Διάβρωση υδρόθειου στις βιομηχανίες πετρελαίου και φυσικού αερίου

Οι αγωγοί διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στον τομέα του πετρελαίου και του φυσικού αερίου διευκολύνοντας τη μεταφορά προϊόντων σε εγκαταστάσεις επεξεργασίας, αποθήκες αποθήκευσης και συγκροτήματα διυλιστηρίων. Δεδομένου ότι αυτοί οι αγωγοί μεταφέρουν πολύτιμες και επικίνδυνες ουσίες, οποιαδήποτε πιθανή αστοχία έχει σημαντικές οικονομικές και περιβαλλοντικές συνέπειες, συμπεριλαμβανομένου του κινδύνου καταστροφικών οικονομικών απωλειών και απειλών για την ανθρώπινη ζωή. Οι βλάβες μπορεί να προκύψουν από διάφορους παράγοντες, όπως διάβρωση (εξωτερική, εσωτερική και ρωγμή λόγω τάσης), μηχανικά ζητήματα (όπως σφάλματα υλικού, σχεδιασμού και κατασκευής), δραστηριότητες τρίτων (τυχαία ή σκόπιμα), λειτουργικά προβλήματα (δυσλειτουργίες, ανεπάρκειες, διαταραχές των συστημάτων προστασίας ή σφάλματα χειριστή) και φυσικά φαινόμενα (όπως κεραυνοί, πλημμύρες ή μετατοπίσεις εδάφους).

Η κατανομή των αστοχιών σε διάστημα 15 ετών (1990–2005) απεικονίζεται. Η διάβρωση είναι ο κύριος παράγοντας που συμβάλλει, καθώς ευθύνεται για το 46,6% των αστοχιών σε αγωγούς φυσικού αερίου και το 70,7% στους αγωγούς αργού πετρελαίου. Μια εκτίμηση του κόστους διάβρωσης που διενεργήθηκε από μια αξιόπιστη εταιρεία πετρελαίου και φυσικού αερίου αποκάλυψε ότι το οικονομικό έτος 2003, οι δαπάνες για τη διάβρωση ανήλθαν σε περίπου 900 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Το παγκόσμιο κόστος που αποδίδεται στη διάβρωση στον τομέα του πετρελαίου και του φυσικού αερίου ανέρχεται σε περίπου 60 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Μόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες, το τεκμηριωμένο κόστος που σχετίζεται με τη διάβρωση σε τέτοιες βιομηχανίες φτάνει τα 1,372 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ. Επιπλέον, λαμβάνοντας υπόψη την αυξανόμενη ζήτηση για ενέργεια που προέρχεται από πετρέλαιο και φυσικό αέριο και τις σχετικές ανησυχίες, τα παγκόσμια έξοδα διάβρωσης στον κλάδο αναμένεται να συνεχίσουν να αυξάνονται. Ως εκ τούτου, υπάρχει κρίσιμη ανάγκη για προληπτικές αξιολογήσεις κινδύνου που εξισορροπούν τη σχέση κόστους-αποτελεσματικότητας και ασφάλειας.

Η διασφάλιση της ακεραιότητας των αγωγών είναι πρωταρχικής σημασίας για την ασφαλή λειτουργία, τη διατήρηση του περιβάλλοντος και τη λειτουργικότητα των κύριων παραγωγικών στοιχείων. Η διάβρωση αποτελεί σοβαρή απειλή, τόσο εξωτερικά όσο και εσωτερικά. Η εξωτερική διάβρωση μπορεί να προκληθεί από παράγοντες όπως το οξυγόνο και το χλωρίδιο στο εξωτερικό περιβάλλον [6]. Αντίθετα, η εσωτερική διάβρωση μπορεί να προέρχεται από ουσίες όπως το υδρόθειο (H2S), το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) και τα οργανικά οξέα που υπάρχουν στο υγρό παραγωγής. Η μη ελεγχόμενη και ανεξέλεγκτη διάβρωση του αγωγού μπορεί να οδηγήσει σε διαρροές και καταστροφικές βλάβες. Η εσωτερική διάβρωση είναι μια σημαντική ανησυχία, αποτελώντας περίπου το 57,4% και το 24,8% των αστοχιών διάβρωσης σε αγωγούς αργού πετρελαίου και φυσικού αερίου, αντίστοιχα. Η αντιμετώπιση της εσωτερικής διάβρωσης είναι επιτακτική για τη διατήρηση της ακεραιότητας και της ασφάλειας της βιομηχανίας.

