Tubo resistente à corrosão de CO2 e tubo de revestimento

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Na indústria de petróleo e gás, dióxido de carbono (CO2) corrosão é uma preocupação significativa, particularmente em ambientes onde o CO2 está presente em altas concentrações. Corrosão por CO2, também conhecido como doce corrosão, ocorre quando o dióxido de carbono se dissolve na água, formando ácido carbônico (H2CO3), que pode atacar agressivamente materiais de aço, levando à corrosão, corrosão uniforme, e finalmente, falha de tubos e tubos de revestimento. Este tipo de corrosão é especialmente prevalente em Reservatórios ricos em CO2, recuperação aprimorada de petróleo (EOR) operações, e poços de gás.

Para combater a corrosão por CO2, a indústria desenvolveu Tubos e tubos de revestimento resistentes à corrosão de CO2. Esses tubos são projetados para suportar as condições adversas de ambientes ricos em CO2, garantindo a integridade do poço e evitando falhas dispendiosas. Neste artigo, vamos explorar as propriedades, materiais, e tecnologias usadas em tubos e tubos de revestimento resistentes à corrosão de CO2, bem como os fatores que influenciam seu desempenho.

 

Especificação API SPEC 5CT para revestimento e tubulação

ANSI/NACE TM0177 Testes de laboratório de metais para resistência à fissuração por tensão por sulfeto e fissuração por corrosão sob tensão em ambiente H2S.

ISO 15156 Indústrias de petróleo e gás natural - material para uso em ambientes contendo H2S na produção de petróleo e gás.

ISO 13680 Tubos sem costura resistentes à corrosão para indústrias de petróleo e gás natural para uso como revestimento , estoque de tubos e acoplamentos condições técnicas de entrega terceira edição.

 

 

C:Produtos não API também podem negociar com clientes em relação a dados técnicos.

 

 

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Índice

1. Compreendendo a corrosão por CO2
2. Materiais para resistência à corrosão por CO2
   • 2.1 Aço de carbono
   • 2.2 Aço de liga leve
   • 2.3 Ligas resistentes à corrosão (CRAs)
   • 2.4 Tubos Revestidos e Revestidos
3. Fatores que afetam a corrosão por CO2
   • 3.1 Pressão parcial de CO2
   • 3.2 Temperatura
   • 3.3 Conteúdo de água
   • 3.4 Níveis de pH
4. Teste e avaliação da resistência à corrosão por CO2
   • 4.1 Teste de autoclave
   • 4.2 Teste Eletroquímico
   • 4.3 Teste de campo
5. Aplicações de tubos e revestimentos resistentes à corrosão de CO2
6. perguntas frequentes (Perguntas frequentes)
7. Conclusão

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Compreendendo a corrosão por CO2 {#compreensão-corrosão-co2}

Corrosão por CO2 ocorre quando o dióxido de carbono se dissolve na água, formando ácido carbônico. Este ácido reage com o ferro do aço para formar carbonato de ferro (FeCO3), que pode formar uma camada protetora ou, sob certas condições, levar à corrosão agressiva. A gravidade da corrosão por CO2 depende de vários fatores, incluindo o pressão parcial de CO2, temperatura, teor de água, e Níveis de pH.

A reação geral para corrosão por CO2 no aço é a seguinte:

A formação de carbonato de ferro às vezes pode atuar como uma camada protetora, retardando o processo de corrosão. No entanto, em ambientes de alta velocidade ou onde a camada protetora é instável, a taxa de corrosão pode aumentar significativamente, levando a Corrosão alveolar, erosão, ou corrosão uniforme.

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Materiais para resistência à corrosão por CO2 {#materiais para resistência à corrosão por CO2}

Selecionando o material certo para Tubulação e revestimento resistentes à corrosão de CO2 é fundamental para garantir a longevidade e a segurança dos poços de petróleo e gás. Vários materiais são comumente usados, cada um com suas próprias vantagens e limitações.

2.1 Aço de carbono {#aço carbono}

Aço carbono é o material mais comumente utilizado para tubos e revestimentos na indústria de petróleo e gás devido ao seu baixo custo e disponibilidade. No entanto, o aço carbono é altamente suscetível à corrosão por CO2, especialmente em ambientes com altas pressões parciais de CO2 e teor de água. Para mitigar a corrosão por CO2 em aço carbono, os operadores costumam usar inibidores de corrosão, revestimentos, ou proteção catódica.

Embora o aço carbono possa ser usado em ambientes de CO2 com as medidas de proteção corretas, geralmente não é recomendado para altas concentrações de CO2 ou aplicações de alta temperatura, onde são necessários materiais mais resistentes.

2.2 Aço de liga leve {#aço de baixa liga}

Aço de baixa liga contém pequenas quantidades de elementos de liga, como cromo, Molibdênio, ou níquel, que melhoram sua resistência à corrosão por CO2. Esses materiais oferecem melhor desempenho que o aço carbono em ambientes com CO2 moderado, mas ainda podem exigir o uso de inibidores de corrosão ou revestimentos para aumentar sua durabilidade..

