Tubería y tubería de revestimiento resistentes a la corrosión por CO2

Introducción

En la industria del petróleo y el gas, dióxido de carbono (CO2) corrosión es una preocupación importante, particularmente en ambientes donde el CO2 está presente en altas concentraciones. Corrosión por CO2, también conocido como dulce corrosión, Ocurre cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua., formando ácido carbónico (H2CO3), que puede atacar agresivamente los materiales de acero, conduciendo a picaduras, corrosión uniforme, y finalmente, falla de tuberías y tuberías de revestimiento. Este tipo de corrosión es especialmente frecuente en Reservorios ricos en CO2, recuperación mejorada de petróleo (EOR) operaciones, y pozos de gas.

Para combatir la corrosión por CO2, la industria ha desarrollado especialidades Tuberías y tubos de revestimiento resistentes a la corrosión por CO2. Estas tuberías están diseñadas para soportar las duras condiciones de entornos ricos en CO2., Asegurar la integridad del pozo y prevenir fallas costosas.. En este articulo, exploraremos las propiedades, materiales, y tecnologías utilizadas en tuberías y revestimientos resistentes a la corrosión por CO2, así como los factores que influyen en su desempeño.

 

Especificación API SPEC 5CT para carcasas y tubos

ANSI/NACE TM0177 Pruebas de laboratorio de metales para determinar la resistencia al agrietamiento por tensión por sulfuro y al agrietamiento por corrosión bajo tensión en un ambiente de H2S.

ISO 15156 Industrias del petróleo y el gas natural: material para uso en entornos que contienen H2S en la producción de petróleo y gas..

ISO 13680 Tubos sin costura resistentes a la corrosión para industrias de petróleo y gas natural para uso como carcasa , stock de tubos y acoples condiciones técnicas de entrega tercera edición.

 

 

C:Los productos que no son API también pueden negociar con los clientes los datos técnicos..

 

 

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Tabla de contenido

1. Comprender la corrosión por CO2
2. Materiales para la resistencia a la corrosión por CO2
   • 2.1 Acero al carbono
   • 2.2 Acero de baja aleación
   • 2.3 Aleaciones resistentes a la corrosión (CRA)
   • 2.4 Tuberías revestidas y revestidas
3. Factores que afectan la corrosión del CO2
   • 3.1 Presión parcial de CO2
   • 3.2 Temperatura
   • 3.3 Contenido de agua
   • 3.4 Niveles de pH
4. Pruebas y evaluación de la resistencia a la corrosión por CO2
   • 4.1 Pruebas en autoclave
   • 4.2 Pruebas electroquímicas
   • 4.3 Pruebas de campo
5. Aplicaciones de tuberías y carcasas resistentes a la corrosión por CO2
6. Preguntas frecuentes (Preguntas más frecuentes)
7. Conclusión

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Comprender la corrosión por CO2 {#comprensión-de-la-corrosión-co2}

Corrosión por CO2 Ocurre cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua., formando ácido carbónico. Este ácido reacciona con el hierro del acero para formar carbonato de hierro (FeCO3), que puede formar una capa protectora o, bajo ciertas condiciones, conducir a una corrosión agresiva. La gravedad de la corrosión por CO2 depende de varios factores, incluyendo el presión parcial de CO2, P5i, contenido de agua, y niveles de pH.

La reacción general para la corrosión por CO2 en el acero es la siguiente:

la formación de carbonato de hierro A veces puede actuar como una capa protectora., ralentizar el proceso de corrosión. sin embargo, en entornos de alta velocidad o donde la capa protectora es inestable, la velocidad de corrosión puede aumentar significativamente, llevando a de las picaduras, erosión, o corrosión uniforme.

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Materiales para la resistencia a la corrosión por CO2 {#materiales-para-resistencia-a-la-corrosión-co2}

Seleccionar el material adecuado para Tubería y carcasa resistentes a la corrosión de CO2 Es fundamental para garantizar la longevidad y seguridad de los pozos de petróleo y gas.. Se utilizan habitualmente varios materiales., cada uno con sus propias ventajas y limitaciones.

