Maracaibo, Julio de 2011

Profa. Marianela Fernández

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

CENTRO DE ESTUDIOS DE CORROSIÓN

CEC-LUZ

Introducción a la corrosión

Tipos de corrosión

Perforación y extracción de crudo y/o gas

Introducción a la corrosión en la Industria

Petrolera• Corrosión por CO2

• Corrosión por H2S

• Corrosión Microbiológica

Patrones de Flujo• Tuberías Horizontales

• Tuberías Verticales

Métodos de Control de Corrosión• Inhibidores

• Deshidratación

• Endulzamiento

Técnicas de Monitoreo de Corrosión• Electroquímicas

• No Electroquímicas

Normas y prácticas recomendadas

“Oxidación destructiva de un metal o

aleación por el medio al cual se encuentra

expuesto”

Fallas CatastróficasExplosión de una tubería de 30” de diámetro

que transportaba gas natural, y que se

mantuvo ardiendo por mas de 55 minutos, en

Nuevo México, Estados Unidos, en agosto de

2000.

Muertes: 12 personas

3 vehículos destrozados y serios daños a

otras tuberías de gas adyacentes.

Pérdidas: Aproximadamente $1000000.

Causa: Reducción significativa del

espesor de la tubería por corrosión

interna.

Fallas Catastróficas

Fallas Catastróficas

Ánodo

Cátodo

Metal (conductor electrónico)

Electrolito (conductor iónico)

Los electrones generados en el ánodo son llevados

a la zona catódica a través del conductor

metálico.

Ánodo CátodoElectrolito

Transferencia de e-

M(s) Mn+ + ne-

Al Al+3 + 3e- Fe → Fe+2 + 2e-

Los iones metálicos, o otras especies reactivas o iones son

llevados desde el ánodo al cátodo a través del conductor

electrolítico.

Los electrolitos son comúnmente líquidos pero pueden sersólidos también.

Mientras más iones tenga el electrolito mayor es su

conductividad, por cual el electrolito transporta rápidamente

los iones provenientes del ánodo.

Cuál es el electrolito en la industria del gas y/o crudo???

Ánodo CátodoElectrolito

M+ →

Existen dos tipos de iones: los aniones y los cationes. Los aniones están cargados negativamente y se mueven hacia el ánodo

donde son oxidados.

Los cationes están cargados positivamente y se mueven hacia el cátodo

donde son reducidos

Cuales son cationes y cuales aniones???

Fe+2; OH- ; H+

La corrosión ocurre porque el metal busca un estado de

menor energía.

Esta tendencia es dada por el cambio de Energía libre de

Gibbs (DG).

Si este cambio de energía de Gibbs es negativo como

resultado de un proceso o reacción, entonces el resultado del

proceso o producto de la reacción será de menor energía.

Por lo tanto el producto es más estable y el proceso esenergéticamente posible.

Si el cambio de energía de Gibbs es positivo, entonces la

reacción no toma lugar espontáneamente.

El potencial del electrodo esta relacionado con la tendencia

a la corrosión de metales y aleaciones en un electrolito

El potencial de corrosión de un electrodo simple no puede sermedido.

Solo la diferencia de potencial de dos electrodos puede ser

medida.

El potencial de corrosión de un electrodo es medido

utilizando otro electrodo llamado electrodo de referencia.

Electrodo de Calomel Saturado

Electrodo de Plata/Cloruro de Plata

Electrodo de Cobre/Sulfato de Cobre

Potenciales de electrodos de referencia comunes vs. el Electrodo

Estándar de Hidrógeno (ESH)

E+ 0.316

+0.266

+0.242

0.0

-0.800

Cu/CuSO4 (saturado)

Ag/AgCl (saturado)

Calomel saturado (SCE)

Elecrodo Estándar de

Hidrógeno (SHE)

Zn/Zn+2

+

-

Para determinar el potencial de un metal en el cual los

reactantes tienen una actividad diferente a la unidad. La

ecuación de Nernst se expresa de la siguiente manera:

