CC BY
132
БеспаловаЕ.В.
Газопромысловое управление ООО «Газпром добыча Астрахань»
E-mail: ebespalova@astrakhan-dobycha.gazprom.ru, el0603@mail.ru
ИССЛЕДОВАНИЕ И РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ СТАБИЛЬНОСТИ СВОЙСТВ АРМАТУРНЫХ СМАЗОК ДЛЯ ГАЗОПРОМЫСЛОВОГО ОБОРУДОВАНИЯ В УСЛОВИЯХ АГРЕССИВНЫХ СРЕД АСТРАХАНСКОГО ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ
В результате проведенных исследований был сделан подбор многофункциональной арматурной смазки ТОМФЛОН НГ 220 ТУ 0254-030-12435252-04, которая стабильна по составу и свойствам при хранении и эксплуатации, обладает хорошими антифрикционными и антикоррозионными свойствами в условиях сероводородсодержащей среды АгкМ. Применение данной смазки позволит снизить в два раза трудозатраты на проведение регламентных работ, также сократить затраты на ремонт задвижек.
Ключевые слова: стабильность, антифрикционные и антикоррозионные свойства, сероводородсодержащая среда.
На протяжении всего периода эксплуатации Астраханского газоконденсатного месторождения (АГКМ) одна из острых проблем, с которой сталкиваются специалисты Газопромыслового управления ООО «Газпром добыча Астрахань» (ГПУ) при эксплуатации и обслуживании запор-но-регулирующей арматуры, является проблема стабильности свойств арматурной смазки в условиях сероводородсодержащей среды АГКМ.
Высокая концентрация сероводорода, диоксида углерода, наличие пластовой воды в составе пластового флюида совместно с высоким давлением и температурой пластовой смеси предъявляют специфические требования к выбору арматурной смазки. Среди эксплуатационных свойств арматурной смазки в условиях АГКМ наиболее важны стабильность по составу и свойствам, антикоррозионные и антифрикционные свойства.
Пластичные смазки представляют собой продукт, получаемый загущением минеральных или синтетических масел (жидкостей) твердыми загустителями.
Используемая в настоящее время для смазки фонтанных арматур смазка «Арматол 238» имеет существенный недостаток - склонность, условно назовем, к «закоксовыванию». То есть в процессе эксплуатации пластичной смазки «Арматол 238» происходит вымывание ее жидкой составляющей - протекает процесс синере-зиса [1]. При этом внутри запорной арматуры происходит увеличение нагрузки на шток вплоть до поломки, возрастают объемы работ при разборке, мойке, ремонте запорной арматуры. При этом наиболее критическим являет-
ся отложение потерявшей пластичность смазки под шибером в полости задвижки. Это приводит к неполному закрытию задвижки и, как следствие, эррозионному размыву корпуса и внутренних деталей задвижки, результатом чего является выход задвижки из эксплуатации или возникновение аварийной ситуации.
Чтобы избежать негативных последствий «закоксовывания» смазки, техническим регламентом предусмотрены работы по прокачке смазкой фонтанных арматур ежеквартально или после 10 открытий-закрытий задвижки.
В 2010 году парк задвижек фонтанной арматуры (ФА) составил:
- 2 1/16»API 10000psi, 5000psi, 3000psi -1001 задвижка,
- 3 1/16» API 10000psi - 572 задвижки,
- 4 1/16»API 10000psi - 429 задвижек.
В течение года потребовалась прокачка смазки в 8008 задвижках. Это требует больших объемов смазки и трудозатрат. Анализ отказов задвижек ФА показывает, что с применением смазки «Арматол 238», даже при ежеквартальном прокачивании смазкой задвижек, не удается избежать «закоксовывания» смазки и, в итоге, заклинивания подвижных частей задвижек, ускоренного износа деталей, выхода из строя уплотнений.
Целью настоящей работы являлся подбор многофункциональной арматурной смазки взамен «Арматол 238», которая была бы стабильна по составу и свойствам при хранении и эксплуатации, обладала бы хорошими антифрикционными и антикоррозионными свойствами в условиях сероводородсодержащей среды АГКМ.