2.1 Acero al carbono {#acero al carbono}

Acero al carbono Es el material más utilizado para tuberías y revestimientos en la industria del petróleo y el gas debido a su bajo costo y disponibilidad.. sin embargo, El acero al carbono es muy susceptible a la corrosión por CO2., especialmente en entornos con altas presiones parciales de CO2 y contenido de agua. Para mitigar la corrosión por CO2 en acero al carbono, Los operadores suelen utilizar inhibidores de corrosión, revestimientos, o protección catódica.

Mientras que el acero al carbono se puede utilizar en entornos de CO2 con las medidas de protección adecuadas., Generalmente no se recomienda para altas concentraciones de CO2 o aplicaciones de alta temperatura., donde se requieren materiales más resistentes.

2.2 Acero de baja aleación {#acero de baja aleación}

Acero de baja aleación Contiene pequeñas cantidades de elementos de aleación como cromo, molibdeno, o resistencia al desgaste, que mejoran su resistencia a la corrosión por CO2. Estos materiales ofrecen un mejor rendimiento que el acero al carbono en ambientes con CO2 moderado, pero aún pueden requerir el uso de inhibidores de corrosión o recubrimientos para mejorar su durabilidad..

Los aceros de baja aleación se utilizan a menudo en pozos de profundidad moderada o pozos de gas donde las concentraciones de CO2 no sean excesivamente altas.

2.3 Aleaciones resistentes a la corrosión (CRA) {#aleaciones-resistentes a la corrosión}

Aleaciones resistentes a la corrosión (CRA) Son materiales especialmente diseñados que ofrecen una resistencia superior a la corrosión por CO2.. Estas aleaciones suelen contener altos niveles de cromo, resistencia al desgaste, y molibdeno, que proporcionan una excelente resistencia tanto al CO2 como sulfuro de hidrógeno (H2S) corrosión.

Los CRA comunes utilizados en entornos ricos en CO2 incluyen:

• 13CR (Acero inoxidable martensítico): Contiene aproximadamente 13% cromo y ofrece buena resistencia a la corrosión por CO2 en temperaturas bajas a moderadas.. Es ampliamente utilizado en Pozos de gas ricos en CO2 y Operaciones EOR.
• Súper 13Cr: Una versión mejorada de 13Cr con mejor resistencia a la corrosión a temperaturas más altas y presiones parciales de CO2..
• Acero inoxidable dúplex: Combina las propiedades de los aceros inoxidables austeníticos y ferríticos., ofreciendo una excelente resistencia a la corrosión por CO2 y alta resistencia mecánica.
• Aleaciones a base de níquel (p.ej., Inconel, Hastelloy): Estas aleaciones proporcionan el nivel más alto de resistencia a la corrosión y se utilizan en los entornos de CO2 más severos., incluyendo pozos de alta temperatura y alta presión.

Mientras que los CRA ofrecen una excelente resistencia a la corrosión, Son significativamente más caros que el acero al carbono o el acero de baja aleación., haciéndolos adecuados para entornos de alto riesgo donde el fracaso sería catastrófico.

2.4 Tuberías revestidas y revestidas {#tuberías revestidas y revestidas}

Tuberías revestidas y revestidas combinar la rentabilidad del acero al carbono con la resistencia a la corrosión de los CRA. En estas tuberías, Se adhiere una fina capa de material CRA a la superficie interior de un tubería de acero al carbono, proporcionando una excelente resistencia a la corrosión a un costo menor que el uso de tuberías sólidas CRA.

• Tuberías revestidas: La capa de CRA está unida metalúrgicamente a la tubería de acero al carbono., proporcionando una superficie resistente a la corrosión fuerte y duradera.
• Tuberías revestidas: La capa de CRA está unida mecánicamente a la tubería de acero al carbono., Ofrece resistencia a la corrosión sin necesidad de una unión metalúrgica..

Las tuberías revestidas y revestidas se utilizan comúnmente en Ambientes ricos en CO2 donde el costo es una preocupación, pero la resistencia a la corrosión sigue siendo crítica.

