Corrosao na industria de petroleo

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CENTRO UNIVERSITÁRIO UNISOCIESC CURITIBA
Problemas de corrosão na industria
curitiba
30
2019
PAULO ENOS 
EXTRAÇÃO LÍQUIDO LÍQUIDO
Trabalho apresentado à disciplina de Corrosão, da Faculdade Sociesc de Curitiba. 
Orientador: Prof.Marilda.
curitiba
2019
SUMÁRIO
1.INTRODUÇÃO................................................................................................4
2.CORROSÃO NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO ..............................5 e 6
2.1 CORROSÃO EM COLUNAS DE PERFURAÇÃO............................6,7 e 8
2.2 FATORES QUE INFLUENCIAM A CORROÃO DAS COLUNAS EM MAR 8 e 9
3.CONCLUSÃO.................................................................................................9
4.REFERÊNCIAS..............................................................................................9
Introdução
A ind ústria quími ca surgi u no sécu lo X IX, e o contro le de processos químico s i ndus triai s e ra reali zado por eng enhei ros mecâni cos com conhe ci men tos e speci ali zad os em processos qu ími c os ou mes mo quími cos que p ensa vam em escala i ndus tria l . Mai s tarde, e sses profi ssi ona i s deram orige m ao at ual e nge nhe i ro q uími co. Junto com o s a va nço s na á rea da profi ssão, a i nd úst ri a sofre u um processo de a perfei çoamento com no vas descob erta s e af u ni lame nto do conhe ci men to . Um d os no mes i mporta ntes da E ng e nharia Q uími ca é estud i oso nor te-ameri ca no A rt hur D. Li t tle , q ue i ntrod uzi u a no ção de “Operações Uni tá rias” afim de estud ar mai s a f und o ca da etapa produti va de um si stema: um proce sso quími co p ode se r di vid i do e m pequenos blocos unitári os que rea li zam di fere ntes f unções e etapas prod uti vas. D entre ta ntos ramos da s Ope raçõ es U ni tári as , um d e gra nd e i mpo rtânci a são as operações de separação. As pri nci pai s são:  Se di mentação o u deca ntação;  Fi ltração;  Extração ;  C ri stali za ção;  C entri f uga ção;  D esti laçã o si mples e fracio nada. Se di mentação o u deca ntação; 
 Fi ltração; 
 Extração ; 
 C ri stali za ção; 
 C entri f uga ção; 
 D esti laçã o si mples e fracio nada.
Desde a pré-história, quando o homem aprendeu a trabalhar com os metais, ele vem lutando contra um problema sério: a corrosão! Ainda hoje a corrosão causa grandes transtornos nas mais variadas atividades e provocam muitos prejuízos materiais incluindo a própria segurança do homem. A corrosão pode ocasionar fraturas repentinas de partes criticas de equipamentos, causando acidentes que podem até resultar em perda de vidas. Mesmo em casa e em nossas atividades de rotina percebe-se o processo corrosivo em geladeiras, fogões, automóveis, entre outros. A corrosão pode ser definida como a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação física, química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. Sendo a corrosão, em geral, um processo espontâneo, está constantemente transformando os materiais metálicos de modo que a durabilidade e desempenho dos mesmos deixam de satisfazer os fins a que se destinam. A deterioração causada pela interação físicoquímica entre o material e o meio em que se encontra leva a alterações prejudiciais e indesejáveis, sofridas pelo material, tais como: desgaste, transformações químicas ou modificações estruturais, tornando o material inadequado para o uso. A corrosão causa grandes problemas nas mais variadas atividades, como por exemplo, nas indústrias química e petrolífera, nos meios de transportes aéreo, ferroviário, metroviário, marítimo, rodoviário e nos meios de comunicação, como sistemas de telecomunicações, na odontologia (restaurações metálicas, aparelhos de prótese), na medicina (ortopedia) e em obras de arte como monumentos e esculturas. O estudo dos processos de corrosão tem crescido bastante, pois cerca de metade das Frauches-Santos, falhas dos materiais tem sido atribuída a esse fenômeno. O conhecimento tanto dos princípios da corrosão quanto da proteção anticorrosiva se apresenta como um desafio no campo da engenharia de equipamentos. O fenômeno da corrosão é encarado como a destruição dos materiais metálicos e não metálicos em contato com o meio ou ambiente, devido a interações químicas e/ou mecânicas. Os custos diretos e, principalmente os indiretos atingem somas astronômicas.
