МИНОБРНАУКИ РОССИИ РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА Факультет Химической технологии и экологии Кафедра Технологий повышения нефтеизвлечения для объектов с осложненными условиями (на базе ПАО «Газпром нефть») Оценка: Руководитель: Рейтинг: Кунакова А.М. (подпись) (фамилия, имя, отчество) (дата) ОТЧЕТ О ВЫПОЛНЕНИИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ Тематика НИР: «Разработка подходов предиктивного анализа осложнений при добыче, подготовке и транспортировке нефти на примере пилотного проекта ЧНГКМ Хамакинского горизонта» (наименование) Место выполнения НИР: РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина; Факультет химической технологии и экологии; Кафедра (базовая) технологий повышения нефтеизвлечения для объектов с осложненными условиями (на базе ПАО “Газпром нефть”) (кафедра, структурное подразделение; наименовании организации) ВЫПОЛНИЛ: Студент группы ХТМ-22-04 (номер группы) Одемчук Денис Владимирович (фамилия, имя, отчество) (подпись) (дата) Москва, 20 23 МИНОБРНАУКИ РОССИИ РГУ НЕФТИ И ГАЗА (НИУ) ИМЕНИ И.М. ГУБКИНА Факультет Химической технологии и экологии Кафедра Технологий повышения нефтеизвлечения для объектов с осложненными условиями (на базе ПАО «Газпром нефть») ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОЙ РАБОТЫ ДАНО студенту Одемчуку Денису Владимировичу (фамилия, имя, отчество в дательном падеже) группы ХТМ-22-04 (номер группы) Тематика НИР: «Разработка подходов предиктивного анализа осложнений при добыче, подготовке и транспортировке нефти на примере пилотного проекта ЧНГКМ Хамакинского горизонта» Содержание отчета по выполнению НИР: 1. Введение (цели и задачи) 2. Описание работ, выполняемых в ходе выполнения НИР 3. Основные выводы Исходные данные для выполнения НИР: 1. Взять на месте в ходе выполнения научно-исследовательской работы Рекомендуемая литература: 1. Хошанов, Т. Прогнозирование глубины отложения парафина в скважине / Т. Хошанов, Н. Ширджанов // Нефтепромысловое дело. – 1981. – № 4. – С. 21 – 23. 2. D. Xu, Y. Li, F. Song, T. Gu, Laboratory investigation of microbiologically influenced corrosion of C1018 carbon steel by nitrate reducing bacterium Bacillus licheniformis, Corros. Sci. 77 (2013) 385–390. Дополнительные указания: 1. Пояснительная записка должна соответствовать требованиям: ГОСТ 7.32-2017 и ГОСТ Р 7.0.5-2008. Руководитель: к.х.н. (уч.степень) доцент Кунакова А.М. (должность) Задание принял к исполнению: студент 2 (подпись) (подпись) (фамилия, имя, отчество) Одемчук Д.В. (фамилия, имя, отчество) СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 4 1. Общие сведения о биокоррозии ...................................................................... 5 2. Мониторинг биокоррозии ................................................................................ 7 2.1. Механистическое моделирование ................................................................... 7 2.2. Пробоотборные устройства для мониторинга биокоррозии ...................... 14 3. Применение композиционных материалов при добыче и транспортировке нефти....................................................................................................................... 14 ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 18 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ........................................... 