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Factores que afectan la corrosión del CO2 {#factores que afectan la corrosión por CO2}

Varios factores influyen en la velocidad y gravedad de la corrosión por CO2 en tuberías y revestimientos.. Comprender estos factores es esencial para seleccionar los materiales adecuados e implementar estrategias efectivas de prevención de la corrosión..

3.1 Presión parcial de CO2 {#co2-presion-parcial}

los presión parcial de CO2 Es un factor clave para determinar la gravedad de la corrosión por CO2.. Las presiones parciales de CO2 más altas dan como resultado una mayor disolución de CO2 en agua, lo que lleva a la formación de más ácido carbónico y, como consecuencia, tasas de corrosión más altas. En general, a medida que aumenta la presión parcial de CO2, La necesidad de materiales o inhibidores resistentes a la corrosión se vuelve más crítica..

3.2 Temperatura {#P5i}

Temperatura tiene un efecto complejo sobre la corrosión del CO2. A temperaturas moderadas (por debajo de 60°C), La velocidad de corrosión tiende a aumentar con la temperatura debido al aumento de la solubilidad del CO2 en agua.. sin embargo, a temperaturas más altas (por encima de 100°C), La formación de capas protectoras de carbonato de hierro puede ralentizar la velocidad de corrosión..

En ambientes de alta temperatura, materiales como súper 13Cr o aleaciones a base de níquel A menudo se requieren para resistir los efectos combinados de la corrosión por CO2 y el estrés térmico..

3.3 Contenido de agua {#contenido de agua}

Agua Es un factor crítico en la corrosión del CO2 porque el CO2 debe disolverse en agua para formar ácido carbónico.. En pozos de gas secos, donde el contenido de agua es mínimo, La corrosión por CO2 es menos preocupante. sin embargo, en pozos con alto contenido de agua, especialmente en gas húmedo o pozos de condensado, el riesgo de corrosión por CO2 es significativamente mayor.

3.4 Niveles de pH {#niveles de ph}

los pH del medio ambiente también afecta a la corrosión del CO2. Niveles de pH más bajos (condiciones más ácidas) aumentar la velocidad de corrosión, mientras que los niveles más altos de pH (condiciones más alcalinas) puede reducir la velocidad de corrosión. En entornos ricos en CO2, El pH suele ser bajo debido a la formación de ácido carbónico.. Estabilización del pH tecnicas, como agregar sustancias alcalinas al líquido, puede ayudar a mitigar la corrosión por CO2.

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Pruebas y evaluación de la resistencia a la corrosión por CO2 {#prueba-y-evaluación}

Para garantizar que los tubos y tuberías de revestimiento puedan resistir la corrosión por CO2, Se utilizan varios métodos de prueba para evaluar su rendimiento en entornos ricos en CO2..

4.1 Pruebas en autoclave {#prueba-autoclave}

Pruebas en autoclave Implica exponer el material a CO2 y agua a alta presión en un ambiente controlado para simular las condiciones del fondo del pozo.. La prueba se realiza a temperaturas y presiones elevadas para evaluar la resistencia del material a la corrosión por CO2.. Las pruebas en autoclave se utilizan habitualmente para evaluar el rendimiento de los CRA y los aceros de baja aleación en entornos de CO2..

4.2 Pruebas electroquímicas {#pruebas-electroquímicas}

Pruebas electroquímicas Mide la velocidad de corrosión de un material monitoreando las reacciones electroquímicas que ocurren cuando el material está expuesto al CO2 y al agua.. Este método proporciona datos valiosos sobre la resistencia a la corrosión del material y puede ayudar a identificar los mejores materiales para entornos específicos ricos en CO2..

4.3 Pruebas de campo {#pruebas de campo}

Pruebas de campo Implica instalar la tubería o pipa de la cubierta en un pozo real y monitorear su desempeño a lo largo del tiempo. Este método proporciona datos del mundo real sobre la capacidad del material para resistir la corrosión por CO2 en condiciones operativas reales.. Las pruebas de campo se utilizan a menudo para validar los resultados de las pruebas de laboratorio y garantizar el rendimiento a largo plazo del material..

