1Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

April 20, 2023

Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

Fabian Benedetto - Tenaris

Sandro M. Nicolino - Tenaris

2Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

April 20, 2023

Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

3Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

April 20, 2023

Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

4Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

April 20, 2023

Introducción

• La actividad actual de la industria del Petróleo y el Gas requiere de maximizar la producción para lo cual es necesario estimular la producción mediante trabajos de inyección de soluciones ácidas, las cuales afectan en algunos casos de manera muy severa a los tubulares del pozo.

•En este trabajo se vuelcan las recomendaciones y experiencias que surgieron luego de recurrentes análisis de fallas llevados adelante en los laboratorios de Siderca, tanto sobre tuberías de aceros al carbono como también sobre tuberías de aleaciones resistentes a la corrosión.

•Sobre estos últimos materiales, los cuales generalmente se seleccionan en base a los agentes corrosivos del pozo, muchas veces no se toma en cuenta que la pérdida mas severa de material ocurre en acciones generadas en los trabajos de estimulación.

5Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

6Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• El ataque corrosivo por acidificación en los materiales metálicos puede adoptar diferentes formas como ser: corrosión generalizada, corrosión localizada con morfología de picado y fragilización bajo tensión (SCC).

•En ciertos casos la superficie presenta morfología de red o nodular, sin productos incrustantes o de corrosión los cuales fueron disueltos por el proceso de acidificación.

Varillas de bombeo expuestas a proceso de acidificación

Aceros austeníticos mostrando morfologíade fragilización bajo tensión SCC

7Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• También ciertos productos en estado puro como los inhibidores de incrustaciones (pH:3~4) pueden producir ataque ácido sobre materiales OCTG en caso de dosificarse puros directamente en el espacio anular, o si se produce la perdida de integridad del capilar de aplicación en continuo.

RESULTADO: CORROSIÓN LOCALIZADA SOBRE EL EXTERNO TBG

RESULTADO: CORROSIÓN LOCALIZADA SOBRE TBG y CSG

8Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

9Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Corrosión de acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos

• El acero al carbono de baja aleación presenta corrosión severa (>1.27mm/y) tanto para el ácido clorhídrico como para el ácido fluorhídrico sin inhibición, en el rango de concentraciones utilizadas para acidificación.

Fuente: CORSUR - NACE software

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Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos

PicadoSCC

Ataque intergranular

SCC

• Los aceros inoxidables austeníticos (18-8) también presentan corrosión severa en presencia de ácido fluorhídrico y clorhídrico sin inhibición, en las concentraciones utilizadas en los procesos de acidificación. En concentraciones menores al 10% y baja temperatura se han registrados fenómenos de fragilización bajo tensión (SCC).

Fuente: CORSUR - NACE software

11Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

12Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación Tabla comparativa del comportamiento de diferentes recubrimientos a servicios de acidificación:

Temperatura

Buena Performance

Pobre Performance

FenólicosFenólicos mod

Nylon

Gas H2S Epoxies mod Nylon

Gas CO2

Epoxi en PolvoNylon ---

Abrasión(Wireline)

Epoxi mod* (Polvo)Nylon y Uretanos

Fenólico

Ácidos Epoxi mod. (Polvo)Novolac mod

Nylon

* Abrasión leve

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Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación Los trabajos de acidificación también afectan los recubrimientos temporarios (barnices alquídicos, acrílicos, etc), los cuales pueden generar taponamientos de bombas y punzados.

Formación

Packer off

14Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

15Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Presencia de H2S en los procesos de acidificación • La presencia de ambientes sour junto a los procesos de acidificación, puede

incrementar la corrosividad de los metales e inducir fenómeno de fragilización bajo tensión en presencia de sulfuros (SSC, HIC, HE), fundamentalmente en materiales de alta resistencia mecánica.

• Si el material tubular posee una capa de sulfuro de hierro (SFe) producto de corrosión entre el gas sulfhídrico disuelto y el acero, y esta capa es protectora al acero, es probable que la presencia de ácidos inorgánicos disuelvan esta capa produciendo sulfhídrico gaseosos y exponiendo el material desnudo a los agentes corrosivos presentes en el medio.