19 3 ВВЕДЕНИЕ Системы закачки морской воды широко используются при добыче нефти. Биокоррозия металлических конструкций и закисание нефти из-за действия сульфатвосстанавливающих бактерий - две наиболее актуальные проблемы, затрагивающие эти системы. Правильное понимание сложных биологических и неорганических процессов, происходящих на поверхности металлических конструкций, необходимо для проведения эффективной обработки с целью предотвращения биокоррозии. Более того, мониторинг биоцидной обработки в режиме реального времени является обязательным для достижения эффективного контроля. В последнее время было разработано множество инновационных методов исследования биокоррозии и методов мониторинга, которые в настоящее время используются с новыми формулами биоцидов с учетом сохранения окружающей среды [1]. Другая проблема – удаление солевых отложений в призабойной зоне скважины, в лифтах скважин, шлейфах и на стенках оборудования. В процессе эксплуатации промысла по мере увеличения выноса минерализованной пластовой жидкости появляется дополнительное выпадение солей (преимущественно карбонатов и сульфатов кальция) и образование плотного осадка по всему тракту движения газо-жидкостного потока от скважин, соединительных трубопроводов до технологического оборудования. Имеющиеся способы введения реагентов, растворяющих неорганические отлагающиеся соли нетехнологичны и имеют другие недостатки, в частности загрязнение нефтихимикатами [15]. Решением проблем при добыче и транспортировке нефти, связанных с коррозией (включая биокоррозию), образованием солеотложений и АСПО, является применение композиционных материалов. 4 1. Общие сведения о биокоррозии Биокоррозия, также известная как микробиологическая коррозия, представляет собой угрозу целостности трубопроводов во многих отраслях промышленности, включая нефтегазовую промышленность, водоснабжение и энергетику. Микробиологическая коррозия вызывается микробными биопленками вследствие их метаболической активности или метаболитов. Микробиологическая коррозия часто вызывается непосредственно анаэробными микробами. В нефте- и газопроводах почти всегда отсутствует кислород, поскольку он удаляется для предотвращения чрезмерной коррозии углеродистой стали. В системах с открытым воздухом, таких как резервуары для хранения, анаэробная коррозия все еще происходит, если коррозионная анаэробная биопленка растет под верхней аэробной биопленкой. Поскольку сульфаты повсеместно распространены во многих средах, причиной микробиологической коррозии часто оказываются сульфатвосстанавливающие бактерии. Однако в процесс могут быть вовлечены и другие микробы. Например, некоторые нитратвосстанавливающие бактерии [2] и кислотообразующие бактерии также являются коррозионно-активными [11]. Существует два различных типа анаэробного метаболизма (т.е. дыхание и ферментация) [3]. Основываясь на них, автор статей [2, 4] классифицировал анаэробную микробиологическую коррозию на два основных типа. Поскольку железо и сталь нерастворимы, следующая реакция окисления при анаэробной коррозии высвобождает электроны внеклеточно. Эта анодная реакция (1) происходит на поверхности железа или стали (реакция окисления железа): 𝐹𝑒 → 𝐹𝑒 2+ + 2𝑒 − При микробиологической коррозии (1) типа I микробы дышат окислителями, такими как сульфаты и нитраты, в своей цитоплазме, используя внеклеточные электроны. Чтобы использовать внеклеточные электроны для 5 окисления такого окислителя, как сульфаты в цитоплазме, электроны должны быть перенесены через клеточную стенку. Такой внеклеточный перенос электронов (ВПЭ) возможен только в электрогенных биопленках. Таким образом, микробиологическую коррозию I типа можно назвать электрогенной микробиологической коррозией. Существует два основных метода ВПЭ: прямой перенос электронов, а другой - опосредованный (mediator) перенос электронов [5]. Оба метода переноса электронов интенсивно изучаются в исследованиях микробных топливных элементов, чтобы максимизировать выработку энергии электрогенными биопленками [6]. Авторы статьи [7] показали, что бактерии Desulfovibrio vulgaris были более коррозионноактивны по отношению к углеродистой стали, так как они переключались на железо в качестве