Inibitore della corrosione dei giacimenti petroliferi

Un inibitore di corrosione del giacimento petrolifero agisce per prevenire o rallentare la corrosione formando uno strato protettivo sulle superfici metalliche esposte ad agenti corrosivi. Questo strato protettivo può essere composto da più componenti, a seconda del tipo di inibitore e dell'applicazione specifica.

Alcuni meccanismi comuni attraverso i quali agiscono gli inibitori della corrosione dei giacimenti petroliferi includono:
Protezione catodica:Gli inibitori possono agire come protettori catodici, prevenendo la formazione di cellule di corrosione riducendo la velocità di reazione anodica. Questo meccanismo comporta la donazione di elettroni alla superficie metallica corrosiva, riducendo la forza motrice della corrosione.

Formazione di uno strato di passivazione:Alcuni inibitori possono formare uno strato protettivo sulla superficie del metallo, noto come strato di passivazione, che impedisce agli agenti corrosivi di entrare in contatto diretto con il metallo. Questo strato può essere composto da vari materiali, come pellicole di ossido, idrossidi o altri composti, a seconda dell'inibitore utilizzato.

Agenti chelanti:Alcuni inibitori contengono agenti chelanti che possono legarsi saldamente agli ioni metallici, impedendo loro di partecipare alle reazioni di corrosione. Questi agenti complessandosi con gli ioni metallici, impediscono loro di ossidarsi e quindi di rallentare la velocità di corrosione.

Neutralizzazione degli agenti corrosivi:Gli inibitori della corrosione dei giacimenti petroliferi possono anche funzionare neutralizzando gli agenti corrosivi, come acidi o ossigeno disciolto, nella fase oleosa o acquosa. Ciò può essere ottenuto attraverso reazioni chimiche tra l'inibitore e l'agente corrosivo, formando prodotti innocui che non rappresentano più una minaccia per la superficie metallica.

Vale la pena notare che l'efficacia degli inibitori della corrosione dei giacimenti petroliferi può variare a seconda di fattori quali il tipo e la concentrazione degli agenti corrosivi presenti, il pH dell'ambiente, la temperatura e le proprietà specifiche della superficie metallica. Pertanto, la selezione dell'inibitore appropriato per una determinata applicazione richiede un'attenta considerazione di questi fattori.

Secondo un recente studio dell’Association for Materials Protection and Performance (AMPP, precedentemente NACE), la corrosione è responsabile di oltre 2,5 trilioni di dollari (con una “T”) di perdite e danni ogni anno per l’economia globale. Per chi tiene il punteggio, si tratta del 3,4% del PIL globale.
Questo è semplicemente sorprendente. Chiaramente, inibire la corrosione è della massima importanza finanziaria per l’industria globale.

Innanzitutto, è utile affrontare in modo specifico la questione della corrosione nel petrolio e nel gas. In parole povere, la corrosione è il processo mediante il quale i metalli raffinati, come l'acciaio, subiscono una reazione chimica che provoca il deterioramento chimico o elettrochimico del metallo.
Nei processi petroliferi e del gas, la corrosione delle apparecchiature metalliche si verifica generalmente a causa di uno dei seguenti processi
Corrosione dolce: il metallo è esposto all'anidride carbonica (CO2) o all'ossigeno (O2) quando è presente acqua
Corrosione acida: il metallo è esposto all'idrogeno solforato (H2S) quando è presente acqua
Corrosione indotta da microbi (MIC): il metallo è esposto a prodotti di scarto corrosivi, come CO2, H2S e acidi prodotti dai batteri
Corrosione galvanica: il metallo si corrode se esposto ad altri metalli in un elettrolita, spesso acqua impura
In molti casi, gli inibitori della corrosione vengono utilizzati per prevenire questi tipi di corrosione nei processi petroliferi e del gas.

Un inibitore della corrosione è un composto chimico progettato per prevenire o ritardare il processo di corrosione attraverso mezzi fisici o chimici.
Gli inibitori della corrosione vengono utilizzati come additivo stazionario nei processi di petrolio e gas, il che significa che vengono continuamente iniettati per prevenire la corrosione.
Gli inibitori della corrosione sono solo uno dei modi in cui l'industria petrolifera e del gas combatte la corrosione. Altri metodi includono la protezione catodica, i rivestimenti protettivi e la selezione dei materiali appropriati.