Fuente: NACE International Publication 8X294 (2003 Edition)

16Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

17Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Inhibidores de Corrosión en los Procesos de Acidificación• Los inhibidores para procesos de acidificación son específicos y muchas

veces no protegen a los materiales del ambiente de servicio. Las composiciones típicas de los inhibidores para ácidos son:

– Alcoholes alifáticos– Alcoholes acetilénicos– Trioles– Sales inorgánicas como ser el ioduro de potasio (IK)

• Los tanques donde se preparan las mezclas con los inhibidores deben estar libres de óxidos, residuos de petróleo o agentes acomplejantes para evitar afectar la eficiencia del inhibidor.

• Si se agregan aditivos a las mezclas ácidas, las mismas deben ser inspeccionadas con el propósito de analizar separaciones de fase. Si hay separaciones de aditivos las mezclas deben ser mezcladas nuevamente para dispersar los aditivos.

• Es importante destacar que los procesos de acidificación pueden remover films protectores sobre la superficie del acero. Cuando se produce la devolución del ácido gastado y se retorna a valores de pH normales para el pozo, se debe utilizar un inhibidor de corrosión inmediatamente.

18Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Inhibidores de Corrosión en los Procesos de Acidificación• Inhibidores de ioduro de potasio (IK) aplicado en laboratorio para medir

velocidad de corrosión en materiales SS316; SS304 y AISI 1021 en una solución 1 M HCl.

Fuente: Material Performance Magazine- Abril 2003

19Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

20Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Degradación de los Materiales en la Devolución de Ácidos Gastados• Las formaciones que contiene minerales los cuales disueltos producen

bases fuertes (carbonatos, óxidos, etc), consumen ácidos produciendo soluciones con baja corrosividad. En el caso de arenas no consolidadas las cuales no poseen importante cantidad de carbonatos, los ácidos que se devuelven poseen un alto grado de corrosividad.

• Los ácidos gastados con pH ~4 deben ser devueltos lo antes posible para minimizar problemas de corrosión o precipitación.

• Es importante remarcar que los ácidos gastados que retornan de la formación deben ser analizados para saber si el inhibidor fue adsorbido durante el contacto con la formación. La norma NACE SP0273-2007 propone un método de ensayo para evaluar el contenido del inhibidor en los ácidos gastados.

21Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Degradación de los Materiales en la Devolución de Ácidos Gastados

Fuente: Corrosion 2001-Paper # 01007- Petrobras

Velocidad de corrosión de ácidos frescos y ácidos gastados en diferentes materiales OCTG

22Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

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Contenido • Introducción

• Morfología de los procesos corrosivos por acidificación.

• Corrosión del acero al carbono frente a los ácidos inorgánicos.

• Corrosión de los aceros inoxidables frente a los ácidos inorgánicos.

• Degradación de recubrimientos en trabajos de acidificación.

• Presencia de H2S en los procesos de acidificación.

• Inhibidores de corrosión en los procesos de acidificación.

• Degradación de los materiales en la devolución de ácidos gastados.

• Conclusiones

23Pérdida de integridad en materiales tubulares debido a operaciones de estimulación ácida.

April 20, 2023

Conclusiones

• Los procesos de acidificación aplicados sin un correcto sistema de inhibición pueden causar importante pérdida de integridad en los materiales de acero al carbono e inoxidables (CRA’s).

• Si las soluciones ácidas quedan atrapadas en el espacio anular pueden causar daño severo tanto en el casing como en el tubing o packer.

• Para evitar afectar la performance de los inhibidores las soluciones ácidas deben ser preparadas en tanques limpios sin presencia de óxidos, agentes acomplejantes o residuos de petróleo.

• Los ácidos gastados pueden provocar ataques corrosivos más severo que los ácidos frescos sobre los materiales OCTG, debido que muchas veces el inhibidor queda adsorbido en la formación.

• Los tratamientos ácidos pueden remover capas protectoras formadas sobre la superficie del metal dejando al metal desnudo expuesto a los agentes corrosivos del medio. Una vez devuelto el ácido y alcanzado el pH normal de los fluidos del pozo es necesario aplicar un inhibidor de corrosión.