Corrosão na indústria de petróleo
Os equipamentos em todas as etapas da produção do óleo e gás na indústria de petróleo (extração e operações de refino) e, no seu transporte e estocagem, sofrem ataques constantes da corrosão. A indústria de petróleo contém uma grande variedade de ambientes corrosivos e, alguns destes são exclusivos para essa indústria. A necessidade contínua de exploração e produção de petróleo e gás é implacável, apesar da disponibilidade de fontes renováveis de energia. A produção de óleo e gás envolve processos que tem de ser concebidos para minimizar a corrosão e seus consequentes custos.8 A corrosão que mais prejudica a indústria petrolífera é a eletroquímica, devido à influência dos constituintes do fluido de perfuração e da água de produção entre outros. Esses constituinte são os sais, os gases dissolvidos e micro-organismos, aliados a temperatura e pressão.9 A corrosão provocada pelo processamento do petróleo começou a receber a devida atenção no final dos anos 40 e início dos anos 50, devido à necessidade de refino dos petróleos com teor mais elevado de componentes ácidos o que resultou no aumento das perdas pelos processos corrosivos.10 Na produção de petróleo a presença de gases como o H2S e o CO2 causam como consequência aumento da acidez e a corrosão. À medida que a concentração desses gases aumenta, o pH diminui e a taxa de corrosão aumenta. Dentre os fatores que afetam a corrosão por gás ácido estão: 
a) a composição das fases (água, óleo e gás) presentes no sistema; 
b) a composição química da água produzida; 
c) a temperatura; 
d) a vazão 
e) a composição e condições das hastes que estruturam o poço.
 A preocupação com a corrosão por ácido sulfúrico tem aumentado na indústria de petróleo e gás por causa da recente política sobre a transformação de H2S e os diversos óxidos de enxofre produzidos durante a extração de petróleo e de sua refinação em ácido sulfúrico concentrado. Segundo a Agência Internacional de Energia (AIE), combustíveis fósseis, na forma de gás de petróleo e gás natural, correspondem a aproximadamente 60% da demanda global de energia. Atualmente, o desafio para todo o petróleo e gás natural é para atender às crescentes necessidades industriais sem alterações indutoras na estabilidade do clima global.12 Na etapa de extração, por exemplo, ocorre o processo de acidificação da matriz, para que os minerais presentes na formação rochosa sejam parcialmente dissolvidos, aumentando ou recuperando a permeabilidade da estrutura. As soluções ácidas utilizadas são geralmente de acido clorídrico ou fluorídrico. Tais soluções promovem o desgaste prematuro do revestimento de produção pelo ataque do ácido. 13,14 A perfuração offshore (perfuração no mar) apresenta muitos problemas de corrosão. A maior parte dos equipamentos atualmente utilizados na indústria de petróleo e gás offshore se aproxima rapidamente ao final de sua vida útil, e a possibilidade de falha do equipamento, sem aviso significativo, é alta. Vazamentos de óleo e falhas de equipamentos recentemente têm demonstrado esse perigo. Vários fatores contribuem para esses incidentes, incluindo erros humanos, falta de conhecimentos avançados e efeitos de corrosão. Geralmente, o envelhecimento é um fator limitante da vida dominante para qualquer estrutura, e a corrosão é uma das características mais graves do envelhecimento. É bem sabido que a corrosão é um processo muito complexo, particularmente em ambientes marinhos, onde ele é significativamenteafetado por muitos fatores ambientais, materiais e pela alta salinidade. Podem ocorrer problemas de corrosão em numerosos subsistemas dentro do mar em um sistema de produção de óleo e gás, incluindo os tubos de óleo.15 O dióxido de carbono dissolvido na água forma o ácido carbônico (H2CO3), reduzindo o pH. Embora não seja tão corrosivo quanto o oxigênio, leva a corrosão através da formação de pites. Nos últimos anos, tem sido reconhecido como um dos mais importantes agentes corrosivos, especialmente em operações em que o gás é o material de alimentação, ou de matérias-primas.9 A água está presente em óleos brutos, e sua remoção completa é muito difícil onde atua como um eletrólito causando a corrosão. Além disso, tende a hidrolisar outros compostos, particularmente cloretos, causando o aumento da acidez.