донора электронов при недостатке лактата в питательной среде. Микробиологическая коррозия II типа – это тип электрохимической коррозии, вызванной коррозионными метаболитами, выделяемыми ферментативными микробами. Поэтому его можно назвать метаболитной микробиологической коррозией. Когда окислитель отсутствует, ферментативные микробы используют метаболиты в качестве акцептора электронов для достижения окислительно-восстановительного равновесия [3]. Метаболиты анаэробной Кислотообразующие ферментации бактерии являются содержат жирные примером кислоты. ферментативных микробов. Объемная плотность клеточной массы планктонных клеток часто в 102 ниже, чем в биопленке. Таким образом, pH под биопленкой кислотообразующих бактерий может быть намного ниже, чем в самой биопленке, что приводит к значительной кислотной коррозии под биопленкой. Микробиологическую коррозию при моделировании более уместно обозначить как "коррозию, вызванную микробиологическими факторами" вместо "коррозии под микробиологическим воздействием". 6 2. Мониторинг биокоррозии 2.1. Механистическое моделирование Механистическое моделирование микробиологической коррозии требует хорошего понимания ее механизмов. Основываясь на биоэнергетике, авторы статьи [8] предложили теорию, названную теорией биокаталитического восстановления сульфата, для описания термодинамики, лежащей в основе микробиологической коррозии типа I с помощью сульфатвосстанавливающих бактерий. Они намеренно не рассматривали детали переноса электронов, сосредоточившись на окислении железа и утилизации электронов при восстановлении сульфата, который является конечным акцептором электронов в следующей реакции: 𝑆𝑂42− + 9𝐻+ + 8𝑒 − → 𝐻𝑆 − + 4𝐻2 𝑂 Таким образом, можно смоделировать (2) различные биопленки сульфатвосстанавливающих бактерий, хотя некоторые из них используют прямой перенос электронов (например, бактерии, образующие пили – нитевидные белковые структуры), а другие – опосредованный перенос электронов (например, гидрогеназа-положительные бактерии). Для протекания этой восстановительной реакции фактически не существует физической катодной поверхности. Она происходит в цитоплазме клеток бактерий [7], которые находятся достаточно близко к поверхности металла для переноса электронов через стенку клетки. Электроны, высвобождающиеся при окислении железа, переходят в цитоплазму клетки бактерий через внеклеточный перенос электронов. Окислительно-восстановительная пара 𝑆𝑂42− /HS имеет потенциал равновесия Eo′ = -217 мВ [10]. Eo′ определен при условиях 25oC, pH=7, концентрации 1 M для растворителей и парциальном давлении 1 бар для газов. Апостроф в Eo′ указывает на pH=7. Значение Eo′ для Fe2+/Fe0 составляет -447 мВ. Таким образом, при условиях, определенных для 𝑜′ Eo′, потенциал клетки (𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙 ) для окислительно-восстановительной реакции, соединяющей реакции (1) и (2), равен -217 мВ - (-447 мВ) = +230 мВ. Это дает 7 отрицательное значение ΔGo′ (изменение свободной энергии Гиббса реакции при тех же условиях, определенных для Eo′), равное -178 кДж на 1 моль сульфата, рассчитанное по следующей зависимости, в которой n=8 для восстановления сульфата, а F - постоянная Фарадея: 𝑜′ ∆𝐺 𝑜′ = −𝑛𝐹𝐸𝑐𝑒𝑙𝑙 Отрицательное значение ∆𝐺 𝑜′ (3) означает, что термодинамически окисление железа в сочетании с восстановлением сульфата в условиях, определенных для Eo′, является благоприятным. Если условия отличаются от тех, что определены для Eo′, то для расчета потенциалов равновесия можно использовать приведенные ниже уравнения Нернста [2]: Для Fe2+/Fe0: 𝐸𝑒 = −0,447 + Для 𝑆𝑂42− /𝐻𝑆 − : 𝐸𝑒 = 0,249 − 𝑅𝑇 2𝐹 ∗ ln[𝐹𝑒 2+ ] 2,591𝑅𝑇 𝐹 𝑝𝐻 + 𝑅𝑇 8𝐹 (4) ∗ 𝑙𝑛 [𝑆𝑂42− ] [𝐻𝑆 − ] (5) В уравнении (5), (2,591RT/F)pH равно 0,0666pH при 25°C. Таким образом, pH значительно влияет