Защита оборудования ингибиторами коррозии в нефтяной отрасли

Министерство науки и высшего образования Российской Федерации

Казанский национальный исследовательский

технологический университет

Я. В. Ившин, А. Е. Лестев

ЗАЩИТА ОБОРУДОВАНИЯ 

ИНГИБИТОРАМИ КОРРОЗИИ 

В НЕФТЯНОЙ ОТРАСЛИ

Учебное пособие

Под редакцией А. Ф. Дресвянникова

Казань

Издательство КНИТУ

2021

УДК 620.197.3:622.323.05
ББК 34.662:35.514я7

И 25

Печатается по решению редакционно-издательского совета 

Казанского национального исследовательского технологического университета

Рецензенты:

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

И 25

Ившин Я. В.
Защита оборудования ингибиторами коррозии в нефтяной отрасли : 
учебное пособие / Я. В. Ившин, А. Е. Лестев; под ред. А. Ф. Дресвянникова; Минобрнауки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. – Казань : Изд-во КНИТУ, 2021. – 112 с.

ISBN 978-5-7882-3086-3

Приведена классификация ингибиторов коррозии, рассмотрен механизм дей
ствия активных компонентов, представлены требования нефтяных компаний 
к нормируемым показателям качества.

Предназначено для студентов, обучающихся по направлению подготовки 

18.03.01 «Химическая технология» (профили «Технологии электрохимических 
производств» и «Технологии защиты от коррозии»), магистров, обучающихся по 
направлению подготовки 18.04.01 «Химическая технология» (программа «Коррозия и защита металлов»).

Подготовлено на кафедре технологии электрохимических производств.

ISBN 978-5-7882-3086-3
© Ившин Я. В., Лестев А. Е., 2021
© Казанский национальный исследовательский 

технологический университет, 2021

УДК 620.197.3:622.323.05
ББК 34.662:35.514я7

О Г Л А В Л Е Н И Е

ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................5

1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ...............................................................................6

1.1. Термины в области добычи, транспортировки и переработки 
углеводородного сырья.................................................................................................6

1.2. Термины в области коррозии нефтяного оборудования....................................7

1.3. Термины в области определения показателей и методов испытаний 
химреагентов для борьбы с коррозией .....................................................................10

Контрольные вопросы ................................................................................................12

2. ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ 
В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ ...............................................................................14

3. КОРРОЗИЯ ВНУТРИСКВАЖИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ............................17

4. КЛАССИФИКАЦИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ..........................................22

Контрольные вопросы ................................................................................................30

5. МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ.................................31

6. ТРЕБОВАНИЯ К ИНГИБИТОРАМ КОРРОЗИИ................................................38

6.1. Требования к нефтепромысловым ингибиторам коррозии .............................38

6.2. Требования к ингибиторам коррозии, применяющимся на 
нефтеперерабатывающих заводах.............................................................................44

Контрольные вопросы ................................................................................................46

7. ЖИЗНЕННЫЙ ЦИКЛ ОТ ПРОИЗВОДСТВА ДО ПРИМЕНЕНИЯ..................48

Контрольные вопросы ................................................................................................53

8. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЙ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ..................................54

8.1. Гравиметрический метод (ГОСТ 9.506-87).......................................................58

8.2. Электрохимический метод  (ГОСТ 9.506-87 и ГОСТ 9.514-99, ASTM G 5-94 
«Стандартный метод коррозионного испытания потенциометрическим 
методом»).....................................................................................................................60

8.3. Метод вращающегося барабана (ASTM G202 и ASTM G184)........................63

Контрольные вопросы ................................................................................................64

9. ПРИМЕНЕНИЕ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ 
ПРОЦЕССЕ ДОБЫЧИ И ПОДГОТОВКИ НЕФТИ.................................................65

9.1. Описание технологического процесса добычи и подготовки нефти..............65

9.2. Мониторинг коррозии .........................................................................................82

9.3. Статистические параметры для оценки эффективности применения 
ингибиторов коррозии ................................................................................................84

10. ПРИМЕНЕНИЕ ИНГИБИТОРОВ КОРРОЗИИ 
НА НЕФТЕПЕРЕРАБАТЫВАЮЩИХ ЗАВОДАХ.................................................88

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ...........................................................................................90

ПРИЛОЖЕНИЕ...........................................................................................................94

В в е д е н и е

На современном этапе разработки нефтяных месторождений тре
буется применение большого спектра химических реагентов для 
борьбы с осложнениями, возникающими в процессе добычи нефти 
(коррозией, асфальтосмолопарафиновыми и солевыми отложениями), 
разделения водонефтяной эмульсии, понижения вязкости нефти. Среди 
антикоррозионных мероприятий особого внимания заслуживает использование ингибиторов коррозии, поскольку является эффективным 
и экономически целесообразным методом борьбы с коррозией. Именно 
поэтому ингибиторная защита от коррозии представляется одним из основных направлений химизации нефтедобычи. 