Для испытаний механо-ремонтной службой ГПУ были предложены следующие смазки:
- клапанная смазка 501 (фирма-поставщик RS CLARE & Co Ltd, предоставлена ф. «ANSON»),
- смазочный материал CS 54 PTFE (фирма-поставщик «Афер», Франция),
- ТОМФЛОН НГ 220 ТУ 0254-03076643964-05 (ООО «Фторполимерные технологии», г. Томск).
Для получения комплексной сравнительной оценки качества представленных смазок в условиях АГКМ требовалось сопоставить результаты испытаний по основным функциям смазочного действия для арматурных смазок, применяемых на АГКМ: пластичности в среде пластового флюида, низкой коксуемости, антикоррозионным и антифрикционным свойствам. Сущность испытаний заключалась в определении:
- противоизносных и противозадирных свойств по ГОСТ 9490-75 [2];
- консистенции (степени мягкости) смазок по ГОСТ 5346-78 [3];
- антикоррозийных свойств методом SKF Emcor, регламентированным стандартом ISO 11007 [4] и ГОСТ 9.080-77 [5].
При оценке качества смазок необходимо было учесть, что данные смазки относятся к разным классам по консистенции и, соответственно, сравнение результатов испытаний по стандартным методикам не могло бы дать объективной картины.
Второй фактор, который не учитывают стандартные методики [6ч14], это поведение испытываемых образцов арматурной смазки в реальных условиях АГКМ под влиянием сероводородсодержащей среды, давления, температуры и скорости потока газожидкостной смеси. И, наконец, третья проблема - все предложенные смазки относятся по эксплуатационным свойствам к разным группам [15, 16]:
- уплотнительная смазка («Арматол 238»),
- защитная смазка (клапанная смазка 501),
- защитная/уплотнительная (ТОМФЛОН НГ 220),
- защитная/антифрикционная (CS 54 PTFE).
Учитывая все вышеперечисленные факторы, испытания образцов представленных смазок проводились в 5 этапов:
1 этап. Испытания на стабильность при хранении при климатическом воздействии в течение 12 месяцев согласно ISO 13678 (первое издание 2000-12-01) [5].
2 этап. Испытания на стенде опытного полигона ГПУ в течение 6 месяцев.
Испытательная среда:
- а - пластовый газ скважины №8э АГКМ;
- б - пластовый газ скважины №8э АГКМ + конденсат.
Давление - 7,5МПа.
Температура испытаний - температура окружающей среды.
3 этап. Испытания в задвижках ЕФ скважины №58 АГКМ с наработкой не менее 30 циклов срабатывания («открытие - закрытие»).
4 этап. Испытания на стенде опытного полигона ГПУ на антикоррозионные свойства смазки.
Испытательная среда:
- а - пластовый газ скважины №8э АГКМ;
- б - среда «NACE» + пластовый газ скважины №8э АГКМ.
Давление - 7,5МПа.
Температура испытаний - температура окружающей среды.
5 этап. Испытания на антифрикционные свойства смазки.
Испытания и исследования представленных смазок проводились в период с 24.12.2007г. по 08.04.2009г. В общей сложности время испытаний составило 13,5 месяцев.
Для сравнительной оценки качества смазок по результатам испытаний смазки Томф-лон НГ220, клапанная смазка 501, смазочный материал CS 54 PTFE и смазка «Арматол-238» были оценены по 4-х бальной шкале.
Результаты испытаний представлены в таблице 1.
При сравнительной оценке результатов испытаний, с учетом того факта, что данные смазки относятся к разным классам по консистенции, отечественная смазка Томфлон НГ220 (ООО «Фторполимерные технологии», г. Томск) показала балл выше среднего среди испытанных по основным функциям смазочного действия для арматурных смазок, применяемых на АГКМ: пластичности в среде пластового флюида, низкой «коксуемости», антикоррозионным и антифрикционным свойствам в состоянии поставки.