на потенциал равновесия. Если концентрации в логарифмическом выражении оба заданы равными 1 M, потенциал равновесия 𝑆𝑂42− /𝐻𝑆 − из уравнения (5) составляет -217 мВ при pH=7 и 25°C, что равно значению Eo′. Значения, равные -84 мВ и 49 мВ для pH=5 и pH=7, соответственно, акцептором делают электронов. сульфат pH более термодинамически цитоплазмы сильным сульфатвосстанавливающих бактерий может отличаться от pH окружающей среды, так как клетки содержат оптимальный pH для метаболической деятельности в цитоплазме. Кислый pH приводит к электрохимической коррозии, если pH достаточно низкий, поскольку H+ является акцептором электронов: 2𝐻+ + 2𝑒 − → 𝐻2 8 (6) Эта катодная реакция происходит внеклеточно на поверхности металла. Способность протона принимать электроны сильно зависит от pH в соответствии с приведенным ниже уравнением Нернста: Для 2H+/H2: 𝐸𝑒 = − 2,303𝑅𝑇 𝐹 𝑝𝐻 + 𝑅𝑇 2𝐹 ∗ 𝑙𝑛 𝑃 𝐻2 (7) 𝑝𝑜 где 𝑝𝑜 = 1 бар. Исходя из уравнения (7), pH=3,67 приводит к потенциалу равновесия -217 мВ для 2H+/H2, что также равно Eo′ для 𝑆𝑂42− /𝐻𝑆 − . Это означает, что при данном pH H+ становится термодинамически агрессивным как сульфат. Тем не менее, Eo′ для 2H+/H2 равен -414 мВ (при pH=7), что близко к значению Eo′ для Fe2+/Fe0. Таким образом, чтобы кислотная атака была значительной, pH должно быть намного ниже 7. Абиотическая коррозия уксусной кислотой является хорошо известной проблемой в нефтегазовой промышленности. Различные органические кислоты могут вносить свой вклад в микробиологическую коррозию. CH3COOH - слабая кислота, которая диссоциирует обратимо: 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 ↔ 𝐻+ + 𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂− Недиссоциированная CH3COOH также может (8) рассматриваться непосредственно как коррозионная среда, на основе следующей прямой реакции восстановления CH3COOH: 2𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂𝐻 + 2𝑒 − → 2𝐶𝐻3𝐶𝑂𝑂− + 𝐻2 В последние годы электрохимические данные (9) по коррозии органическими кислотами позволяют предположить, что CH3COOH служит резервуаром протонов (теория “буферного эффекта”), а не играет роль прямой реакции восстановления (теория “прямой реакции”). Авторы статьи [10] утверждали, что увеличение концентрации CH3COOH не приводит к линейному увеличению скорости коррозии, а поведение линейных поляризационных кривых катодной реакции в их экспериментальной работе по коррозии в уксусной кислоте подтверждает теорию “буферного эффекта” и 9 явно отклоняется от теории “прямой реакции”. Таким образом, при моделировании кислотообразующих бактерий в статье [11] принята теория “буферного эффекта”. Приведенные выше потенциалы равновесия используются для расчета термодинамической движущей силы микробиологической коррозии. Однако термодинамика только определяет, произойдет ли коррозия или нет. От термодинамики не зависит быстрота процесса коррозии. Скорость коррозии определяется кинетикой и массопереносом. Необходимо учитывать, как сопротивление переноса заряда, так и сопротивление массопереноса. Сопротивление переноса заряда 1/jct часто моделируется с помощью уравнения Тафеля. Однако для очень малой движущей силы оно не подходит. Поэтому лучше использовать уравнение Батлера-Вольмера, приведенное ниже: 𝑗 𝑗0 = exp [ (1−𝛼)∗𝑛∗𝐹 𝑅∗𝑇 ∗ (𝐸 − 𝐸𝑒𝑞 )] − exp [− 𝛼∗𝑛∗𝐹 𝑅∗𝑇 ∗ (𝐸 − 𝐸𝑒𝑞 )] (10) Плотность обменного тока j0 для восстановления сульфата (𝑗0(𝑆𝑂42−) ) определяется как агрессивность биопленки сульфатвосстанавливающих бактерий [8]. Это способность биопленки сульфатвосстанавливающих бактерий передавать внеклеточные электроны с поверхности железа для восстановления сульфатов в цитоплазме бактерий. Она может изменяться в зависимости от многих параметров, таких как плотность клеток непосредственно на поверхности железа и их ферментной активности