Под термином «ингибиторы коррозии» понимают химические ве
щества, которые влияют на физико-химические процессы в коррозионной системе и способны предотвращать, сдерживать или останавливать 
коррозию. Эти вещества, сохраняя функциональные свойства металлических поверхностей и металлоизделий, уменьшают наносимый коррозией 
вред. В более узком понимании ингибиторами называют такие растворенные в растворах электролитов вещества, которые накапливаются на границе раздела фаз «металл–раствор электролита» вследствие адсорбции на 
поверхности металла. Ингибиторы, введенные в агрессивную среду 
в очень малых количествах, способны уменьшать скорость коррозии 
в разы. Использование ингибиторов и ингибированных материалов позволяет подавлять коррозию практически в любых средах: в различных газах, в пресной и морской воде, при воздействии кислот, оснований и сильных окислителей, в охлаждающих жидкостях, в моторных маслах, в гетерогенных системах типа «вода–углеводороды».

В данном учебном пособии рассмотрены особые требования 

нефтяной отрасли к ингибиторам коррозии, физико-химическим свойствам, методам их испытаний, а также технология применения ингибиторов коррозии на примере реальных технологических регламентов.

1 .  Т Е Р М И Н Ы  И  О П Р Е Д Е Л Е Н И Я

1 . 1 . Т е р м и н ы  в  о б л а с т и  д о б ы ч и , т р а н с п о р т и р о в к и

и п е р е р а б о т к и у г л е в о д о р о д н о г о  с ы р ь я

Объект добычи углеводородного сырья компании (ОДУСК) –

площадочные объекты, все виды трубопроводов, а также погружное 
оборудование, вовлеченные в процессы добычи, подготовки и транспортировки нефти, газа и воды.

Подготовка нефти – производственная деятельность по подго
товке нефти к дальнейшей поставке потребителю, включающая процессы обезвоживания (отделение воды), обессоливания (удаление солей), стабилизации (отделение легких фракций) для получения нефти 
с характеристиками, определенными технологическим регламентом.

Производственный процесс добычи нефти (добыча) – производ
ственная деятельность с целью получения нефти в определенном количестве и определенного качества, включающая технологические процессы по строительству, освоению, эксплуатации, ремонту, реконструкции, консервации и ликвидации скважин, интенсификации извлечения продукции скважин, утилизации отходов производства, а также 
по сбору и подготовке нефти.

Производственный процесс транспорта нефти – производ
ственная деятельность по перемещению нефти по трубопроводам до 
пунктов подготовки, переработки или хранения. 

Производственный процесс хранения нефти – производственная 

деятельность по содержанию нефти и газа в резервуарах или специально предусмотренных для этого емкостях.

Реконструкция скважины – комплекс мероприятий по измене
нию конструкции скважины и ее назначения, предусмотренных проектной документацией.

Ремонт скважины – комплекс мероприятий по устранению по
вреждений и аварий с внутрискважинным оборудованием, изоляции водопритоков, дополнительной перфорации, забуриванию новых стволов 
и других мероприятий по восстановлению условий нормальной эксплуатации скважины в соответствии с проектной документацией.

Строительство скважины – совокупность производственных 

процессов по монтажу буровой установки, проведению подготовительных работ (обеспечение веществами, материалами, энерго- и водообеспечением и т. д.), оснащению скважины, бурению, разобщению пластов, демонтажу бурового оборудования, освоению скважины в соответствии с проектной документацией.

Углеводородное сырье – нефть и попутно добываемый с нефтью 

углеводородный газ.

Химизация производственных процессов (химизация) – использо
вание химических реагентов в технологических процессах добычи, 
промыслового сбора, подготовки и транспортировки углеводородного 
сырья и воды.

Центральный пункт сбора (ЦПС) – объект наземной инфра
структуры, предназначенный для сбора и дальнейшей подготовки 
транспортируемого углеводородного сырья или товарной нефти.

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

о б о р у д о в а н и я

Коррозия – это разрушение твердых тел, вызванное химическими 

и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности 
тела при его взаимодействии с внешней средой.

Коррозия металла – это физико-химическое взаимодействие ме
талла со средой, ведущее к его разрушению.

Коррозионная или агрессивная среда – среда, в которой металл 

подвергается коррозии (корродирует). 

Эрозия – разрушение поверхности материала под влиянием меха
нического воздействия природных факторов, таких как дожди, ветры, 
песчаная пыль и пр.

По характеру взаимодействия металла со средой коррозия под
разделяется на следующие типы:

– химическая коррозия – взаимодействие металла с коррозионной 

средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают в одном акте;

– электрохимическая коррозия – разрушение металла под дей
ствием электролита при протекании двух самостоятельных, но взаимосвязанных процессов – анодного и катодного.

