Сероводородная коррозия в нефтяной и газовой промышленности

Трубопроводы играют решающую роль в нефтегазовом секторе, обеспечивая транспортировку продукции на очистные сооружения, склады и нефтеперерабатывающие комплексы. Учитывая, что по этим трубопроводам транспортируются ценные и опасные вещества, любой потенциальный сбой влечет за собой значительные финансовые и экологические последствия, включая риск катастрофических экономических потерь и угрозы для жизни людей. Отказы могут возникнуть из-за различных факторов, включая коррозию (внешнее, внутреннее растрескивание и растрескивание под напряжением), механические проблемы (например, дефекты материала, конструкции и конструкции), действия третьих лиц (случайные или преднамеренные), эксплуатационные проблемы (неисправности, недостатки, сбои в системах безопасности или ошибки оператора), а также природные явления (такие как удары молний, ​​наводнения или сдвиги земель).

Проиллюстрировано распределение отказов за 15 лет (1990–2005 гг.). Коррозия является основным способствующим фактором, на ее долю приходится 46,6% отказов в газопроводах и 70,7% в нефтепроводах. Оценка затрат на коррозию, проведенная авторитетной нефтегазовой корпорацией, показала, что в 2003 финансовом году затраты на коррозию составили около 900 миллионов долларов США. Глобальные расходы, связанные с коррозией в нефтегазовом секторе, составляют примерно 60 миллиардов долларов США. Только в Соединенных Штатах документально подтвержденные затраты, связанные с коррозией, в таких отраслях достигают 1,372 миллиарда долларов США. Более того, учитывая растущий спрос на энергию, получаемую из нефти и газа, и связанные с этим проблемы, ожидается, что мировые расходы на коррозию в отрасли будут продолжать расти. Следовательно, существует острая необходимость в упреждающей оценке риска, которая бы балансировала между экономической эффективностью и безопасностью.

Обеспечение целостности трубопроводов имеет первостепенное значение для безопасной эксплуатации, охраны окружающей среды и функционирования основных производственных активов. Коррозия представляет серьезную угрозу как снаружи, так и внутри. Внешняя коррозия может быть вызвана такими факторами, как кислород и хлориды во внешней среде [6]. Напротив, внутренняя коррозия может быть вызвана такими веществами, как сероводород (H2S), диоксид углерода (CO2) и органические кислоты, присутствующие в технологической жидкости. Неконтролируемая и неконтролируемая коррозия трубопроводов может привести к утечкам и катастрофическим отказам. Внутренняя коррозия является серьезной проблемой: она составляет примерно 57,4% и 24,8% коррозионных повреждений трубопроводов сырой нефти и природного газа соответственно. Борьба с внутренней коррозией необходима для поддержания целостности и безопасности отрасли.

В нефтегазовом секторе коррозию обычно делят на два основных типа: сладкую и кислую коррозию, преобладающую в средах, характеризующихся повышенным парциальным давлением H2S и CO2 (PH2S и PCO2). Эти конкретные формы коррозии представляют собой серьезные проблемы в отрасли. В зависимости от соотношения PCO2 и PH2S коррозия подразделяется на три режима: сладкая коррозия (PCO2/PH2S > 500), кисло-сладкая коррозия (PCO2/PH2S в диапазоне от 20 до 500) и кислая коррозия (PCO2/PH2S

Критические факторы, влияющие на коррозию, включают уровни PH2S и PCO2, а также значения температуры и pH. Эти переменные существенно влияют на растворение агрессивных газов, тем самым влияя на скорость и механизм образования продуктов коррозии в кисло-сладких средах. Температура ускоряет химические реакции и увеличивает растворимость газа, влияя на скорость коррозии. Уровни pH определяют кислотность или щелочность окружающей среды, при этом низкий pH ускоряет коррозию, а высокий pH потенциально запускает механизмы локализованной коррозии. Растворенные газы CO2 и H2S образуют в воде едкие кислоты, которые реагируют с металлическими поверхностями, образуя менее защитные соединения, тем самым ускоряя коррозию. Сладкая коррозия обычно включает образование карбонатов металлов (MeCO3), тогда как кислая коррозия предполагает образование различных сульфидов металлов.

В нефтегазовом секторе отказы материалов в результате коррозии как в кислых, так и в сладких средах создают различные проблемы безопасности, экономики и окружающей среды. На рисунке 2 показан относительный вклад различных форм коррозионных разрушений на протяжении 1970-х годов. Кислая коррозия, вызванная H2S, считается основной причиной неисправностей, связанных с коррозией, в этой отрасли, причем ее распространенность с течением времени неуклонно растет. Активное решение проблемы кислой коррозии и принятие профилактических мер являются обязательными для управления связанными с ней рисками в нефтяной промышленности.

Управление и переработка веществ, содержащих H2S, создают серьезные проблемы в нефтегазовом секторе. Понимание тонкостей H2S-коррозии крайне важно, поскольку она представляет собой существенную угрозу для оборудования и инфраструктуры, повышая риск разрушения конструкции и потенциальных аварий. Очевидно, что этот тип коррозии сокращает срок службы оборудования, вызывая необходимость дорогостоящего обслуживания или замены. Более того, это снижает эффективность работы, что приводит к снижению производительности и повышению уровня энергопотребления.

Понимание и решение проблем, связанных с сероводородной коррозией в таких отраслях, дает заметные преимущества. Усиливаются меры безопасности за счет предотвращения поломок и обслуживания оборудования, снижается вероятность аварий и экологических последствий. Эта стратегия также продлевает срок службы оборудования, уменьшая необходимость дорогостоящей замены и сводя к минимуму время простоя, необходимое для ремонта. Кроме того, это повышает эксплуатационную эффективность, гарантируя эффективные и последовательные процедуры, снижая потребление энергии и повышая надежность потока.

Изучение областей для дальнейших исследований, включая передовые технологии нанесения покрытий, новые материалы, электрохимические процессы и новые технологии, имеет важное значение. Развитие инновационных подходов, таких как системы непрерывного мониторинга и прогнозное моделирование, показывает потенциал для усиления мер предосторожности. Применение передового искусственного интеллекта и передовой аналитики в управлении, прогнозировании и контроле коррозии — это новая область, которая заслуживает дальнейшего изучения.

Отдел исследований и разработок компании Vigor успешно разработал новую композитную (стекловолоконную) мостовую пробку, устойчивую к сероводороду. Он продемонстрировал отличные характеристики как в лабораторных испытаниях, так и в полевых испытаниях у клиентов. Наша техническая команда полностью оснащена для настройки и производства этих заглушек в соответствии с конкретными требованиями объекта. Если у вас есть вопросы о решениях Vigor в области мостовых заглушек, обратитесь к нашей команде, чтобы получить индивидуальные продукты и исключительное качество обслуживания.

Для получения более подробной информации вы можете написать на наш почтовый ящикinfo@vigorpetroleum.com&Marketing@vigordrilling.com