при различных температурах. Анодная плотность тока для окисления железа, ja(Fe), может быть непосредственно использована для расчета скорости коррозии (CR), эквивалентной dp (глубине ямы) в одномерной модели питтинговой коррозии по следующей формуле: 𝐶𝑅 = 10 𝑀𝐹𝑒 𝑗𝑎(𝐹𝑒) 2𝐹𝜌𝐹𝑒 (11) Подставляя молекулярную массу и плотность железа, CR можно рассчитать непосредственно, используя следующее уравнение для типичного железа и низкоуглеродистой стали: 𝐶𝑅(𝑚𝑚𝑦 −1 ) = 1,16𝑗𝑎(𝐹𝑒) (12) Классический подход к электрохимическому моделированию [9] требует, чтобы анодная плотность тока была равна общей катодной плотности тока, которая включает восстановление сульфатов и восстановление протонов в модели микробиологической коррозии для сульфатвосстанавливающих и кислородообразующих бактерий, как показано ниже: 𝑗𝑎(𝐹𝑒) = 𝑗𝑐(𝑆𝑂42− ) + 𝑗𝑐(𝐻)+ (13) Катодная плотность тока jc для сульфата рассчитывается из следующего уравнения общего сопротивления в соответствии с классическим подходом, используемым в механистическом моделировании коррозии CO2 [9]: 1 𝑗𝑐(𝑆𝑂2−) = 4 1 𝑗𝑐𝑡(𝑆𝑂2− ) 4 + 1 𝑗𝑙𝑖𝑚(𝑆𝑂2− ) (14) 4 В уравнении (14) подстрочные индексы ct означают ограничение переноса заряда, а lim – ограничение массопереноса. Два члена в правой части – это сопротивление переноса заряда и сопротивление массопереноса, соответственно. Значение 𝑗𝑐𝑡 в уравнении (14) рассчитывается с использованием значения j в уравнении Батлера-Вольмера для 𝑆𝑂42− /𝐻𝑆 − . Плотность тока восстановления сульфата, ограничивающая массоперенос, вычисляется по закону Фика, в котором 𝐷𝑆𝑂42− - это диффузионная способность (м2*с-1) сульфата в биопленке, а С𝑆𝑂42− является концентрацией [𝑆𝑂42− ] внутри биопленки (моль*м-3): 𝑗𝑙𝑖𝑚(𝑆𝑂42−) = −𝑛𝐹𝐷𝑆𝑂42− 11 𝜕С𝑆𝑂2− 4 𝜕𝑥 (15) Диффузионная способность сульфата в воде составляет 10,6*10-10 м2*с-1 при 25°С. Однако это значение необходимо значительно снизить для диффузионной способности сульфата в биопленке сульфатвосстанавливающих бактерий, потому что биопленка препятствует массопереносу. В статье [11] диффузионная способность сульфата принимается равной 7*10-10 м2*с-1 при 25°С. Для учета влияния температуры на диффузионную способность используется следующее соотношение диффузионной способности, полученное из уравнения Стокса - Эйнштейна: 𝐷1 𝐷2 = 𝑇1 𝑇2 ∗ 𝜇2 𝜇1 (16) где T - температура растворения, а μ - вязкость воды. Если яма микробиологической коррозии становится глубже, влияние массопереноса становится все более важным, поскольку сульфаты должны диффундировать через гораздо большее расстояние до дна ямы. На рисунке 1 показана ситуация, когда биопленка сульфатвосстанавливающих бактерий находится на дне ямы, а сверху на ней есть еще одна пленка. Рисунок 1 - Схема ямы (pit) микробиологической коррозии, покрытой биопленкой сульфатвосстанавливающих бактерий (SRB biofilm) с дополнительной верхней биопленкой (top film) Эта пленка может быть второй биопленкой (например, аэробной биопленкой, которая обеспечивает локальную анаэробную среду для биопленки бактерий) или абиотической минеральной пленкой. В статье [11] 12 для простоты верхняя пленка не использовалась. Вместо нее для целей массопереноса она была заменена жидкой водой. Биопленка сульфатвосстанавливающих бактерий в этой ситуации рассматривается как имеющая фиксированную толщину, которая перемещается вместе со дном ямы по мере увеличения времени. Производная концентрации в уравнении (15) требует решения приведенного ниже уравнения модели переноса, в котором Rc - скорость потребления сульфата клетками сульфатвосстанавливающих бактерий в объемной биопленке бактерий: 𝜕С𝑆𝑂2− 4 𝜕𝑡 = 𝐷𝑆𝑂42− 𝜕2 С𝑆𝑂2− 4 𝜕𝑥 2 + 𝑅𝑐 (17) Это уравнение моделирует диффузию сульфата в яме. Для глубокой ямы возможно, что дно и стенки ямы могут быть выстланы биопленкой сульфатвосстанавливающих бактерий, в то время