Защита нефтегазового оборудования ингибиторами коррозии. Методы испытаний эффективности и физико-химических параметров ингибиторов коррозии

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Казанский национальный исследовательский

технологический университет

Я. В. Ившин, А. Е. Лестев

ЗАЩИТА 

НЕФТЕГАЗОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ

ИНГИБИТОРАМИ КОРРОЗИИ

МЕТОДЫ 

ИСПЫТАНИЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ 

И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ 

ПАРАМЕТРОВ ИНГИБИТОРОВ 

КОРРОЗИИ

Учебно-методическое пособие

Под редакцией д-ра хим. наук, проф. А. Ф. Дресвянникова

Казань

Издательство КНИТУ

2022

УДК 620.197:622.276.05(075) 
ББК 34.66:33.131я7

И25

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

канд. хим. наук Е. В. Миронова
канд. хим. наук Е. А. Курамшина

И25

Ившин Я. В.
Защита нефтегазового оборудования ингибиторами коррозии. Методы 
испытаний эффективности и физико-химических параметров ингибиторов коррозии : учебно-методическое пособие / Я. В. Ившин, А. Е. Лестев; под ред. А. Ф. Дресвянникова; Минобрнауки России, 
Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2022. – 92 с.

ISBN 978-5-7882-3192-1

Рассмотрены методы испытаний ингибиторов коррозии в соответствии с тре
бованиями нефтяной промышленности к знаниям инженеров и технологов, осуществляющих применение, разработку, испытания, оценку соответствия, входной 
контроль, транспортировку, закачку и закупку ингибиторов коррозии.

Предназначено для бакалавров, обучающихся по направлению подготовки 

18.03.01 «Химическая технология» по профилям «Технологии электрохимических производств» и «Технологии защиты от коррозии», а также для магистров, 
обучающихся по направлению подготовки 18.04.01 «Химическая технология» по 
программам «Коррозия и защита металлов» и «Перспективные электрохимические материалы».

Подготовлено на кафедре технологии электрохимических производств.

ISBN 978-5-7882-3192-1
© Ившин Я. В., Лестев А. Е., 2022
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2022

УДК 620.197:622.276.05(075) 
ББК 34.66:33.131я7

2

О Г Л А В Л Е Н И Е

Введение.........................................................................................................................5

Глава 1. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ В 
НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ .....................................................................................6

1.1. Существующая проблематика стандартизации методов оценки 
эффективности ингибиторов коррозии....................................................................6

1.2. Требования к ингибиторам коррозии ...............................................................9

1.3. Технология применения ингибиторов коррозии на нефтепромыслах ........22

1.4. Методы определения эффективности защитного действия ингибиторов 
коррозии....................................................................................................................28

1.4.1. Обзор методов определения эффективности защитного действия .......28

1.4.2. Определение скорости коррозии образцов из стали марки Ст3 
в среде ингибитора коррозии...............................................................................35

1.4.3. Определение защитного действия ингибитора в модельной 
минерализованной воде (Z, %) гравиметрическим методом .......................... 38

1.4.4. Программа проведения лабораторных испытаний ингибитора  
коррозии электрохимическим методом в модельном  водно-солевом 
растворе, имитирующем сточную воду Самотлорского нефтегазового 
месторождения (общая минерализация  М = 18,0 г/л) .................................... 44

1.4.5. Определение защитной эффективности ингибиторов водородной 
коррозии ................................................................................................................. 50 

1.4.6. Определение защитной эффективности ингибиторов коррозии с 
помощью автоклавных испытаний ..................................................................... 51 

1.5. Определение температуры застывания ингибиторов коррозии ................... 52 

1.6. Определение кинематической вязкости ингибиторов коррозии ................. 52 

1.7. Определение плотности ингибиторов коррозии ............................................ 53 

1.8. Определение массовой доли активной основы ингибиторов коррозии ...... 54 

1.9. Определение растворимости и диспергируемости ингибитора в 
минерализованной воде и нефти............................................................................ 54 

1.10. Определение концентрации азотсодержащих ингибиторов коррозии 
в пластовых и пресных водах и в нефтяной фазе ................................................. 56 

1.11. Методика количественного определения содержания ингибитора 
коррозии фотометрическим методом в водной фазе водонефтяной смеси ....... 61 

1.12. Определение совместимости (взаиморастворимости) ингибитора 
коррозии с другими реагентами ............................................................................ 65 

1.13. Определение аминного числа ингибитора коррозии ..................................66

1.14. Определение содержания титрируемого азота ............................................67

