Vätesulfidkorrosion i olje- och gasindustrin

Rörledningar spelar en avgörande roll i olje- och gassektorn genom att underlätta transporten av produkter till behandlingsanläggningar, lagringsdepåer och raffinaderikomplex. Med tanke på att dessa rörledningar transporterar värdefulla och farliga ämnen, medför alla potentiella fel betydande ekonomiska och miljömässiga konsekvenser, inklusive risken för katastrofala ekonomiska förluster och hot mot människoliv. Fel kan uppstå från olika faktorer, inklusive korrosion (extern, inre och spänningssprickor), mekaniska problem (såsom material-, design- och konstruktionsfel), tredjepartsaktiviteter (oavsiktlig eller avsiktlig), driftsproblem (fel, brister, störningar i skyddssystem, eller operatörsfel) och naturfenomen (som blixtnedslag, översvämningar eller landförskjutningar).

Fördelningen av misslyckanden över 15 år (1990–2005) illustreras. Korrosion är den främsta bidragande faktorn och står för 46,6 % av haverierna i naturgasledningar och 70,7 % i råoljeledningar. En bedömning av korrosionskostnaden utförd av ett välrenommerat olje- och gasbolag visade att utgifterna för korrosion under räkenskapsåret 2003 uppgick till cirka 900 miljoner USD. Den globala kostnaden för korrosion i olje- och gassektorn uppgår till cirka 60 miljarder USD. Bara i USA når de dokumenterade korrosionsrelaterade kostnaderna i sådana industrier 1,372 miljarder USD. Dessutom, med tanke på den ökande efterfrågan på energi från olja och gas och de tillhörande problem, förväntas de globala korrosionskostnaderna inom industrin fortsätta att öka. Det finns därför ett kritiskt behov av proaktiva riskbedömningar som balanserar kostnadseffektivitet och säkerhet.

Att säkerställa rörledningarnas integritet är av största vikt för säker drift, miljöskydd och funktionaliteten hos stora produktionstillgångar. Korrosion utgör ett allvarligt hot, både externt och internt. Yttre korrosion kan bero på faktorer som syre och klorid i den yttre miljön [6]. Däremot kan inre korrosion härröra från ämnen som svavelväte (H2S), koldioxid (CO2) och organiska syror som finns i produktionsvätskan. Oövervakad och okontrollerad rörledningskorrosion kan leda till läckor och katastrofala fel. Intern korrosion har varit ett betydande problem, och utgör cirka 57,4 % och 24,8 % av korrosionsfel i råolja respektive naturgasledningar . Att åtgärda intern korrosion är absolut nödvändigt för att upprätthålla industrins integritet och säkerhet.

Inom olje- och gassektorn kategoriseras korrosion typiskt i två primära typer: söt och sur korrosion, utbredd i miljöer som kännetecknas av förhöjda partialtryck av H2S och CO2 (PH2S och PCO2). Dessa speciella former av korrosion representerar betydande utmaningar inom branschen. Korrosion kategoriseras vidare i tre regimer baserat på förhållandet mellan PCO2 och PH2S: söt korrosion (PCO2/PH2S > 500), söt-sur korrosion (PCO2/PH2S från 20 till 500) och sur korrosion (PCO2/PH2S

Kritiska faktorer som påverkar korrosion inkluderar PH2S- och PCO2-nivåer samt temperatur- och pH-värden. Dessa variabler påverkar avsevärt upplösningen av korrosiva gaser och påverkar därigenom hastigheten och mekanismen för bildning av korrosionsprodukter i söta och sura miljöer. Temperaturen påskyndar kemiska reaktioner och ökar gasens löslighet, vilket påverkar korrosionshastigheten. pH-nivåer bestämmer miljöns surhet eller alkalinitet, med lågt pH som accelererar korrosion och högt pH som potentiellt kan utlösa lokala korrosionsmekanismer. Upplösta CO2- och H2S-gaser genererar frätande syror i vatten, som reagerar med metallytor för att bilda mindre skyddande föreningar, vilket påskyndar korrosion. Söt korrosion involverar vanligtvis skapandet av metallkarbonater (MeCO3), medan sur korrosion involverar olika metallsulfidformationer.

Inom olje- och gassektorn innebär materialfel till följd av korrosion i både sura och söta miljöer olika säkerhets-, ekonomiska och miljömässiga utmaningar. Figur 2 visar det relativa bidraget från olika former av korrosionsbrott under 1970-talet. Sur korrosion inducerad av H2S identifieras som den primära orsaken till korrosionsrelaterade fel i denna industri, med dess förekomst som stadigt eskalerar över tiden. Att proaktivt ta itu med sur korrosion och vidta förebyggande åtgärder är absolut nödvändiga för att hantera riskerna i petroleumindustrin.

Hantering och bearbetning av ämnen som innehåller H2S utgör betydande utmaningar inom olje- och gassektorn. Att förstå krångligheterna med H2S-korrosion är absolut nödvändigt, eftersom det utgör ett betydande hot mot utrustning och infrastruktur, vilket ökar risken för strukturella fel och potentiella olyckor. Denna typ av korrosion minskar uppenbarligen utrustningens livslängd, vilket kräver kostsamt underhåll eller utbyte. Dessutom försvårar det operativ effektivitet, vilket leder till minskad effekt och ökad energiförbrukning.

Att förstå och ta itu med de utmaningar som H2S-korrosion utgör inom sådana industrier ger märkbara fördelar. Säkerhetsåtgärderna stärks genom att förebygga haverier och underhålla utrustning och möjligheten för olyckor och miljökonsekvenser minskar. Denna strategi förlänger också utrustningens livslängd, minskar behovet av dyra byten och minimerar stilleståndstiden som krävs för reparationer. Dessutom förbättrar den operativ effektivitet genom att garantera effektiva och konsekventa procedurer, minska energiförbrukningen och förstärka flödessäkerheten.

Att utforska områden för vidare undersökning, inklusive avancerad beläggningsteknik, nya material, elektrokemiska processer och framväxande teknologier, är avgörande. Utvecklingen av innovativa tillvägagångssätt, såsom system för kontinuerlig övervakning och prediktiv modellering, visar på potentialen att förbättra försiktighetsåtgärderna. Att tillämpa avancerad artificiell intelligens och avancerad analys i hantering, förutsägelse och kontroll av korrosion är ett framväxande område som förtjänar ytterligare utforskning.

Vigors FoU-avdelning har framgångsrikt utvecklat en ny komposit (glasfiber) bryggplugg som är resistent mot vätesulfid. Den har visat utmärkt prestanda i både labbtester och fältförsök hos kunder. Vårt tekniska team är fullt utrustat för att skräddarsy och producera dessa pluggar enligt specifika platskrav. För frågor om Vigors bryggpluggslösningar, kontakta vårt team för skräddarsydda produkter och exceptionell servicekvalitet.

För mer information kan du skriva till vår brevlådainfo@vigorpetroleum.com&marketing@vigordrilling.com