Таблица 1. Результаты стендовых и промысловых испытаний образцов смазок на Астраханском
газоконденсатном месторождении
Смазка Наименование испытания
Стабильность при хранении 12 мес. (1 этап), балл Стабильность в среде пластового флюида АГКМ (2 этап), балл Испытания задвижках ЕФ скв. №58 с наработкой 30 циклов срабатывания (3 этап), балл Антикоррозионные свойства (4 этап), балл Антифрикцион ные свойства (5 этап), балл
a 1 b 2 c 3
Арматол-238 1 2 4 2 4 4 4
Клапанная смазка 501 3 3 - 4 2 2 1
Смазочный материал CS 54 PTFE 4 1 3 - 1 3 3
Томфлон НГ220 2 4 2 3 3 1 2
1 смазка в состоянии поставки (испытания проводились в зимний период);
2 смазка после выдержки под давлением пластового газа в течение 12 месяцев (испытания проводились в весенний период);
3 смазка после выдержки в конденсате под давлением пластового газа в течение 12 месяцев (испытания проводились в
весенний период).
По результатам проведенных стендовых и промысловых испытаний на Астраханском газоконденсатном месторождении и согласно протокола технического совещания ГПУ по применению смазки ТОМФЛОН НГ 220 ТУ 0254030-12435252-04 от 04.05.09 года было принято решение о применении этой смазки взамен смазки «Арматол 238», с целью сокращения объе-
мов заказываемой смазки и количества регламентных прокачек с 4-х до 2-х раз в год.
Применение смазки ТОМФЛОН НГ 220 ТУ 0254-030-12435252-04 позволит снизить в два раза трудозатраты на проведение регламентных работ, также снизятся затраты на ремонт задвижек в результате отказов.
11.01.2011
Список литературы:
1. Туманян Б.П., Фукс И.Г. Коллоидная химия нефти и нефтепродуктов: Сборник материалов, посвященный научной деятельности проф. Г.И. Фукса. - М.:Издательство «Техника». ООО «ТУМА ГРУПП», 2001. - 96с.
2. ГОСТ 9490-75 Материалы смазочные жидкие и пластичные. Метод определения трибологических характеристик.
3. ГОСТ 5346-78 Смазки пластичные. Методы определения пенетрации пенетрометром с конусом.
4. ISO 11007 Нефтепродукты и смазки. Определение противокоррозионных характеристик консистентных смазок.
5. ГОСТ 9.080-77 Смазки пластичные. Ускоренный метод определения коррозионного воздействия на металлы.
6. ISO 13678 (первое издание 2000-12-01) Нефтяная и газовая промышленность - Оценка и испытание многокомпонентных смазок для резьбы для использования с обсадной трубой, НКТ и трубопроводной арматурой.
7. ГОСТ 20502-75 Масла и присадки к ним. Методы определения коррозийности.
8. ГОСТ 6037-75. Смазки пластичные. Метод определения склонности к сползанию.
9. ГОСТ 20457-75 Масла моторные. Метод оценки антиокислительных свойств на установке ИКМ.
10. ASTM STP 509А Р4 «Испытания для оценки моторных масел» (Testing for Evaluating Crankcase Oils).
11. CRC L-38 (ASTM D 5119-99) «Испытания для оценки моторных масел».
12. СЕС L-02-A-78 «Моторное испытание окисления масла и коррозии подшипников. Одноцилиндровый бензиновый двигатель Petter W 1» (0/7 oxidation and hearing corrosion engine test. Petter W 1 single cylinder gasoline engine).
13. ГОСТ 11063-77 Масла моторные с присадками. Метод определения стабильности по индукционному периоду осадкообразования.
14. ASTM D 5001-90A Ball-on-Cylinder Lubricity Evaluator (BOCLE).
15. Рудин М.Г., Драпкин А.Е. Краткий справочник нефтепереработчика.-Л.:Химия,1980.-328с.,ил.