Στον τομέα του πετρελαίου και του φυσικού αερίου, η διάβρωση τυπικά κατηγοριοποιείται σε δύο κύριους τύπους: γλυκιά και ξινή διάβρωση, που επικρατεί σε περιβάλλοντα που χαρακτηρίζονται από αυξημένες μερικές πιέσεις H2S και CO2 (PH2S και PCO2). Αυτές οι συγκεκριμένες μορφές διάβρωσης αντιπροσωπεύουν σημαντικές προκλήσεις στον κλάδο. Η διάβρωση κατηγοριοποιείται περαιτέρω σε τρία συστήματα με βάση την αναλογία PCO2 προς PH2S: γλυκιά διάβρωση (PCO2/PH2S > 500), γλυκόξινη διάβρωση (PCO2/PH2S που κυμαίνεται από 20 έως 500) και ξινή διάβρωση (PCO2/PH2S

Οι κρίσιμοι παράγοντες που επηρεάζουν τη διάβρωση περιλαμβάνουν τα επίπεδα PH2S και PCO2, καθώς και τιμές θερμοκρασίας και pH. Αυτές οι μεταβλητές επηρεάζουν σημαντικά τη διάλυση των διαβρωτικών αερίων, επηρεάζοντας έτσι τον ρυθμό και τον μηχανισμό σχηματισμού προϊόντων διάβρωσης σε γλυκόξινα περιβάλλοντα. Η θερμοκρασία επιταχύνει τις χημικές αντιδράσεις και αυξάνει τη διαλυτότητα των αερίων, επηρεάζοντας τους ρυθμούς διάβρωσης. Τα επίπεδα pH καθορίζουν την περιβαλλοντική οξύτητα ή αλκαλικότητα, με χαμηλό pH που επιταχύνει τη διάβρωση και υψηλό pH που δυνητικά ενεργοποιεί εντοπισμένους μηχανισμούς διάβρωσης. Τα διαλυμένα αέρια CO2 και H2S παράγουν διαβρωτικά οξέα στο νερό, αντιδρώντας με μεταλλικές επιφάνειες για να σχηματίσουν λιγότερο προστατευτικές ενώσεις, επιταχύνοντας έτσι τη διάβρωση. Η γλυκιά διάβρωση συνήθως περιλαμβάνει τη δημιουργία ανθρακικών μετάλλων (MeCO3), ενώ η ξινή διάβρωση περιλαμβάνει διάφορους σχηματισμούς θειούχων μετάλλων.

Στον τομέα του πετρελαίου και του φυσικού αερίου, οι αστοχίες υλικών που προκύπτουν από τη διάβρωση τόσο σε ξινό όσο και σε γλυκό περιβάλλον θέτουν διάφορες προκλήσεις ασφάλειας, οικονομικές και περιβαλλοντικές. Το Σχήμα 2 δείχνει τη σχετική συμβολή διαφόρων μορφών αστοχιών διάβρωσης κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970. Η ξινή διάβρωση που προκαλείται από το H2S αναγνωρίζεται ως η κύρια αιτία δυσλειτουργιών που σχετίζονται με τη διάβρωση σε αυτόν τον κλάδο, με τον επιπολασμό της να κλιμακώνεται σταθερά με την πάροδο του χρόνου. Η προληπτική αντιμετώπιση της ξινής διάβρωσης και η θέσπιση προληπτικών μέτρων είναι επιτακτική ανάγκη για τη διαχείριση των σχετικών κινδύνων στις βιομηχανίες πετρελαίου.