Oxid

d

a

a

nF

RTEE Reln

AC EEFEM

POTENCIAL DEL ELECTRODO

ESTÁNDAR(En V y a 25 °C)

K → K+ + 1 e-

Mg → Mg+2 + 2 e-

Al → Al+3 + 3 e-

Zn → Zn+2 + 2 e-

Cr → Cr+3 + 3 e-

Fe → Fe+2 + 2 e-

Cd → Cd+2 + 2 e-

Ti → Ti+ + e-

Co → Co+2 + 2 e-

Ni → Ni+2 + 2 e-

Pb → Pb+2 + 2 e-

H2 → 2 H+ + 2 e-

Cu → Cu+2 + 2 e-

Ag → Ag+ + e-

Pt → Pt+2 + 2 e-

Au → Au+3 + 3 e-

-2.93

-2.37-1.66-0.76-0.74-0.44-0.40

-0.34-0.28-0.25-0.130.000.34

0.801.201.50

REACCIÓN DEL ELECTRODO

Magnesio

Aleaciones de magnesio

Zinc

Acero galvanizado

Aluminio 1100

Aluminio 6053

Cadmio

Aluminio 2024 (4.5 Cu, 1.5 Mg, 0.6 Mn)

Acero dúctil

Hierro forjado

Hierro fundido

Acero inoxidable 13% Cromo, tipo 410 (activo)

Acero inoxidable 18-8, tipo 304 (activo)

Acero inoxidable 18-12-3, tipo 316 (activo)

Soldadura plomo estaño

Plomo

Estaño

Bronce

Manganeso

Bronce naval

Niquel (activo)

Bronce amarillo

Laton estañoso

Bronce aluminio

Bronce rojo

Cobre

Bronce silicio

Níquel (pasivo)

Aleación 76Ni, 16Cr, 7Fe (pasivo)

Acero inoxidable 13%Cromo, tipo 410 (pasivo)

Titanio

Acero inoxidable tipo 304 (pasivo)

Acero inoxidable 18-12-3, tipo 316 (pasivo)

Plata

Grafito

Oro

Platino

ACTIVO

NOBLE

ASTM G71 Guía para conducir

y evaluar Series Galvánicas

ASTM G82 Guía paradesarrollar Series Galvánicas

El potencial da una indicación de la

tendencia de los metales a corroerse

pero no provee información de la

reacción de la velocidad de corrosión.

La velocidad de corrosión esproporcional a la velocidad de los

electrones transferidos entre el electrodo

y el electrolito.

La velocidad de los electrones

transferidos se conoce como corriente

(I).

La cantidad de corriente por unidad deárea superficial es la densidad de

corriente (i)

H+

H+

H+

H+

Cinc Metálico

Zn+2

e- e-

Zn+2

H2

HCl

Los crudos de petróleo son una mezcla compleja de compuestos orgánicos,

moléculas de hidrocarburos en su mayoría que contienen de 1 a 60 átomos de

carbono. Las propiedades de estos hidrocarburos dependen del número y de la

disposición de los átomos de carbono e hidrógeno en sus moléculas.

Los hidrocarburos contienen compuestos de azufre, nitrógeno y oxígeno, junto

con trazas de metales y otros elementos. Se cree que el petróleo y el gas natural

se formaron a lo largo de millones de años por la descomposición de la

vegetación y de organismos marinos, comprimidos bajo el peso de la

sedimentación.

Hasta C4: Gases C5 –C19: Líquidos # C> C20: Sólidos

Metano Etano Propano Butano

Durante el pasado mes de Enero de 2011,

el presidente de Petróleos de Venezuela

(PDVSA), Rafael Ramirez, anunció que

Venezuela se encontraba en posición de

certificar una nueva cifra para las

reservas probadas de petróleo hasta el 31

de Diciembre de 2010. Este 14 de febrero

de 2011 fue publicada en la GacetaOficial número 39.615 la incorporación

de 86.411.289 BN de petróleo a lasreservas probadas de Venezuela, las

cuales con esta incorporación ascienden

a 296 mil 500 millones de barriles, lo quesupera los 264 mil 500 barriles de petróleo

de reservas probadas que posee Arabia

Saudita y convierte a Venezuela en el

primer país con reservas de petróleo del

Mundo.