16. Справочник нефтепереработчика: Справочник/Справочник под редакцией Г.А. Ластовкина, Е.Д.Радченко и М.Г. Руди-на.-Л.:Химия,1986.-648с.,ил.
Сведения об авторе:
Беспалова Елена Владимировна, ведущий инженер научно-исследовательской лаборатории новой техники цеха научно-исследовательских и производственных работ Газопромыслового управления
ООО «Газпром добыча Астрахань»
414000, г. Астрахань, ул. Ленина, 30, e-mail: el0603@mail.ru
UDC 621.317.39.023 Bespalova E.V.
E-mail: el0603@mail.ru
VALVE GREASES STABILITY PROBLEM STUDY AND SOLUTION FOR GAS FIELD EQUIPMENT UNDER THE CONDITIONS OF HOSTILE ENVIRONMENT OF ASTRAKHAN GAS CONDENSATE FIELD
Over the period of operation of the Astrakhan Gas condensate field (AGCF) on of the major concerns encountered by the specialists of Gas Production Department during operation and maintenance of shut-off and regulating valves, is the problem of stability of valve grease properties under the conditions of sour gas medium of AGCF. Grease “Armatol 238” which is currently used for lubrication of X-mas trees, possesses considerable drawback - tendency, let’s call it for convenience, to cocking, which causes valves failures or emergency situations. In the result of conducted tests and research a replacement for “Armatol 238” was found - multifunctional valve grease TOMFLON NG 220 TU 0254-030-12435252-04 (Tomsk) which illustrated stability of composition and properties during storage and operation, which possesses good antifriction and anticorrosion properties under the conditions of H2S-containing environment of AGCF. Usage of grease TOMFLON NG 220 TU 0254-030-
12435252-04 will allow twofold reducing of manhours for carrying out preventing jobs, as well as reduce expenses for valves repair in the result of failures.
Key words: stability, antifriction and anticorrosion properties, H2S-contaning environment (our medium).
Bibliography:
1. Tumanyan B.P, Fucks I.G. Colloidal chemistry of oil and petroleum products Collection of materials dedicated to the scientific activity of professor Fucks I.G. - M. publishing house «Technica». JSC «TUMA GROUP», 2001. - 96p.
2. GOST 9490-75 Lubricating materials liquid and plastic. Method determination of tribological characteristics.
3. GOST 5346-78 Plastic greases. Methods for determination of penetration using cone penetrometer
4. ISO 11007 Petroleum products and greases. Determination of anticorrosion properties of lubricating grease.
5. GOST 9.080-77 Plastic greases. Accelerated method for determination of corrosion attack on metals.
6. ISO 13678 (1-st edition 2000-12-01) Oil and gas industry - Assessment and testing of multicomponent greases for thread for usage with casing, tubing and pipeline valves.
7. GOST 20502-75 Oils and additives for them. Methods of determination of corrosovity.
8. GOST 6037-75. Plastic greases. Method for determination of tendency for creeping.
9. GOST 20457-75 Motor oils. Method of evaluation of anti antioxidant properties of oil.
10. ASTM STP 509A P4 Testing for Evaluating Crankcase Oils.
11. CRC L-38 (ASTM D 5119-99) «Testing for Evaluating Crankcase Oils”.
12. CEC L-02-A-78 «Motor testing of oil oxidation and bearing corrosion. Single cylinder gasoline engine Petter W 1» (0/7 oxidation and hearing corrosion engine test. Petter W 1 single cylinder gasoline engine).
13. GOST 11063-77 Motor oils with additives. Method of determination of stability by induction period of precipitation growth.
14. ASTM D 5001-90A Ball-on-Cylinder Lubricity Evaluator (BOCLE).
15. Rudin M.G. Drapkin A.E. Brief reference book of petroleum processor L.:Chemistry,1980.- 328p.
16.Reference book of petroleum processor /Editor Radchenko E.D., Lastovkina G.A., Rudin M.G. Chemistry ,1986.- 648p.