По условиям протекания коррозионного процесса выделяют сле
дующие виды коррозии:

– атмосферная  коррозия (в воздухе, в атмосфере);
– биокоррозия – коррозия  под действием микроорганизмов или 

продуктов их жизнедеятельности;

– жидкостная коррозия (в жидкой среде; в электролитах, неэлек
тролитах;

– контактная коррозия (при контакте разнородных металлов 

в электролите);

– коррозия под напряжением (при совместном воздействии 

агрессивной среды и механических напряжений);

– коррозионная кавитация (при одновременном коррозионном 

и ударном воздействии);

– коррозионная эрозия (при одновременном воздействии агрес
сивной среды и механического износа);

– подземная коррозия (под действием растворов солей в почвах 

и грунтах);

– структурная коррозия (обусловлена структурной неоднород
ностью сплава);

– термоконтактная коррозия (за счет температурного градиента, 

обусловленного неравномерным нагреванием поверхности металла);

– фреттинг-коррозия
(при воздействии агрессивной среды 

в условиях колебательного перемещения двух трущихся поверхностей 
относительно друг друга);

– щелевая коррозия (коррозия в узких щелях, зазорах, резьбовых 

соединениях оборудования, эксплуатирующегося в электролитах, местах неплотного контакта металла с изоляционным материалом);

– электрокоррозия (под действием внешнего источника тока или 

блуждающего тока).

По виду разрушения выделяют следующие виды коррозии:
– местная коррозия (локализуется на отдельных участках по
верхности);

– сплошная (общая) коррозия
(протекает по всей поверхности 

металла), которая, в свою очередь, делится на равномерную коррозию,
протекающую с одинаковой скоростью по всей поверхности металла, 

и неравномерную коррозию, протекающую на различных участках поверхности с неодинаковой скоростью.

По типу разрушения коррозионные процессы подразделяются

на следующие виды:

– коррозия пятнами (диаметр поражений больше их глубины);
– коррозионное растрескивание (протекает при одновременном 

воздействии коррозионной среды и растягивающих остаточных или 
приложенных напряжениях);

– межкристаллитная коррозия (разрушение сосредоточено по 

границам зерен металла или сплава);

– нитевидная коррозия (разрушение металла под слоем неметал
лических покрытий в виде нитей);

– ножевая коррозия (протекает вдоль сварного соединения 

в сильно агрессивных средах);

– подповерхностная коррозия (начинается с поверхности, но пре
имущественно распространяется под поверхностью металла, вызывая 
его вспучивание и расслоение);

– сквозная коррозия (разрушение металла насквозь в виде свище);
– точечная, или питтинговая, коррозия (малые поперечные раз
меры при значительной глубине);

– язвенная коррозия (глубокое поражение участка поверхности 

ограниченной площади).

Для борьбы с коррозией применяют химические реагенты.
Химический реагент – вещество или смесь веществ, добавляемые 

в водонефтегазовые смеси для воздействия на процессы, связанные 
с добычей, сбором, подготовкой и транспортом углеводородного сырья 
и воды. Химреагенты для борьбы с коррозией:

Бактерицид (БЦ) – химический реагент, применяемый для подав
ления роста и развития сульфатвосстанавливающих и других бактерий.

Ингибитор коррозии (ИК) – химический реагент, который при 

введении в коррозионную среду (в незначительном количестве) снижает скорость коррозии металла.

Ингибиторы коррозии для кислотных составов – вещества, сни
жающие коррозионное воздействие кислоты на оборудование при ее 
транспортировке, перекачивании и хранении. Обычно ингибиторы добавляются в количестве не более 1 % от объема кислоты.

Комплексный ингибитор солеотложения и коррозии – химиче
ский реагент комплексного действия, обладающий свойствами ингибитора солеотложения и ингибитора коррозии.

Нейтрализатор сероводорода (НС) – химические реагенты, 

предназначенные для нейтрализации сероводорода и легких меркаптанов в обрабатываемой среде.

Поглотитель кислорода (ПК) – химический реагент, предназначен
ный для снижения содержания и удаления растворенного в воде кислорода.

Технология применения ингибитора коррозии включает закачку 

ингибитора при разных режимах дозирования.

Дозирующее устройство – устройство, предназначенное для до
зированной подачи химических реагентов.

Индекс подачи – отношение числа дней отчетного периода, в ко
тором дозировка была равна плановой (допускаются отклонения не более 10 % от расчетной дозировки), к общему количеству дней в отчетный период.

Рассредоточенная закачка – технология защиты трубопроводов, 

основанная на подаче ингибитора с разных точек с последующим поступлением его к одному защищаемому объекту. Как правило, в качестве точек дозирования применяются добывающие скважины. Особенность рассредоточенной закачки  заключается в том, что, кроме основного объекта защиты (трубопровода), производится защита внутрискважинного оборудования.

Применение ингибиторов коррозии осуществляется с постоян
ным мониторингом коррозии.

Мониторинг коррозии – процесс наблюдения за основными ха
рактеристиками перекачиваемой жидкости, остаточным содержанием 
ингибитора коррозии, скоростью коррозии  с использованием узла контроля коррозии, расположенного, как правило, в конце защищаемого 
участка трубопровода или на наиболее коррозионно-опасном участке.

1 . 3 . Т е р м и н ы  в  о б л а с т и  о п р е д е л е н и я п о к а з а т е л е й
и м е т о д о в  и с п ы т а н и й  х и м р е а г е н т о в  д л я  б о р ь б ы  

с к о р р о з и е й

Групповые лабораторные испытания химических реагентов

(ГЛИ) – лабораторные испытания группы химических реагентов, проводимые в одинаковых условиях.