1.15. Определение концентрации водородных  ионов (pH) ................................69

Глава 2. ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ ......................................................................71

Лабораторная работа 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ 
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ......................................................................71

Лабораторная работа 2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ 
ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ ПО РАЗНОСТИ СКОРОСТЕЙ КОРРОЗИИ 
В ИНГИБИРОВАННОЙ И НЕИНГИБИРОВАННОЙ СРЕДАХ 
ГРАВИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ......................................................................73

Лабораторная работа 3. ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНГИБИТОРОВ 
КОРРОЗИИ ..................................................................................................................75

Лабораторная работа 4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТИ КОРРОЗИИ 
В РАЗЛИЧНЫХ СРЕДАХ НА КОРРОЗИМЕТРЕ «ЭКСПЕРТ-004» ...................79

Лабораторная работа 5. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ 
ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ НА КОРРОЗИМЕТРЕ «ЭКСПЕРТ-004» ..............81

Лабораторная работа 6. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ
РАЗЛИЧНЫХ ИНГИБИТОРОВ КИСЛОТНОЙ КОРРОЗИИ НА 
КОРРОЗИМЕТРЕ «ЭКСПЕРТ-004» .........................................................................82

Лабораторная работа 7. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ / 
ДИСПЕРГИРУЕМОСТИ ИНГИБИТОРА КОРРОЗИИ В НЕФТИ И 
ПЛАСТОВОЙ ВОДЕ ..................................................................................................84

Список литературы .....................................................................................................87

В В Е Д Е Н И Е

Учебно-методическое пособие состоит из двух глав: в первой 

главе приводятся современные лабораторные методы испытаний ингибиторов коррозии, используемые как производителями ингибиторов, 
так и нефтяными компаниями; во второй – предложены упрощенные 
методы испытаний ингибиторов коррозии для проведения лабораторных занятий.

Представленные методы испытаний охватывают весь спектр фи
зико-химических исследований, осуществляемых нефтяными компаниями в отношении ингибиторов коррозии на этапах лабораторных испытаний, подбора ингибиторов коррозии, проведения опытно-промысловых испытаний, а также при входном контроле поставляемых партий 
химических реагентов.

Для  проведения лабораторных занятий рекомендуется исполь
зование адаптированных лабораторных работ, представленных во 
второй главе. Однако в случае наличия необходимого оборудования 
и реактивов студенты смогут воспроизвести методы испытаний из 
первой главы.

Разд. 1.1–1.3 первой главы являются вводными и позволяют по
нять этапы контроля и применения ингибиторов коррозии, на которых 
возможно проведение испытаний. Разд. 1.4–1.15 описывают конкретные методы испытаний ингибиторов коррозии.

Учебно-методическое пособие составлено в соответствии с со
временными требованиями нефтяной промышленности к знаниям инженеров и технологов, осуществляющих применение, разработку, испытания, оценку соответствия, входной контроль, транспортировку, закачку и закупку ингибиторов коррозии.

Несмотря на отсутствие современных государственных стандар
тов, стандартизация отрасли продолжается усилиями производителей 
химических реагентов и усилиями научно-исследовательских институтов нефтяных компаний. Компании регулярно разрабатывают новые 
методы испытаний или адаптируют имеющиеся для новых условий работы, устранения мешающих факторов и получения значений, приближенных к истинным. Также регулярно развивается и приборная часть. 
Поэтому авторы в любом случае рекомендуют интересоваться новыми 
стандартами нефтяных компаний.

Г л а в а 1 .  М Е Т О Д Ы  И С П Ы Т А Н И Й  И Н Г И Б И Т О Р О В  

К О Р Р О З И И  В  Н Е Ф Т Е Г А З О В О Й  О Т Р А С Л И

1 . 1 . С у щ е с т в у ю щ а я  п р о б л е м а т и к а  с т а н д а р т и з а ц и и  

м е т о д о в  о ц е н к и  э ф ф е к т и в н о с т и  и н г и б и т о р о в  

к о р р о з и и

В настоящее время имеется обширная база нормативно-техниче
ской документации в виде методик производителей ингибиторов коррозии, РД, ОСТ и ГОСТ, которые устанавливают методы выбора ингибиторов коррозии для различных нефтепромысловых объектов на основании лабораторных, стендовых и опытно-промышленных испытаний. 
Срок действия большинства из этих документов истек, и они требуют 
ревизии. При этом ревизия требуется не только для формального продления действия нужных документов, но часто требуется принципиальный пересмотр тех или иных методик оценки эффективности ингибиторов по существу.

