms on the corrosion process, do not reflect the further electrochemical the behavior of a particular metal sample.
Выводом, следующим из неожиданности технического решения по заявляемому способу, является необходимость определения целесообразности применения того или иного образца жертвенного металла при наличии биологической составляющей коррозионного процесса. Наличие модификации не следует однозначно из современного уровня знаний об электрохимических свойствах металлов и была установлена экспериментально.The conclusion following from the unexpectedness of the technical solution of the claimed method is the need to determine the appropriateness of using one or another sample of the sacrificial metal in the presence of the biological component of the corrosion process. The presence of the modification does not follow unambiguously from the current level of knowledge about the electrochemical properties of metals and has been established experimentally.
Заявленный способ эффективнее прототипа и промышленно применим, так как применяются доступные лабораторные средства и промысловое оборудование.The claimed method is more efficient than the prototype and is industrially applicable, since affordable laboratory tools and field equipment are used.
Источники информацииSources of information
1. Ибрагимов Г.З., Хисамутдинов И.И. Справочное пособие по применению химреагентов в добыче нефти. - М: Недра, 1977. - 271 с.1. Ibragimov G.Z., Khisamutdinov I.I. Reference manual on the use of chemicals in oil production. - M: Nedra, 1977 .-- 271 p.
2. Хисамутдинов Н.И,. Ибрагимов Г.З. Разработка нефтяных месторождений. Том 1V. - М: ВНИИОЭНГ, 1994. - 262 с.2. Khisamutdinov N.I. Ibragimov G.Z. Oilfield development. Volume 1V. - M: VNIIOENG, 1994 .-- 262 p.
3. Защита металлических сооружений от подземной коррозии: Справочник / Стрижевский И.В. и др. - М: Недра, 1981. - 293 с.3. Protection of metal structures from underground corrosion: Reference / Strizhevsky I.V. et al. - M: Nedra, 1981. - 293 p.
4. Коррозионная стойкость оборудования химических производств: Способы защиты оборудования от коррозии / Под ред. Б.В. Строкана, А.М. Сухотина -Л.: Химия, 1987. - 280 с.4. Corrosion resistance of chemical equipment: Methods for protecting equipment from corrosion / Ed. B.V. Strokana, A.M. Sukhotina -L .: Chemistry, 1987 .-- 280 p.
5. Микробиологическая коррозия в морской воде. Некоторые методы защиты. - М.: Наука, 1983. - с.50-53, 76-79, 81-84.5. Microbiological corrosion in sea water. Some protection methods. - M .: Nauka, 1983. - S. 50-53, 76-79, 81-84.
6. Патент РФ 2095786 (1997). Способ определения биологической составляющей коррозионной агрессивности жидких сред / В.В.Леонов.6. RF patent 2095786 (1997). A method for determining the biological component of the corrosiveness of liquid media / V.V. Leonov.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131486/02A RU2230829C1 (en) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | Cathodic protection method against corrosion of metals in liquid media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2002131486/02A RU2230829C1 (en) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | Cathodic protection method against corrosion of metals in liquid media |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2002131486A RU2002131486A (en) | 2004-06-10 |
| RU2230829C1 true RU2230829C1 (en) | 2004-06-20 |
Family
ID=32846442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2002131486/02A RU2230829C1 (en) | 2002-11-25 | 2002-11-25 | Cathodic protection method against corrosion of metals in liquid media |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2230829C1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3649492A (en) * | 1966-06-14 | 1972-03-14 | Union Oil Co | Method for determining the completeness of cathodic protection of corrodible metal structure |
| GB2036082A (en) * | 1978-11-06 | 1980-06-25 | Conoco Inc | Marine fouling control |
| SU1595943A1 (en) * | 1988-02-10 | 1990-09-30 | Дальневосточный Проектно-Конструкторский Институт По Модернизации, Проектированию Флота И Совершенствованию Его Технической Эксплуатации "Дальгипрорыбфлот" | Method of determining the degree of cathodic protection of metal against corrosion |
-
2002
- 2002-11-25 RU RU2002131486/02A patent/RU2230829C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3649492A (en) * | 1966-06-14 | 1972-03-14 | Union Oil Co | Method for determining the completeness of cathodic protection of corrodible metal structure |
| GB2036082A (en) * | 1978-11-06 | 1980-06-25 | Conoco Inc | Marine fouling control |
| SU1595943A1 (en) * | 1988-02-10 | 1990-09-30 | Дальневосточный Проектно-Конструкторский Институт По Модернизации, Проектированию Флота И Совершенствованию Его Технической Эксплуатации "Дальгипрорыбфлот" | Method of determining the degree of cathodic protection of metal against corrosion |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| A, * |
| УЛАНОВСКИЙ И.Б. и др. Влияние аэробных бактерий на катодную защиту углеродистой стали в морской воде. Микробиологическая коррозия металлов в морской воде. Некоторые методы защиты. - М.: Наука, 1983, с. 76-80. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2005231176C1 (en) | Quantitative transient analysis of localized corrosion | |
| Herdan et al. | Field evaluation of an electrochemical probe for in situ screening of heavy metals in groundwater | |
| US4752360A (en) | Corrosion probe and method for measuring corrosion rates | |
| US5405513A (en) | Method and apparatus for an electrochemical test cell | |
| US9212986B2 (en) | Process of evaluating corrosion resistance | |
| Skovhus et al. | Management of microbiologically influenced corrosion in risk-based inspection analysis | |
| US6960288B2 (en) | Method and device for detecting microbiologically induced corrosion | |
| Kagarise et al. | The importance of deposit characterization in mitigating UDC and MIC in dead legs | |
| CA2822438A1 (en) | Corrosion resistance evaluator | |
| WO2004097906A2 (en) | Semi-permanent reference electrode | |
| Eisnor et al. | A framework for the implementation and design of pilot-scale distribution systems | |
| Martins et al. | Microfluidic-based bacterial molecular computing on a chip | |
| RU2230829C1 (en) | Cathodic protection method against corrosion of metals in liquid media | |
| Sosa et al. | Concentration cells and pitting corrosion of copper | |
| Schmitt et al. | Online monitoring of crevice corrosion with electrochemical noise | |
| Gutiérrez‐Capitán et al. | Compact electrochemical flow system for the analysis of environmental pollutants | |
| Chen et al. | Monitoring microbial corrosion in large oilfield water systems | |
| RU2095786C1 (en) | Process of determination of biological component of corrosive liquid media | |
| Maxwell | Assessment of sulfide corrosion risks in offshore systems by biological monitoring | |
| Silva et al. | Contribution of migration current to the voltammetric deposition and stripping of lead with and without added supporting electrolyte at a mercury-free carbon fibre microdisc electrode | |
| RU2088691C1 (en) | Method of protecting metals in liquid media against biocorrosion | |
| CN115096798A (en) | Local corrosion testing device for submarine pipeline welding joint and local corrosion degree determining method | |
| Thomas et al. | Corrosion monitoring in oil and gas production | |
| RU2823917C1 (en) | Method of determining concentration of corrosion inhibitors in formation water (versions) | |
| Tan | Principles and issues in structural health monitoring using corrosion sensors |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20071126 |