Nell’industria del petrolio e del gas, esistono 3 tipi principali di prodotti chimici utilizzati per inibire la corrosione:
Inibitori di corrosione filmogeni
Gli inibitori della corrosione filmogeni prevengono fisicamente la corrosione formando una pellicola all'interno di una tubazione o di un recipiente. Questo film respinge l'acqua contenente elementi corrosivi, impedendo il contatto con la superficie della tubazione. Esistono molti tipi di prodotti chimici utilizzati negli inibitori della corrosione che formano film, sebbene vengano spesso utilizzati sottoprodotti azolici e pirimidinici. In alcuni casi, è possibile utilizzare anche inibitori della corrosione filmogeni per prevenire l'accumulo di precipitati indesiderati, come incrostazioni, sulle parti interne delle tubazioni. Questi sono spesso chiamati "inibitori misti" o "inibitori combinati".

Gli scavenger di gas, come gli spazzini di ossigeno, di anidride carbonica e di idrogeno solforato, inibiscono la corrosione convertendo chimicamente i gas corrosivi in ​​materiali non corrosivi attraverso interazioni chimiche. Queste sostanze chimiche spesso contengono triazina o varie ammine.

I biocidi inibiscono la corrosione indotta dai microbi (MIC) uccidendo e prevenendo la formazione di colonie batteriche. La glutaraldeide è un biocida comune utilizzato nell'industria del petrolio e del gas.

Questi tre tipi di inibitori della corrosione vengono iniettati nei processi di petrolio, acqua e gas naturale per prevenire la corrosione di apparecchiature, condutture e recipienti.

La sfida, ovviamente, è capire quanto inibitore di corrosione iniettare. Poiché molte di queste sostanze chimiche possono creare grattacapi ai processi a valle e alla raffinazione, è importante ridurre al minimo l'uso eccessivo di sostanze chimiche. Allo stesso tempo, la sottoiniezione espone gli asset al rischio di fallimento.

Pertanto, gli operatori del settore petrolifero e del gas e i loro fornitori di servizi sono alla ricerca di modi migliori per effettuare i calcoli della velocità di iniezione degli inibitori della corrosione e automatizzare le concentrazioni di trattamento.

Poiché l’iniezione chimica precisa degli inibitori della corrosione è fondamentale per la riduzione dei costi in tutti i processi petroliferi e del gas, gli operatori di tutte le dimensioni dovrebbero prendere in considerazione mezzi economici per automatizzare l’iniezione degli inibitori della corrosione.
Ecco 3 suggerimenti utili per automatizzare l'iniezione di inibitori di corrosione nei processi petroliferi e del gas.

● Utilizzare un flussometro
Uno dei modi più semplici per ridurre al minimo lo spreco di inibitori di corrosione mantenendo un'integrità accettabile delle risorse è utilizzare i dati di un flussometro in tempo reale per informare i tassi di iniezione.
Nella maggior parte dei casi, gli inibitori filmogeni vengono iniettati a concentrazioni precise in un processo basato sui tagli dell'acqua e sui livelli di impurità noti in tale processo. Supponendo che queste percentuali rimangano stabili, un flussometro può indicare il volume necessario di inibitori di corrosione in base a una concentrazione prescritta.
Ciò è particolarmente utile nei processi in cui le portate fluttuano considerevolmente da un giorno all'altro, come negli smaltimenti di acqua salata o nei sistemi di trasferimento dell'acqua prodotta.

● Misurare a valle per informare le applicazioni future
Uno dei modi più comuni per garantire livelli di trattamento adeguati degli inibitori della formazione di film è misurare i residui chimici a valle. La misurazione dei residui prevede il campionamento dei fluidi a valle per rilevare le concentrazioni di inibitori della corrosione nel processo.

Se gli inibitori della corrosione vengono applicati in concentrazioni adeguate, a valle dovrebbero esserci dei residui chimici, anche se minimi. Se non sono presenti residui, potremmo supporre di non ottenere una protezione completa. Se misuriamo troppi residui, allora possiamo presumere che stiamo trattando eccessivamente.