Корни этой причины в следующем. В подавляющем большин
стве случаев эффективность ингибиторов оценивается по защитному 
эффекту на сравнительной основе, и впоследствии выбирается 
наилучший из них. Этот подход регламентируется РД 39–3–611–81 
«Методика оценки агрессивности нефтепромысловых сред и защитного действия ингибиторов коррозии при транспорте обводненной 
нефти», РД 39–3–669–81 «Методика оценки коррозионной агрессивности нефтепромысловых сред и защитного действия ингибиторов 
коррозии с помощью коррозиметров», РД 39–3–603–81 «Руководство 
по опытно-промышленным испытаниям ингибиторов коррозии на 
нефтяных месторождениях Западной Сибири» и подобными документами. Все эти методики негласно содержат в себе положение, 
сформулированное в РД 39–0147103–362–86 «Руководство по применению антикоррозионных мероприятий при составлении проектов 
обустройства и реконструкции объектов нефтяных месторождений». 
Оно гласит: «Ингибиторами называются вещества, введение которых 
в агрессивную среду в небольших количествах значительно снижает 
скорость коррозии металла». Это влечет за собой, с одной стороны, 

сравнение ингибиторов на основе их дозировок в жидкости так, как 
будто ингибиторами обрабатываются жидкости, а не поверхность металла. А с другой стороны, скорость коррозии образца используется 
как измеряемый параметр. В итоге, чтобы корректно сравнить различные ингибиторы, приходится стандартизировать состояние образцов металла, используемых во всех методиках от лабораторных до 
опытно-промышленных. Это стандартизованное состояние предусматривается ГОСТ 9.506–87 «Ингибиторы коррозии металлов 
в водно-нефтяных средах» и ОСТ 39–099–79 «Ингибиторы коррозии. 
Метод оценки эффективности защитного действия ингибиторов коррозии в нефтепромысловых сточных водах».

Большинство методик ссылается на данные документы. При этом 

такая стандартизация или «идеализация» поверхности металла уводит 
получаемые результаты от реальной картины. Дело в том, что в реальных объектах коррозия, приводящая к наибольшим разрушениям, по 
типу является локализованной, а не общей. Большинство же используемых методик подбора ингибиторов имеет дело с общей, а не с локализованной коррозией. Эти методики воспроизводят температурные характеристики объектов, химические составы реальных жидкостей, учитывают обводненность продукции, но при этом упускают самое главное – состояние поверхности металла и связанный с этим тип коррозионных разрушений в реальных объектах, за исключением, пожалуй, 
РД 39–3–519–81 «Методика определения и оценки локальной коррозии 
при лабораторных исследованиях». Как следствие, недостатки присущи 
и методам измерения, а также подходам к обработке и интерпретации 
получаемых результатов. Причем все эти недостатки присутствуют 
в испытаниях всех типов: от лабораторных до опытно-промышленных. 
Эта причина является одной из главных, почему на практике ингибирование коррозии не достигает желаемых результатов.

Примечательно, что в ГОСТ 9.905–82 «Методы коррозионных 

испытаний» оговорено в п. 1.2, что образцы должны воспроизводить 
основные качества изделий, одним из которых является «состояние поверхности». А в п. 3 «Требования к проведению испытаний» ГОСТ требует воспроизводить реальные (или основные) условия эксплуатации 
в зависимости от цели испытаний.

При существующем обилии нормативно-технической докумен
тации нужно быть компетентным в данной области, желательно 
с промысловым опытом работы, для того
чтобы правильно 

осуществлять подбор ингибитора. Для этого необходимо в первую 
очередь правильно сформулировать цель испытаний – определить ингибиторы, которые в принципе решают проблему коррозии данного 
объекта, и только затем выбирать лучший из них, а не тот, который 
лучше всего защищает «идеальные образцы» по приведенным методикам. Иногда это возможно, но при этом приходится идти на какието компромиссы с существующей нормативной документацией. Вероятно, что нефтедобывающие предприятия испытывают дефицит 
в таких компетентных специалистах, что сказывается на итогах проведения антикоррозионных мероприятий.

Кроме того, требуются совместные усилия компетентных спе
циалистов для создания обновленной нормативно-технической базы 
в данной области, учитывающей и по возможности устраняющей отмеченные нами недостатки, для того чтобы упорядочить и упростить 
выбор оптимальных ингибиторов коррозии для реальных объектов. 
При этом необходимо сконцентрироваться на методиках, позволяющих выявить и смоделировать локализованные коррозионные разрушения, что, несомненно, должно увеличить эффективность ингибирования. Кроме того, такая база может дать возможность оценивать качество производимых ингибиторов коррозии по его защитным свойствам, вплоть до введения защитного эффекта ингибитора в перечень 
параметров, регламентируемых техническими условиями на данный 
продукт. Это означает, что станет возможен контроль качества реагента (вплоть до каждой партии продукта) с точки зрения его целевого назначения.