El gas natural es un combustible que se

obtiene de rocas porosas del interior de

la corteza terrestre y se encuentra

mezclado con el petróleo crudo cerca

de los yacimientos. Como se trata de un

gas, puede encontrarse sólo en

yacimientos separados. La manera más

común en que se encuentra este

combustible es atrapado entre el

petróleo y una capa rocosa

impermeable. En condiciones de alta

presión se mezcla o disuelve aceite

crudo.

El gas natural arrastra desde los

yacimientos componentes indeseables

como son: el ácido sulfhídrico (H2S),

dióxido de carbono (CO2) y agua en

fase gaseosa, por lo que se dice que el

gas que se recibe es un gas húmedo,

amargo e hidratado; amargo por los

componentes ácidos que contiene,

húmedo por la presencia de

hidrocarburos líquidos e hidratado por la

presencia de agua que arrastra desde

los yacimientos.

POZOS DE EXPLORACIÓN. Después del análisis

de los datos geológicos y de las prospecciones

geofísicas se perforan pozos de exploración, en

tierra firme o en el mar. Los pozos de este tipo

que se perforan en zonas donde no se había

encontrado antes petróleo ni gas

Pozos de delimitación” o “de valoración”,

se perforan para determinar los límites de un

yacimiento después del descubrimiento, o para

buscar nuevas formaciones que contengan

petróleo o gas, situadas cerca o debajo de las

que ya se sabe que contienen el producto. A un

pozo donde no se encuentra petróleo ni gas, o

sólo en cantidades demasiado escasas para

una producción económica, se le llama “pozo

seco”.

Pozos de desarrollo. Después de un descubrimiento se determina de

forma aproximada la extensión del yacimiento mediante una serie

de pozos de delimitación o de valoración. Acto seguido se perforan

pozos de desarrollo para producir gas y petróleo, cuyo número

depende de la definición esperada del nuevo yacimiento, tanto en

tamaño como en productividad.

Pozos mermados o casi

agotados. Son los que

producen menos de diez

barriles de petróleo diarios en

un yacimiento.

Pozos de múltiples zonas.

Cuando se descubren

múltiples formaciones

productivas al perforar un solo

pozo, puede introducirse una

columna de tubos en un

mismo pozo para cada una

de las formaciones.

Pozos de inyección. Bombean aire, agua, gas o productos

químicos a los yacimientos de los campos de producción,

ya sea para mantener la presión o para desplazar el

petróleo hacia pozos de producción mediante fuerza

hidráulica o un aumento de la presión.

Pozos de servicio. Son los que se utilizan para operaciones

de pesca de tubos o accesorios y operaciones con cable

de acero, colocación de obturadores o tapones, o

retirada y rehabilitación. Asimismo se perforan para la

evacuación subterránea del agua salada que se separa

del crudo y el gas.

Torre

Tubería de perforación.

Cabrestante de grancapacidad para bajar y subir latubería de perforación.

Mesa o Plataforma que hacegirar la tubería y la barrena,

Mezcladora y una Bomba deLodos.

Motor para el accionamientode la plataforma giratoria y elcabrestante.

Equipo de perforación en México

ACTIVIDADES ASOCIADAS A LA PRODUCCIÓN DE CRUDO

Perforación

Cementación

Completación

Perforación por percusión o con

cable. El método de perforación

más antiguo es el que se realiza

por percusión o con cable. Es un

método lento y de profundidad

limitada, que rara vez se utiliza. Se

basa en triturar la roca elevando y

dejando caer una pesada barrena

cincel con vástago sujeta al

extremo de un cable. Cada cierto

tiempo se extrae la barrena y los

fragmentos de roca triturada se

suspenden en agua y se eliminan

sacándolos a la superficie

mediante lavado a presión o

bombeo

Perforación rotativa. La perforación rotativa es el método más

común y se utiliza para perforar pozos tanto de exploración

como de producción, hasta profundidades superiores a 7.000 m.

