Page 74 - Dys

74

Розчинений CO 2 гідратується з утворенням карбонатної кислоти, яка

дисоціює на іон водню та іон гідрокарбонату, який, своєю чергою, дисоціює

на ще один іон водню і карбонат-іон. Аналогічно етанова кислота дисоціює в

одну стадію на іон водню і ацетат-іон. Наявність CO 2 та СН 3СООН може

посилити проблему корозії сталей бурових колон, в тому числі обсадних труб і

насосних штанг [16, 61]. Вплив етанової кислоти прогнозований: що вища

концентрація, то нижче рН пластової води і агресивніша її корозійно-

наводнювальна дія. Стосовно дії СО 2, то, згідно з дослідженнями [61], CO 2 діє

як хімічний ліганд з утворенням комплексу FeL = Fe–CO 2, який адсорбується

на поверхні сталі. Подальша дія комплексу залежить від рН та тиску СО 2: при

зниженні рН від 6 до 4 за однакового рівня тиску СО 2 швидкість корозії

суттєво зростає. Загалом рН пластової води, насиченої СО 2, становить

приблизно 4 або трохи менше [61]. Однак найчастіше пластові води містять

СО 2 у ненасиченому стані і їм властивий діапазон 5 < pH < 7.

Інтенсифікація корозії сталі у присутності СО 2 зумовлена його впливом

на катодні реакції виділення водню. У сильних кислотах, які повністю

дисоціюють, швидкість виділення водню не може перевищувати швидкості

+
дифузії іони Н з об’єму розчину до поверхні металевого електроду. Водночас
за наявності СО 2/H 2CO 3 можлива додаткова катодна реакція: безпосереднє

відновлення H 2CO 3 або реакція відновлення Н+, що слідує за дисоціацією

H 2CO 3 [61]. Тому навіть у розчинах з рН > 4 наявність СО 2 обумовлює

виділення водню з набагато вищою швидкістю, ніж за його відсутності. Таким

чином, при заданому pH наявність CO 2 зумовлює значно вищу швидкість

корозії, ніж у розчині сильної кислоти [61, 180].

Тому у роботі для ЕХ та корозійних досліджень використовували

модельні розчини пластових вод з високою мінералізацією – 1% водні розчини

NaCl, через які барботували СО 2 з різною швидкістю та додавали СН 3СООН

для досягнення різного значення рН, яке контролювали:

• розчини з рівнем рН 6,2–6,4 (середнє значення рН = 6,3), який

підтримували малою швидкістю барботування СО 2;