Η διαχείριση και η επεξεργασία ουσιών που περιέχουν H2S συνιστούν σημαντικές προκλήσεις στον τομέα του πετρελαίου και του φυσικού αερίου. Η κατανόηση των περιπλοκών της διάβρωσης H2S είναι επιτακτική, καθώς αποτελεί σημαντική απειλή για τον εξοπλισμό και την υποδομή, αυξάνοντας τον κίνδυνο δομικής αστοχίας και πιθανών ατυχημάτων. Αυτός ο τύπος διάβρωσης μειώνει προφανώς τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού, απαιτώντας δαπανηρές προσπάθειες συντήρησης ή αντικατάστασης. Επιπλέον, εμποδίζει τη λειτουργική απόδοση, οδηγώντας σε μειωμένη απόδοση και αυξημένα επίπεδα κατανάλωσης ενέργειας.

Η κατανόηση και η αντιμετώπιση των προκλήσεων που θέτει η διάβρωση H2S σε τέτοιες βιομηχανίες αποφέρει αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα. Τα μέτρα ασφαλείας ενισχύονται με την πρόληψη βλαβών και τη συντήρηση του εξοπλισμού και μειώνεται η πιθανότητα ατυχημάτων και περιβαλλοντικών συνεπειών. Αυτή η στρατηγική παρατείνει επίσης τη διάρκεια ζωής του εξοπλισμού, μειώνοντας την ανάγκη για δαπανηρές αντικαταστάσεις και ελαχιστοποιώντας το χρόνο διακοπής που απαιτείται για τις επισκευές. Επιπλέον, βελτιώνει τη λειτουργική αποτελεσματικότητα διασφαλίζοντας αποτελεσματικές και συνεπείς διαδικασίες, μειώνοντας την κατανάλωση ενέργειας και ενισχύοντας την αξιοπιστία ροής.

Η διερεύνηση περιοχών για περαιτέρω έρευνα, συμπεριλαμβανομένων των προηγμένων τεχνολογιών επίστρωσης, νέων υλικών, ηλεκτροχημικών διεργασιών και αναδυόμενων τεχνολογιών, είναι απαραίτητη. Η ανάπτυξη καινοτόμων προσεγγίσεων, όπως τα συστήματα συνεχούς παρακολούθησης και η μοντελοποίηση πρόβλεψης, δείχνει τη δυνατότητα ενίσχυσης των προληπτικών μέτρων. Η εφαρμογή προηγμένης τεχνητής νοημοσύνης και προηγμένων αναλυτικών στοιχείων στη διαχείριση, την πρόβλεψη και τον έλεγχο της διάβρωσης είναι ένα αναδυόμενο πεδίο που αξίζει περαιτέρω εξερεύνηση.

Το τμήμα Έρευνας και Ανάπτυξης της Vigor ανέπτυξε με επιτυχία ένα νέο σύνθετο (fiberglass) βύσμα γέφυρας ανθεκτικό στο υδρόθειο. Έχει επιδείξει εξαιρετική απόδοση τόσο σε εργαστηριακές δοκιμές όσο και σε δοκιμές πεδίου πελατών. Η τεχνική ομάδα μας είναι πλήρως εξοπλισμένη για να προσαρμόσει και να παράγει αυτά τα βύσματα σύμφωνα με συγκεκριμένες απαιτήσεις του ιστότοπου. Για ερωτήσεις σχετικά με τις λύσεις βύσματος γέφυρας της Vigor, απευθυνθείτε στην ομάδα μας για προσαρμοσμένα προϊόντα και εξαιρετική ποιότητα υπηρεσιών.

Για περισσότερες πληροφορίες, μπορείτε να γράψετε στο γραμματοκιβώτιό μαςinfo@vigorpetroleum.com&marketing@vigordrilling.com