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Aplicaciones de tuberías y carcasas resistentes a la corrosión por CO2 {#aplicaciones}

Los tubos y tuberías de revestimiento resistentes a la corrosión de CO2 se utilizan en una variedad de aplicaciones., incluyendo:

• Pozos de gas ricos en CO2: En pozos donde el CO2 está presente en altas concentraciones., materiales resistentes a la corrosión como 13CR o súper 13Cr Se utilizan comúnmente para prevenir la corrosión por CO2..
• Recuperación mejorada de petróleo (EOR): En inyección de CO2 Operaciones EOR, donde se inyecta CO2 en el yacimiento para mejorar la recuperación de petróleo, Los tubos y carcasas resistentes a la corrosión son esenciales para evitar fallas debido a la corrosión del CO2..
• Pozos de alta temperatura: En pozos con altas temperaturas., materiales como aleaciones a base de níquel o acero inoxidable dúplex Se utilizan para resistir los efectos combinados de la corrosión por CO2 y el estrés térmico..
• Pozos de gas húmedo: En pozos con alto contenido de agua., Se utilizan materiales resistentes a la corrosión para prevenir la corrosión por CO2., que se ve agravada por la presencia de agua.

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Preguntas frecuentes (Preguntas más frecuentes) {#preguntas frecuentes}

1. ¿Qué es la corrosión por CO2 en tuberías y revestimientos??

Corrosión por CO2, también conocido como dulce corrosión, Ocurre cuando el dióxido de carbono se disuelve en agua para formar ácido carbónico., que reacciona con el acero para formar carbonato de hierro.. Este proceso puede provocar picaduras., corrosión uniforme, y falla de tuberías y tuberías de revestimiento.

2. ¿Qué materiales se utilizan para los tubos y carcasas resistentes a la corrosión de CO2??

Materiales utilizados para Tubería y carcasa resistentes a la corrosión de CO2 incluír acero al carbono (con inhibidores), El diámetro máximo es de 650 mm y el diámetro mínimo es de 0,3 mm., aleaciones resistentes a la corrosión (CRA) tales como 13CR y aleaciones a base de níquel, y tuberías revestidas o revestidas.

3. ¿Cómo afecta la temperatura a la corrosión del CO2??

Temperatura afecta la corrosión del CO2 de diferentes maneras. A temperaturas moderadas, La velocidad de corrosión aumenta con la temperatura debido a una mayor solubilidad del CO2.. A temperaturas más altas, Se pueden formar capas protectoras de carbonato de hierro., reduciendo la tasa de corrosión.

4. ¿Cuál es el papel del agua en la corrosión del CO2??

Agua Es esencial para la corrosión del CO2 porque el CO2 debe disolverse en agua para formar ácido carbónico.. En pozos con alto contenido de agua., El riesgo de corrosión por CO2 es significativamente mayor en comparación con los pozos de gas secos..

5. ¿Cómo se prueba la resistencia a la corrosión por CO2??

La resistencia a la corrosión del CO2 se prueba utilizando métodos como prueba de autoclave, pruebas electroquímicas, y pruebas de campo. Estas pruebas evalúan el desempeño del material en ambientes ricos en CO2 en condiciones de pozo reales o simuladas..

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Conclusión {#conclusión}

Corrosión por CO2 es un gran desafío en la industria del petróleo y el gas, particularmente en pozos con altas concentraciones de CO2. Para evitar fallas costosas y garantizar la integridad del pozo., es esencial utilizar Tuberías y tubos de revestimiento resistentes a la corrosión por CO2. Materiales como aleaciones resistentes a la corrosión (CRA), tubos revestidos, y Aceros de baja aleación Ofrecen una excelente resistencia a la corrosión por CO2., haciéndolos adecuados para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo Pozos de gas ricos en CO2, Operaciones EOR, y pozos de alta temperatura.

Comprendiendo los factores que influyen en la corrosión del CO2 y seleccionando los materiales adecuados, Los operadores pueden extender significativamente la vida útil de sus tuberías y tuberías de revestimiento., reducir los costos de mantenimiento, y mejorar la seguridad y confiabilidad general de sus operaciones.