مقاله خوردگی در چاه های نفت و گاز

تعداد صفحات: ۳۳ | قابل ویرایش

مقدمه

از سال ۱۹۵۰ به بعد، صنعت بهره برداری و استخراج نفت و گاز ،  پیشرفت های زیادی کرده است. متاسفانه این پیشرفت ها منجر به بروز خوردگی ها و شکست های شدیدتری نیز شده است . سیستم های بهره برداری ثانویه به وسیله بخار، گاز و پلیمر ها باعث بروز شکست های غیر منتظره ای در قطعات شده است.

با کمتر شدن منابع و ذخایر نفت و گاز، نیاز به حفر چاه های عمیق تر، روز به روز افزون تر می گردد. با عمیق تر شدن چاه ها ، فشار و دمای انتهای چاه نیز افزایش می یابد و بدیهی است که مشکلات ناشی از خوردگی نیز افرایش یابد،  بطوری که گزارش شده است ، امروزه چاه هایی با عمق (۹۱۰۰m) 30000 ft  و دمای (۴۰۰-۵۰۰ F) 200-260  C  نیز حفر می شوند.

خوشبختانه با پیشرفت علم و تکنولوژی در صنایع مختلف از جمله استخراج نفت و گاز ، پیشرفت های جالبی نیز در زمینه روش های مانیتورینگ ( پایش ، دیده بانی) و کنترل خوردگی ، صورت گرفته است . بروز چنین حالتی باعث می شود که نیاز به مهندسین خوردگی محسوس تر از قبل شود.

با این وجود باید اعتراف کرد که هرچقدر هم که روش های خوردگی ، پیشرفت کنند باز هم شکست ها و خوردگی هایی بروز می کند که نشانگر این مهم است که شناخت خوردگی و روش های کنترل آن ، باعث کاهش خسارات می گردند نه توقف آنها!

بطور کلی خوردگی هایی که در چاه ها و وسایل مرتبط با آن رخ می دهند بسیار شبیه به خوردگی های خطوط لوله می باشند. با این تفاوت که شرایط فشار و دما، بیشتر و طبیعتا  خوردگی های شدیدتری رخ   می دهد. (۲۴و ۲۵)

انواع خوردگی

بطور کلی خوردگی در تجهیزات در چاه های نفت و گاز ، بسیار شبیه به خوردگی خطوط انتقال می باشد با این تفاوت که به دلیل وجود دما و فشار بیشتر، خوردگی ها کمی شدیدتر می باشند.  قبل از مطالعه گونه های خورنده در چاه ها ،  لازم است که بطور مختصر درباره  فازهای مختلف صحبت شود. بطور کلی در چاه ها  با سه فاز آب / گاز / نفت  مواجه هستیم .

چاه های گاز حاوی  هیدروکربنهای گازی ( متان {ماده غالب حدود ۸۰۵} + اتان + پروپان + بوتان)  و آب ( بصورت مایع  و بخار که با کاهش دما و فشار در حین بالا آمدن از تیوب چاه ، کندانس می شود) و نفت ( که شامل میعانات گازی {پروپان و بوتان} نیز می شود)  می باشند.

چاه های نفت نیز حاوی هیدروکربنهای مایع و آب  و مقداری گاز ( متان و اتان) می باشند.  لازم به ذکر است که همواره عناصر مضری نظیر CO2,H2S3و نمک، در چاه ها موجود می باشند که معمولا مقداری از آنها در آب چاه  حل می شوند.(۲۳)

خوردگی میکروبی

میکروارگانیزم های موجود در کانال ، آب ( آب دریا، آب خنک کننده و …)  و یا خاک ، نه تنها باعث بروز خوردگی در خطوط لوله خواهند شد،  بلکه پتانسیل حفاظت ( در حفاظت کاتدی)  را نیز تغییر می دهند. باکتری ها ، انواع مختلفی  داشته که جهت سهولت کار ، آنها را به دو گروه ۱ SRB, 2 SRB  تقسیم میکنند.

