Predicción de la velocidad de corrosión interna en la sección de recolección de líquidos en tanques separadores horizontales

Abstract

RESUMEN: La explotación de los yacimientos de petróleo producen mezclas gas -crudo- agua, estas mezclas se separan en equipos llamados Tanques Separadores (TS). Un problema importante de la separación de esa mezcla en los TS es la presencia de compuestos agresivos como el CO2 y H2S los cuales causan corrosión a las paredes de los TS y también en las tuberías y a los equipos utilizados en los siguientes procesos de refinación del crudo. A fin de asegurar la integridad de lo TS, y puesto que el monitoreo continuo de la corrosión en las paredes del tanque puede ser caro y difícil, la predicción de la velocidad de corrosión en la parte interna inferior ó la Sección de Recolección de líquidos (SRL) es necesaria ya que permite mantener la continuidad de los procesos, al prevenir fallas tanto en estos equipos como en los utilizados en las etapas posteriores de la refinación del crudo.

En este trabajo se obtuvieron modelos de predicción de la velocidad de corrosión (Vc) interna en la SRL de los TS partir de los resultados experimentales de evaluar la Vc en el acero SA-516-G70, comúnmente utilizado en la fabricación de los TS.

La Vc se determinó con y sin productos de corrosión (Cpc y Spc) por la técnica electroquímica de Resistencia a la Polarización Rp, en función de la temperatura (T), del pH y de los contenidos de CO2 y H2S en medios simulados con dos salmueras diferentes: NACE-ID-182 y NACE-ID-196 con y sin oxígeno, O2, considerando las condiciones de operación de los TS.

En pruebas preliminares se determinó el efecto de la T y del pH por separado, así como el efecto de los productos de corrosión en las muestras metálicas y del O2 en el medio.

Se obtuvieron tres modelos de predicción de la Vc, uno en función de la T y del pH simultáneamente, en muestras Spc, en medios con y sin O2; otro modelo en función de la T y la presión de CO2, en un medio sin O2 usando muestras con productos de corrosión (Cpc), y finalmente un modelo en función de la T, la presión de CO2 y de H2S simultáneamente, en muestras Cpc, en un medio sin O2.

La validación de los modelos se realizó por comparación con modelos reportados en la literatura, modelos predictivos comerciales y datos obtenidos de equipos en servicio.

Los resultados mostraron un acercamiento estadístico significativo a los valores experimentales, concluyéndose que la metodología es aplicable para la obtención de los modelos señalados incluso para otros sistemas como son ductos. ABSTRACT: Oil fields produce water-crude-gas mixtures that are further separated in equipments called Tank Separators. An important problem of the separation of those mixtures in such equipments is the presence of aggressive compounds that may corrode the equipments employed in the crude refining process such as CO2 and H2S, which can cause corrosion in the tank wall, and also in the pipes and equipment used in the downstream processes. In order to accurately assess the integrity of separating tanks and since the continuous corrosion monitoring of the tank walls can be difficult and expensive, the prediction of the corrosion rate in their Liquid Collection Section is necessary, since allows the continuity of the processes by preventing failures in these equipments as well as those ones employed in further steps of the crude refining. In this work several predicting models of the internal corrosion rate of the liquid gathering section of Separator Tanks were obtained, based on experimental rates of corrosion in SA-516-G70 steel, commonly employed in manufacturing tank separators. This corrosion rate was determined with and without corrosion products using the Resistance to the Polarization electrochemical technique, as a function of the variables: temperature, pH and content of CO2 and H2S in simulated media: NACE-ID-182 and NACE-ID-196 two different brines, with and without oxygen, taking also into account the operating conditions of the separator tanks. Preliminary tests determined the effect of temperature and pH separately, in addition to the effect of the presence of corrosion products in metallic samples and O2 in the medium. Three predictive corrosion rate models were obtained, one as a simultaneous function of temperature and pH in samples without corrosion products, in media both with and without O2; another one as a function of temperature, CO2 partial pressure in absence of O2, using samples with corrosion products, and finally a model as a function of temperature and CO2 pressure and H2S simultaneously, in samples with corrosion products in a medium without O2. The validation of models was done by comparison with previous models reported in the literature. They were compared too with commercial predictive models and data obtained from equipment in service. Results showed a significant statistical approach to experimental values bringing up the conclusion that this methodology is applicable to obtaining the described models even with other systems as ducts.