Aços de baixa liga são frequentemente usados ​​em poços de profundidade moderada ou poços de gás onde as concentrações de CO2 não são excessivamente altas.

2.3 Ligas resistentes à corrosão (CRAs) {#ligas resistentes à corrosão}

Ligas resistentes à corrosão (CRAs) são materiais especialmente projetados que oferecem resistência superior à corrosão por CO2. Estas ligas normalmente contêm altos níveis de cromo, níquel, e Molibdênio, que proporcionam excelente resistência ao CO2 e sulfeto de hidrogênio (H2S) corrosão.

CRAs comuns usados ​​em ambientes ricos em CO2 incluem:

• 13CR (Aço Inoxidável Martensítico): Contém aproximadamente 13% cromo e oferece boa resistência à corrosão por CO2 em temperaturas baixas a moderadas. É amplamente utilizado em Poços de gás ricos em CO2 e Operações EOR.
• Super 13Cr: Uma versão aprimorada do 13Cr com melhor resistência à corrosão em temperaturas mais altas e pressões parciais de CO2.
• Aço inoxidável duplex: Combina as propriedades dos aços inoxidáveis ​​austeníticos e ferríticos, oferecendo excelente resistência à corrosão por CO2 e alta resistência mecânica.
• Ligas à Base de Níquel (por exemplo., Inconel, Hastelloy): Essas ligas fornecem o mais alto nível de resistência à corrosão e são usadas nos ambientes de CO2 mais severos, incluindo poços de alta temperatura e alta pressão.

Embora os CRAs ofereçam excelente resistência à corrosão, eles são significativamente mais caros que o aço carbono ou o aço de baixa liga, tornando-os adequados para ambientes de alto risco onde o fracasso seria catastrófico.

2.4 Tubos Revestidos e Revestidos {#tubos revestidos e revestidos}

Tubos revestidos e revestidos combinar a relação custo-benefício do aço carbono com a resistência à corrosão dos CRAs. Nestes canos, uma fina camada de material CRA é ligada à superfície interna de um tubulação de aço carbono, proporcionando excelente resistência à corrosão a um custo menor do que o uso de tubos CRA sólidos.

• Tubos Revestidos: A camada CRA é ligada metalurgicamente ao tubo de aço carbono, fornecendo uma superfície resistente à corrosão forte e durável.
• Tubos Revestidos: A camada CRA é ligada mecanicamente ao tubo de aço carbono, oferecendo resistência à corrosão sem a necessidade de uma ligação metalúrgica.

Tubos revestidos e revestidos são comumente usados ​​em Ambientes ricos em CO2 onde o custo é uma preocupação, mas a resistência à corrosão ainda é crítica.

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Fatores que afetam a corrosão por CO2 {#fatores que afetam a corrosão por CO2}

Vários fatores influenciam a taxa e a gravidade da corrosão por CO2 em tubulações e tubos de revestimento. Compreender estes factores é essencial para seleccionar os materiais certos e implementar estratégias eficazes de prevenção da corrosão..

3.1 Pressão parcial de CO2 {#co2-pressão parcial}

o pressão parcial de CO2 é um fator chave na determinação da gravidade da corrosão por CO2. Pressões parciais de CO2 mais altas resultam em mais dissolução de CO2 na água, levando à formação de mais ácido carbônico e, consequentemente, taxas de corrosão mais altas. Em geral, à medida que a pressão parcial de CO2 aumenta, a necessidade de materiais ou inibidores resistentes à corrosão torna-se mais crítica.

3.2 Temperatura {#temperatura}

Temperatura tem um efeito complexo na corrosão do CO2. Em temperaturas moderadas (abaixo de 60°C), a taxa de corrosão tende a aumentar com a temperatura devido ao aumento da solubilidade do CO2 na água. No entanto, em temperaturas mais altas (acima de 100°C), a formação de camadas protetoras de carbonato de ferro pode diminuir a taxa de corrosão.

Em ambientes de alta temperatura, materiais como super 13Cr ou ligas à base de níquel são frequentemente necessários para resistir aos efeitos combinados da corrosão por CO2 e do estresse térmico.

3.3 Conteúdo de água {#teor de água}

Água é um fator crítico na corrosão do CO2 porque o CO2 deve se dissolver na água para formar ácido carbônico. Em poços de gás seco, onde o conteúdo de água é mínimo, A corrosão por CO2 é menos preocupante. No entanto, em poços com alto teor de água, ultra-sônico gás úmido ou poços de condensado, o risco de corrosão por CO2 é significativamente maior.

3.4 Níveis de pH {#níveis de ph}

o pH do meio ambiente também afeta a corrosão por CO2. Níveis mais baixos de pH (condições mais ácidas) aumentar a taxa de corrosão, enquanto níveis mais altos de pH (condições mais alcalinas) pode reduzir a taxa de corrosão. Em ambientes ricos em CO2, o pH é normalmente baixo devido à formação de ácido carbônico. Estabilização de pH técnicas, como adicionar substâncias alcalinas ao fluido, pode ajudar a mitigar a corrosão por CO2.

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Teste e avaliação da resistência à corrosão por CO2 {#teste e avaliação}

Para garantir que a tubulação e os tubos de revestimento possam resistir à corrosão por CO2, vários métodos de teste são usados ​​para avaliar seu desempenho em ambientes ricos em CO2.