Analogamente alla misurazione dei residui, le aziende dovrebbero iniziare a misurare la corrosione effettiva nelle apparecchiature a valle dell’iniezione dell’inibitore di corrosione utilizzando sonde di corrosione. Questo processo di "chiusura del ciclo" può, nel tempo, mostrare quanto siano efficaci gli inibitori della corrosione nel prevenire effettivamente la corrosione.
Naturalmente il processo di misurazione della corrosione può essere impegnativo. Può essere difficile sapere dove posizionare le sonde e quando effettuare le letture. Nelle singole applicazioni, questo può essere di scarsa utilità.

● Misurare l'effettivo utilizzo di sostanze chimiche
Per qualsiasi operatore o fornitore di servizi di petrolio e gas desideroso di ridurre il costo della corrosione e degli inibitori della corrosione, i due metodi sopra indicati possono fare molto.
Tuttavia, questi due metodi devono essere basati su dati accurati sull’utilizzo delle sostanze chimiche.
Troppo spesso si dà per scontato che il dosaggio effettivo dei prodotti chimici avvenga alla velocità prescritta. L’analisi successiva presuppone che, se la pompa fosse impostata su 15 GPD, allora avrebbe iniettato 15 GPD in quel periodo di tempo.
In realtà, questo presupposto è categoricamente falso e, se preso in considerazione, continuerà a confondere coloro che cercano di ottimizzare i propri programmi di automazione degli inibitori della corrosione.
WellAware ha esaminato migliaia di sistemi di iniezione chimica in tutto il mondo. Lo scorso anno abbiamo monitorato e automatizzato i sistemi che hanno iniettato oltre 860,000 galloni di inibitore di corrosione.

Scarico dell'acqua contaminata:Gli inibitori della corrosione possono penetrare nell'acqua prodotta o nelle acque reflue durante la produzione di petrolio e gas, contaminando potenzialmente le acque superficiali o sotterranee se non adeguatamente trattati prima dello scarico.
Impatto sugli ecosistemi:Le sostanze chimiche presenti negli inibitori della corrosione potrebbero avere effetti dannosi sulla vita acquatica, come alterare l’equilibrio del pH o interferire con le funzioni biologiche naturali degli organismi.

Gestione e smaltimento corretti:Gli inibitori della corrosione devono essere gestiti secondo rigorosi protocolli di sicurezza e smaltiti attraverso adeguati impianti di gestione dei rifiuti che possano trattare l'acqua per rimuovere i contaminanti prima dello scarico.

Gestione delle risorse idriche:Gli operatori dovrebbero attuare strategie efficaci di gestione dell’acqua per ridurre il volume dell’acqua prodotta e riciclare o riutilizzare il più possibile, riducendo al minimo la necessità di acqua dolce e lo scarico di acqua trattata.

Tecnologie di riduzione chimica:L’impiego di tecnologie che riducono la quantità di additivi chimici necessari, come materiali e rivestimenti avanzati, può contribuire a ridurre l’impronta ambientale degli inibitori della corrosione.

Inibitori accettabili dal punto di vista ambientale:Studiare e utilizzare inibitori della corrosione progettati con sostanze chimiche rispettose dell'ambiente che comportano meno rischi per gli ecosistemi se rilasciati accidentalmente.

Monitoraggio e test regolari:Monitorare e testare regolarmente la contaminazione delle acque reflue, assicurandosi che soddisfino gli standard normativi prima di essere scaricate.

Formazione e sensibilizzazione:Fornire formazione al personale coinvolto nella manipolazione degli inibitori di corrosione per aumentare la consapevolezza dei potenziali rischi e dell'importanza di seguire le corrette procedure di manipolazione.

Collaborazione con Organi di regolamentazione:Lavorare a stretto contatto con le agenzie ambientali e rispettare le normative locali e gli standard internazionali per garantire che l'uso degli inibitori della corrosione rientri nei limiti ambientali accettabili.

Implementando queste misure, l’industria del petrolio e del gas può mitigare l’impatto ambientale degli inibitori della corrosione dei giacimenti petroliferi, pur proteggendo l’integrità delle risorse dei giacimenti.