Para abrir los pozos de exploración y de producción se utilizan

perforadoras rotativas móviles y flotantes, semipesadas y

pesadas. El equipo de perforación rotativa se monta sobre una

plataforma de perforación con una torre de 30 a 40 m de altura,

y comprende una plataforma giratoria, motor, mezcladora de

lodo y bomba de inyección, un cabrestante o malacate con

cable metálico, y numerosos tubos, de 27 m de longitud cada

uno aproximadamente. La plataforma hace girar un vástago de

transmisión cuadrado conectado a la tubería de perforación. La

tubería de perforación gira a una velocidad de entre 40 y 250

rpm y hace girar una barrena de fricción de bordes cortantes

fijos, tipo cincel, o una barrena de rodillos con cuchillas rotativas

de dientes endurecidos.

Perforación rotativa.

Perforación rotopercutante. La perforación

rotopercutante, o por rotación y percusión, es

un método combinado en el que una barrena

rotativa utiliza un líquido hidráulico circulante

para accionar un mecanismo tipo martillo,

creando así una serie de rápidos golpes de

percusión que permiten que la barrena perfore

y simultáneamente triture la tierra.

Electroperforación y turboperforación. La mayoría de las

plataformas giratorias, cabrestantes y bombas de los

equipos de perforación pesados suelen ser accionados

por motores eléctricos o turbinas, lo que permite mayor

flexibilidad en las operaciones y la perforación

telecontrolada. La electroperforación y la

turboperforación son nuevos métodos que proporcionan

a la barrena una potencia más directa al conectar el

motor de perforación justo por encima de la barrena, en

el fondo del agujero.

Perforación direccional. La perforación direccional es una

técnica de perforación rotativa que guía la columna deperforación siguiendo una trayectoria curva a medida

que el agujero se hace más profundo. Este método se

utiliza para llegar hasta yacimientos que son innacesibles

mediante la perforación vertical. Asimismo reduce loscostes, ya que permite perforar varios pozos en distintas

direcciones desde una sola plataforma. Este mayor

alcance de perforación permite penetrar en yacimientos

submarinos desde la costa. Muchos de estos métodos sonposibles gracias al empleo de ordenadores para guiar

perforadoras automáticas y tubería flexible (espiral), quese sube y baja sin tener que conectar y desconectar

secciones.

El revestimento es una tubería pesada de acero especial

que reviste el agujero del pozo. Se utiliza para evitar el

derrumbe de las paredes del agujero de la perforación y

proteger los estratos de agua dulce previniendo fugas del

flujo de retorno de lodo durante las operaciones de

perforación. El revestimiento sella también las arenas

impregnadas de agua y las zonas de gas a alta presión.

Inicialmente se utiliza cerca de la superficie y se cementa

para guiar la tubería de perforación. Para ello se bombea

una lechada de cemento a la tubería y se la fuerza a subir

por el espacio comprendido entre el revestimiento y las

paredes del pozo.

La completación de un pozo puede definirse como el

conjunto de operaciones realizadas desde la corrida y

cementación del revestidor de producción hasta el

momento en el cual el pozo comienza a producir los fluidos

de la formación de manera eficiente.

El objetivo principal de la completación consiste en dotar al

pozo de los dispositivos necesarios y adecuados para

ponerlo a producir de forma óptima, confiable y

económica.

Perforación

Cementación

Completación

Cementación

Perforación

OPERACIÓN

DE UN POZO

Perforación

Cementación

Completación

OPERACIÓN

DE UN POZO

Perforación

Cementación

Completación

Perforación

Cementación

Completación

Cañoneo

Puesta en producción

MUCHAS GRACIAS

POR SU ATENCIÓN…