4.1 Teste de autoclave {#teste em autoclave}

Teste de autoclave envolve a exposição do material a CO2 de alta pressão e água em um ambiente controlado para simular condições de fundo de poço. O teste é realizado em temperaturas e pressões elevadas para avaliar a resistência do material à corrosão por CO2. O teste em autoclave é comumente usado para avaliar o desempenho de CRAs e aços de baixa liga em ambientes de CO2.

4.2 Teste Eletroquímico {#testes eletroquímicos}

Testes eletroquímicos mede a taxa de corrosão de um material monitorando as reações eletroquímicas que ocorrem quando o material é exposto ao CO2 e à água. Este método fornece dados valiosos sobre a resistência à corrosão do material e pode ajudar a identificar os melhores materiais para ambientes específicos ricos em CO2..

4.3 Teste de campo {#teste de campo}

Teste de campo envolve a instalação da tubulação ou tubo de revestimento em um poço real e monitorando seu desempenho ao longo do tempo. Este método fornece dados reais sobre a capacidade do material de resistir à corrosão por CO2 sob condições operacionais reais.. Os testes de campo são frequentemente usados ​​para validar os resultados dos testes de laboratório e garantir o desempenho do material a longo prazo..

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Aplicações de tubos e revestimentos resistentes à corrosão de CO2 {#aplicações}

Tubos e tubos de revestimento resistentes à corrosão de CO2 são usados ​​em uma variedade de aplicações, incluindo a:

• Poços de gás ricos em CO2: Em poços onde o CO2 está presente em altas concentrações, materiais resistentes à corrosão, como 13CR ou super 13Cr são comumente usados ​​para prevenir a corrosão por CO2.
• Recuperação de óleo aprimorada (EOR): Dentro Injeção de CO2 Operações EOR, onde o CO2 é injetado no reservatório para melhorar a recuperação de petróleo, tubulação e revestimento resistentes à corrosão são essenciais para evitar falhas devido à corrosão por CO2.
• Poços de alta temperatura: Em poços com altas temperaturas, materiais como ligas à base de níquel ou duplex em aço inoxidável são usados ​​para suportar os efeitos combinados da corrosão por CO2 e estresse térmico.
• Poços de gás úmido: Em poços com alto teor de água, materiais resistentes à corrosão são usados ​​para evitar a corrosão por CO2, que é agravado pela presença de água.

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perguntas frequentes (Perguntas frequentes) {#Perguntas frequentes}

1. O que é corrosão por CO2 em tubulações e tubos de revestimento?

Corrosão por CO2, também conhecido como doce corrosão, ocorre quando o dióxido de carbono se dissolve na água para formar ácido carbônico, que reage com o aço formando carbonato de ferro. Este processo pode levar à corrosão, corrosão uniforme, e falha de tubulações e tubos de revestimento.

2. Quais materiais são usados ​​para tubos e revestimentos resistentes à corrosão de CO2?

Materiais usados ​​para Tubulação e revestimento resistentes à corrosão de CO2 incluir aço de carbono (com inibidores), aço de liga leve, ligas resistentes à corrosão (CRAs) tal como 13CR e ligas à base de níquel, e tubos revestidos ou revestidos.

3. Como a temperatura afeta a corrosão do CO2?

Temperatura afeta a corrosão por CO2 de diferentes maneiras. Em temperaturas moderadas, a taxa de corrosão aumenta com a temperatura devido à maior solubilidade de CO2. A temperaturas mais altas, camadas protetoras de carbonato de ferro podem se formar, reduzindo a taxa de corrosão.

4. Qual é o papel da água na corrosão do CO2?

Água é essencial para a corrosão do CO2 porque o CO2 deve se dissolver na água para formar ácido carbônico. Em poços com alto teor de água, o risco de corrosão por CO2 é significativamente maior em comparação com poços de gás seco.

5. Como é testada a resistência à corrosão do CO2?

A resistência à corrosão do CO2 é testada usando métodos como teste em autoclave, testes eletroquímicos, e testes de campo. Esses testes avaliam o desempenho do material em ambientes ricos em CO2 sob condições de poço simuladas ou reais.

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Conclusão {#conclusão}

Corrosão por CO2 é um grande desafio na indústria de petróleo e gás, particularmente em poços com altas concentrações de CO2. Para evitar falhas dispendiosas e garantir a integridade do poço, é essencial usar Tubos e tubos de revestimento resistentes à corrosão de CO2. Materiais como ligas resistentes à corrosão (CRAs), tubos revestidos, e aços de baixa liga oferecem excelente resistência à corrosão por CO2, tornando-os adequados para uma ampla gama de aplicações, incluindo a Poços de gás ricos em CO2, Operações EOR, e poços de alta temperatura.

Ao compreender os fatores que influenciam a corrosão por CO2 e selecionar os materiais certos, os operadores podem prolongar significativamente a vida útil de suas tubulações e tubos de revestimento, reduzir custos de manutenção, e melhorar a segurança geral e a confiabilidade de suas operações.