В лабораторных условиях оценку защитного действия ингибито
ров рекомендуется проводить в моделях пластовых вод нефтяного месторождения, так как замена пластовых вод модельными средами позволяет повысить воспроизводимость результатов испытаний.

Моделирование состава пластовой воды основывается на резуль
татах химического анализа попутно-добываемых вод.

При испытаниях в двухфазных средах в качестве углеводородной

фазы необходимо использовать нефть, отобранную с месторождения,
для которого проводятся испытания. Проба нефти должна быть с содержанием воды не более 1 %, содержание каких-либо химреагентов не
допускается.

1 . 2 . Т р е б о в а н и я  к  и н г и б и т о р а м  к о р р о з и и

Ингибитор коррозии:
– не должен повышать устойчивость водонефтяных эмульсий; 
– не должен ухудшать степень подготовки промысловой нефти 

и воды для заводнения; нефти и газа для поставки транспортным организациям, юридическим лицам РФ и для экспорта;

– в товарной форме должен сохранять свои свойства при транс
портировке и в течение периода хранения сроком не менее одного года;

– в товарной или в предполагаемой форме использования в тех
нологическом процессе не должен вызывать образования отложений 
и приводить к коррозии труб и оборудования, предназначенных для его 
транспортировки, хранения, перекачки и переработки;

– при смешении с обрабатываемой жидкостью не должен образо
вывать гели, вызывать выпадение осадков (если данные свойства не являются характеристиками ингибитора коррозии, заявленными производителем);

– не должен содержать хлорорганических соединений;
– при дозировании в нефть не должен содержать в своем составе 

соли четвертичных аммониевых соединений, разлагающихся при перегонке с образованием хлорорганических соединений.

Требования ПАО НК «Роснефть» к физико-химическим и техно
логическим свойствам ингибиторов коррозии представлены в табл. 1.1.

Таблица 1.1

Требования к физико-химическим и технологическим свойствам 

ингибиторов коррозии

Наименование 

показателя

Требования к показателю при 
декларировании в разрешитель
ной документации

Метод тестирования 

и обязательность 
декларирования

1
2
3

Срок хранения, 
год

Не менее одного года с момента 
изготовления партии химического реагента 

Наличие показателя 
в ТУ обязательно

Внешний вид

Ингибитор коррозии должен 
быть однородным, не расслаивающимся на фазы, без взвешенных и оседающих частиц

Согласно разд. 1 прил. 1 
настоящего Положения. Наличие показателя в ТУ обязательно

Продолжение табл. 1.1

1
2
3

Температура застывания, °С

Не допускается появления в 
объеме ингибитора коррозии 
расслоения или осадка, допускается помутнение при выдерживании не менее суток товарной 
формы ингибитора коррозии не 
выше: 
– − 50 °С для Сибирского региона;
– − 40 °С для Урало-Поволжского региона;
– − 30 °С для Южного региона

Согласно ГОСТ 20287.
Наличие показателя 
в ТУ обязательно

Кинематическая 
вязкость, мм2/с

При +20 °С – не более 20 мм2/с; 
при −40 °С – не более 500 мм2/с

Согласно ГОСТ 33. 
Наличие показателя 
в ТУ обязательно. Для 
сокращения объемов 
работ показатель не 
обязателен для включения в процедуру 
входного контроля

Плотность при + 
20 °С, г/см3

– для водорастворимых ингибиторов не менее 0,95 г/см3

(только для фонда скважин, для 
остальных не нормируется); 
– для нефтерастворимых не нормируется. 
Допуск для всех типов ингибиторов  ± 5 % от задекларированного значения

Согласно ГОСТ Р 
ИСО 3675, ГОСТ 
18995.1.
Наличие показателя 
в ТУ обязательно

Наличие методики 
определения остаточного содержания ингибитора 
коррозии в обрабатываемой жидкости. Да/Нет

Да

Наличие в ТУ (или 
приложение к ТУ) обязательно

Массовая доля активных веществ, %

Численное значение не нормируется.
Допуск для всех направлений ± 
10 % от задекларированного 
значения

Согласно ТУ. Наличие 
показателя и методики 
определения в ТУ обязательно