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Corrosão em colunas de perfuração
As colunas de perfuração são equipamentos necessários para a exploração de petróleo. O objetivo fundamental da coluna de perfuração é transmitir torque com o fluido necessário para a perfuração. As principais funções de uma coluna de perfuração são: aplicar peso sobre a broca, transmitir a rotação para a broca, conduzir o fluido de perfuração, manter o poço calibrado e garantir a inclinação e a direção do poço. Este equipamento é importante, pois fixa toda a parte estruturando equipamentos que são utilizados para a extração do óleo. A coluna de perfuração é a responsável direta por todo este processo de exploração e consta dos seguintes componentes principais: Comandos: são elementos tubulares fabricados em aço forjado, suas principais funções são fornecer peso sobre a broca e prover rigidez à coluna, permitindo melhor controle da trajetória do poço; Tubos pesados: são elementos tubulares de aço forjado e usinados que têm como função principal promover uma transição de rigidez entre os comandos e os tubos de perfuração, diminuindo a possibilidade de falha por fadiga; Tubos de perfuração: são tubos de aço sem costura, tratados internamente com aplicação de resinas para diminuição do desgaste interno e corrosão, possuindo nas suas extremidades as conexões cônicas conhecidas como tool joints, que são soldadas no seu corpo (CARDOSO, 2012). 
 Pode-se perceber que a maioria dos equipamentos que são utilizados para dar a sustentação de toda a parte estrutural da coluna de perfuração é fabricada de aço. E o aço, com o passar do tempo vai sofrendo degradações em sua forma física, e esses desgastes são dados por um processo químico muito conhecido como corrosão. A corrosão nada mais é, do que a destruição total, parcial, superficial ou estrutural de determinado material causado pela ação do meio em que se encontra. “Corrosão, em geral, um processo espontâneo, está constantemente transformando os materiais Ciências exatas e tecnológicas | Maceió | v. 3 | n.1 | p. 65-74 | Novembro 2015 | periodicos.set.edu.br Cadernos de Graduação | 69 metálicos de modo que a durabilidade e desempenho dos mesmos deixam de satisfazer os fins a que se destinam” (GENTIL, 2007, p. 01).
 Normalmente, na indústria de perfuração de poços de petróleo, o processo de corrosão nos equipamentos se dá pela presença de ácidos no meio em que se encontram, podemos citar H2 S que é um dos principais ácidos que ocasiona a corrosão do aço utilizado. Outros fatores também influenciam na ocorrência do ataque corrosivo como a relação óleo/gás, o teor de cloretos existentes, pH, presença de oxigênio que são materiais que se encontram na composição da lama de perfuração (FERREIRA, 2011). 
A presença de H2 S na lama de perfuração é extremamente prejudicial, pois, a existência de compostos de enxofre (H2 S, que pode ser dissolvido em HS- e S2-), reduz a cinética de recombinação gasosa e, consequentemente, favorece a entrada de hidrogênio para o metal. Para materiais que trabalham em ambientes contendo H2 S, é também fundamental que o pH seja elevado para valores ≥ 10,5, pois neste valor o H2 S é neutralizado a sulfeto de sódio (Na2 S), diminuindo assim o problema da ruptura por tensão (GENTIL, 2007). 