как объемное пространство ямы заполнено только застойной жидкостью. Сульфаты попадают в биопленку из основной фазы жидкости и достигают дна, принимая электроны, что приводит к микробиологической коррозии. В процессе диффузии часть сульфатов потребляется клетками бактерий в основной биопленке. Это отражается отрицательным значением Rc. Из-за отсутствия данных о Rc в статье [11] его значение принимается равным нулю. Коррозия органической кислотой под действием кислотообразующих бактерий моделируется путем включения значения jc для H+ в уравнение (13). Его можно рассчитать по следующему уравнению: 1 𝑗𝑐(𝐻+) = 1 𝑗𝑐𝑡(𝐻+ ) + 1 𝑗𝑙𝑖𝑚(𝐻+ ) (18) Для упрощения предполагается, что pH дна ямы имеет фиксированное значение в определенное время или в течение всего времени без учета сопротивления массопереносу. Таким образом, в уравнении (18) член сопротивления массопереносу (второй член в правой части) удобно установить равным нулю. Член jct в уравнении рассчитывается с 13 использованием значения j в уравнении Батлера-Вольмера для пары 2H+/H2. Версия 1.6 программного обеспечения MICORP, использованная в работе [11], охватывает микробиологическую коррозию, обусловленную биокаталитическим восстановлением сульфатов и восстановлением протонов. Это программное обеспечение также позволяет изменять агрессивность биопленки сульфатвосстанавливающих бактерий, концентрацию, температуру и pH дна ямы с течением времени. 2.2. Пробоотборные устройства для мониторинга биокоррозии Пробоотборные устройства для мониторинга биокоррозии и биопленок могут одновременно использоваться для оценки коррозионного воздействия после удаления биологических и неорганических отложений, что дает более широкую и полезную информацию. Устройства для отбора проб делятся на два основных типа: а) непосредственно вводимые и б) вводимые в боковой поток. Металлические купоны, обычно изготовленные из того же конструкционного материала, что и система, имеют известную площадь поверхности, что позволяет точно подсчитать количество сидячих бактерий на квадратный сантиметр после отслоения биопленки. Боны устанавливаются в держатели, которые вставляются в трубопровод лабораторной или промышленной системы [1]. В связи с тем, что в биокоррозию вовлечены переменные различной природы, эффективная программа мониторинга, как лабораторного, так и полевого, должна обязательно предоставлять информацию о качестве воды, коррозионном воздействии, популяциях сидячих и планктонных бактерий, характеристиках биопленок и химическом составе неорганических и биологических отложений. 3. Применение композиционных материалов при добыче и транспортировке нефти Для решения проблем с коррозией оборудования, и образования таких осложнений при добыче и транспортировке нефти, как соли и АСПО, в статьях 14 [12-15] рассматриваются альтернативные материалы для изготовления нефтегазового оборудования - композиционные материалы. Сущность композитной технологии состоит в изготовлении материала, состоящего из двух и более компонентов (армирующего элемента и матрицы). Армирующий элемент обеспечивает определенные механические свойства материала, а матрица связывает звенья, производящие совместную работу армирующих элементов. В статье [12] рассматриваются фторполимерные покрытия. Так называемый полимерный желоб используется для защиты металлического покрытия. Таким образом без существенных изменений в конструкции трубопроводов улучшаются их характеристики и срок службы. В результате применения фторполимерных покрытий не только можно предотвратить коррозию оборудования в различных агрессивных средах, но и исключить образование отложений парафинов, увеличить плотность съемных фиксированных коэффициентов и снизить металлоемкость конструкций. За счет существенного снижения налипания и шероховатости снижается гидравлическое сопротивление трубопроводов и насосного оборудования, существенно увеличивается чистота перекачиваемого продукта, происходит защита оборудования от эрозионного износа. Однако полимерные трубы обладают существенным недостатком по сравнению со стальными трубами – малой прочностью, из-за чего во всем мире ведутся исследования по разработке полимерных труб, обладающих большой прочностью и являющихся химически стойкими к агрессивным средам [13]. Трубы с фторполимерным покрытием изготавливают методом продольно-поперечной непрерывной намотки. В процесс изготовления также входят стадии отверждения в полимеризационных 15 печах высокой температуры. В результате сформированная стенка трубы получается плотной и равномерной по всей длине [14]. Помимо стальных труб в нефтегазовом комплексе также применяются гибкие полимерно-металлические трубы (ГПМТ) и полимерно-армированные трубы (ПАТ). Решением проблемы малой прочности является применение композитных материалов из стеклопластика и армированного термопласта. Стеклопластик сочетает в себе преимущества высокопрочной стали с коррозионной стойкостью стекловолокна. Его вес в четыре раза меньше стали. Трубы, изготовленные из стеклопластика также являются коррозионно устойчивыми и имеют не зарастающую гладкую внутреннюю поверхность, что является преимуществом в использовании в трубопроводах меньшего диаметра. Использование композитных труб в нефтегазовой отрасли удовлетворяет многим техническим требованиям: - низкая стоимость транспортировки на дальние расстояния, так как материалы имеют малый вес и их можно уже производить непосредственно на производственной базе; - устойчивость композитов к большим перепадам температур; - длительный срок эксплуатации и низкая стоимость. Перспективой композитной технологии является разработка нанокомпозитов, которые обладают улучшенными свойствами, что позволит увеличить износостойкость радиальных подшипников, снизить энергопотребление и размеры установки, повысить коррозионную стойкость промыслового оборудования [12]. Рассматривается применение нанотехнологий в модернизации высоконагруженных установок, применение в них деталей и узлов с конструктивным защитным покрытием [13]. В состав 16 нанокомпозитов входит карбид вольфрама с добавлением оксида титана, оксида алюминия, хрома и молибдена. На элементы, испытывающие существенную нагрузку, данный материал газопламенного напыления. 17 наносится с помощью ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, в статье [11] на основе теории биокаталитического восстановления сульфатов и теории восстановления протонов была представлена механистическая модель для микробиологической коррозии, вызванной восстановлением сульфатов сульфатвосстанавливающих бактерий и кислотной атакой. Модель учитывает перенос заряда и массоперенос сульфата. В статье показано, что различные эффекты, включая эффекты агрессивности биопленки, [𝑆𝑂42− ], температуру, pH могут быть исследованы с помощью компьютерного моделирования. Вклад биокаталитического восстановления сульфатов в общее снижение микробиологической коррозии можно определить с помощью смоделированных кривых отношения E и j. Данные об агрессивности биопленки очень важны для моделирования микробиологической коррозии сульфатвосстанавливающими бактериями. В настоящее время ведутся исследования по использованию нового датчика биопленки для систематической оценки этого параметра на основе электрогенности биопленки с целью создания базы данных для различных биопленок сульфатвосстанавливающих бактерий. Также были рассмотрены статьи по различным композитным материалам. Чем выше будет спрос на материалы с уникальными механическими и физико-химическими свойствами, обусловленными современными тенденциями добычи и транспортировки углеводородов, тем будет стремительнее возрастать производство композитов и их использование. При выборе материалов и расчетах на прочность и выносливость деталей нефтепромысловой техники должны учитываться следующие факторы: климатические условия; агрессивность среды использования; тепловой режим работы; характер нагружения: величина, цикличность (частота) и длительность нагрузок. 