A presença unicamente da água na lama de perfuração aumenta a condutividade do meio, favorecendo a atuação dos íons corrosivos. Assim é recomendável a utilização sempre de lama com óleo, de maneira a minimizar a condutividade do meio. E a presença de cloretos em alta concentração diminui a resistência ao ataque corrosivo do tipo localizado por pites em aço. Os quatro fatores acima discutidos, presentes na lama de perfuração, aliados a presença de inclusões de sulfetos, contribuíram para a formação de pites que aceleram o ataque corrosivo.
Fatores que influenciam a corrosão das colunas em mar
A corrosão é uma das principais causas de falhas em equipamentos e tubulações de plataformas de produção de petróleo. Essas falhas prejudicam o processo, atrasam o cronograma operacional de produção, geram altos custos de manutenção, além de gerar riscos à saúde e ao meio ambiente. Devido ao fato de que a maioria dos equipamentos, tubulações e dutos das plataformas de produção são constituídas de aço (em geral, aço carbono), a indústria de exploração de petróleo estará sempre convivendo com os processos corrosivos
Quando se passou a se perfurar em alto mar, notou-se que existiam alguns fatores que poderiam ser causa de desgaste nos equipamentos. Um desses desgastes é a água do mar que é uma solução salina uniforme, consistindo de cloreto de sódio e magnésio dissolvidos em água. Quando presente em uma solução de 0,5M de cloreto de sódio. A solução de cloreto de sódio nesta concentração tem um pico de corrosividade mais agressivo sobre o aço do que concentrações mais altas e mais baixas (GENTIL, 2007). 
Aços carbono e outros aços de baixa liga apresentam taxas de corrosão em curto prazo de 130 mm/ano, quando completamente submersos em água do mar. Em longo prazo (em torno de 10 anos) esta taxa é reduzida. Não há variações significativas das taxas de corrosão em função do método de fabricação do aço ou de pequenas adições de elementos de liga como cobre ou cromo (THOMAS, 2004). 
O aumento da velocidade da água em geral aumenta a taxa de corrosão. Para águas paradas a taxa de corrosão para aços carbono fica em torno de 70 mm/ano, para períodos de imersão entre cinco e dez anos. Para águas fluindo em baixa velocidade a taxa de corrosão para aços carbono é de aproximadamente 95 mm/ano. Para velocidades mais altas a taxa chega a 380 mm/ano. Para aço com pequena adição de cobre, a taxa em água com alta velocidade é somente 120 mm/ano, o que aponta para um efeito favorável do cobre (THOMAS, 2004).
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CONCLUSÃO
Conclue se que a corrosão em altor mar é muito violenta devido ao seu ambiente e a indústria petrolífera tem sofrido prejuízos enormes com este tipo de problema, em questão de custos os valores se tornam astronômicos.Mas com o avanço da tecnologia já existem varias soluções e ações contra este tipo de problema, neste caso a corrosão só se consegue combater mas nunca terá fim.
REFERÊNCIAs
CORROSÃO: COLUNAS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO. Disponível em:< <http:// Ciências exatas e tecnológicas | Maceió | v. 3 | n.1 | p. 65-74 | Novembro 2015 | periodicos.set.edu.br>
 Acessado em 29 de NOVEMBRO de 2019.
A Corrosão e os Agentes Anticorrosivos http:// < Frauches-Santos, C.; Albuquerque, M. A.; Oliveira, M. C. C.; Echevarria, A. Rev. Virtual Quim., 2014, 6 (2), 293-309. Data de publicação na Web: 20 de dezembro de 2013
Acessado em 29 de NOVEMBRO de 2019.