18 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. H.A. Videla, L.K. Herrera. Biocorrosion in oil recovery systems. Prevention and protection. An update // Статьи. – 2007 [Электронный ресурс] https://www.researchgate.net/publication/288809766_Biocorrosion_in_oil_recover y_systems_Prevention_and_protection_An_update (дата обращения: 27.04.2023). 2. D. Xu, Y. Li, F. Song, T. Gu, Laboratory investigation of microbiologically influenced corrosion of C1018 carbon steel by nitrate reducing bacterium Bacillus licheniformis, Corros. Sci. 77 (2013) 385–390. 3. M.L. Shuler, F. Kargi, Bioprocess engineering, Prentice Hall, New York, 2002. 4. T. Gu, Can acid producing bacteria be responsible for very fast MIC pitting, Corrosion 2012, paper no. C2012-0001214, March 2012, Salt Lake City, UT. 5. P. Zhang, D. Xu, Y. Li, K. Yang, T. Gu, Electron mediators accelerate the microbiologically influenced corrosion of 304 stainless steel by the Desulfovibrio vulgaris biofilm, Bioelectrochemistry 101 (2015) 14–21. 6. M. Zhou, H. Wang, D.J. Hassett, T. Gu, Recent advances in Microbial Fuel Cells (MFCs) and Microbial Electrolysis Cells (MECs) for wastewater treatment, bioenergy and bioproducts, J. Chem. Technol. Biot. 88 (2013) 508–518. 7. D. Xu, T. Gu, Carbon source starvation triggered more aggressive corrosion against carbon steel by the Desulfovibrio vulgaris biofilm, Int. Biodeter. Biodegr. 91 (2014) 74–81. 8. T. Gu, K. Zhao, S. Nešic, A practical mechanistic model for MIC based on a Biocatalytic Cathodic Sulfate Reduction (BCSR) theory, Corrosion 2009, paper no. 09390, March 2009, Atlanta, GA. 9. S. Nešic, J. Postlethwaite, S. Olsen, An electrochemical model for prediction of corrosion of mild steel in aqueous carbon dioxide solutions, Corrosion 52 (1996) 280–294. 19 10. R.K. Thauer, E. Stackebrandt, W.A. Hamilton, Energy metabolism phylogenetic diversity of sulphate-reducing bacteria, in: L.L. Barton, W.A. Hamilton (Eds.), Sulphate-Reducing Bacteria: Environmental and Engineered Systems, Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2007, pp. 1–37. 11. D. Xu, Y. Li, T. Gu. Mechanistic modeling of biocorrosion caused by biofilms of sulfate reducing bacteria and acid producing bacteria // Статьи. – 2016 ресурс] [Электронный - https://www.researchgate.net/publication/299417067_Mechanistic_modeling_of_b iocorrosion_caused_by_biofilms_of_sulfate_reducing_bacteria_and_acid_produci ng_bacteria (дата обращения: 27.04.2023). 12. К.С. Семёнов. Композитные материалы, применяемые в нефтегазовой промышленности // Статьи. – 2020 [Электронный ресурс] https://www.elibrary.ru/download/elibrary_44075945_77676827.pdf (дата обращения: 27.04.2023). 13. В.В. Сидорова. ПРИМЕНЕНИЕ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ // Статьи. – 2019 [Электронный ресурс] - https://www.elibrary.ru/download/elibrary_37205539_48076913.pdf (дата обращения: 27.04.2023). 14. Б.В. Каргин, КОМПОЗИЦИОННЫЕ НЕФТЕДОБЫЧИ // Г.С. Мозговой, МАТЕРИАЛЫ Статьи. – И 2021 Р.З. ТРУБЫ Кобзева. НА НОВЫЕ ОБЪЕКТАХ [Электронный ресурс] - (дата http://bngs.samgtu.ru/sites/bngs.samgtu.ru/files/ah2021t2.pdf#page=76 обращения: 27.04.2023). 15. М.А. Габова. Применение композиционных материалов при добыче нефти и газа // Статьи. – 2012 [Электронный ресурс] https://cyberleninka.ru/article/n/primenenie-kompozitsionnyh-materialov-pridobyche-nefti-i-gaza (дата обращения: 27.04.2023). 20 -