انواع SRB، بی هوازی بوده و با مصرف کردن سولفات، تولید سولفید( سولفید هیدروژن،  H2S) کرده و باعث افزایش خوردگی و تغییر پتانسیل حفاظت ( ودر نتیجه ، پیچیده شدن و مشکلتر شدن اعمال حفاظت کاتدی) می شوند.  باکتریهای SOB،  هوازی بوده و با مصرف سولفیدها ،  تولید سولفات ( مثل اسید سولفوریک) می کنند. این نوع باکتری قادر است که درصد اسید سولفوریک را در سطح فولاد،  تا میزان ۱۰%  نیز افزایش دهد. بدیهی است که  تحت چنین شرایطی ، خوردگیهای شدیدی در خطوط لوله، رخ خواهد داد.

خوردگیهای میکروبی ، بطور معمول بصورت خوردگی موضعی ( حفره)  بروز می کنند.  جدول ۱  اسامی باکتریهای معروف  را در دو گروه SRB, SOB  به همراه شرایط زیست محیطی  و فلزی  را که مورد هجوم قرار می دهند ، ذکر می کند.

برخی راه های مقابله با خوردگی میکروبی

استفاده از مواد مقاوم در مقابل خوردگی ، روکش های محافظ بر روی سطوح فلز،  آسترهای روئین ، تمیز کردن  سطوح ،  استفاده از روش های بازرسی غیر مخرب تاثیر بسیاری بر میزان خوردگی PH  و استفاده از میکروب کش ها ، از روش های معمول مقابله با خوردگی هستند.  برخی عوامل مانند غلظت اکسیژن ، دما و محیط را تا ۱۰ افزایش داد ، کاهش خوردگی میکروبی چشمگیر خواهد بود.

PH  میکروبی دارند که کنترل آنها می تواند مفید باشد مثلا اگر بتوان استفاده از تکنولوژی های جدید در مقابله  با خوردگی  میکروبی نیز رویکردی است که جدیدا  به آن توجه شده است .  بعنوان مثال  بیوتکنولوژی  می تواند در این زمینه بسیار موثر باشد.  همچنین  با استفاده از نانو تکنولوژی  می توان به روکش هایی دست یافت که محافظت از سطح فلزات را بسیار بهتر از قبل انجام دهد . (۶و۷)

عملا خوردگی میکروبی فرآیندی جدای از سایر موارد خوردگی نیست.  در این فرآیند میکروارگانیزمها به تسریع رخداد واکنشهای شیمیایی  خوردگی کمک می نمایند. در بسیاری موارد که احتمال رخداد خوردگی پائین محاسبه می شود ،  با دخالت میکروبها ، خوردگی در مقیاس وسیع انجام می گردد.

این مسئله  که با کنترل صحیح رشد میکروبی در اغلب سیستمهای صنعتی مرتبط با آب می توان نرخ خوردگی را کاهش داد بعنوان یک قانون طلائی  همواره مد نظر اپراتورهای صنعتی بوده است .  با وجود اینکه سهم خوردگی میکروبی از کل خوردگی ، ۲۰% تخمین زده می شود،  در برخی سیستمها ( از جمله برجهای خنک کننده) با تکیه بر تعریف : ” تسریع یا تحریک واکنشهای خوردگی توسط میکروبها”  این سهم بسیار بالاتر به نظر می رسد. لذا لزوم شناخت  هرچه بیشتر این پدیده  کاملا محسوس می باشد.

منابع

1. A.P.H.A, AWWA. (1990), Standard methods , 9010, B. 1, 9060, A. 1,3,4, and 9060 B.1. USA.
2. A.P.H.A, AWWA. (1991), Standard methods , 9215 A.6. USA.
3. A.P.H.A, AWWA. (1991), Standard methods , 9240 D.1.e USA.
4. A.P.H.A, AWWA. (1991), Standard methods , 9240 D.1.h USA.
5. A.P.H.A, AWWA. (1991), Standard methods , 9240 D.1.i USA.
6. Armbruster, H. etal (969), Appl. Microbiol. 17: 320-321
7. Bergey’s manual of systematic bacteriology , 1989, vol: 3, P: 1811, Williams & Wilkins, USA.
8. Bergey’s manual of systematic bacteriology , 1989, vol: 3, P: 1820, Williams & Wilkins, USA.
9. Emde, etal (1992), water Res. vol: 26: 169-175.
10. Kearns J.R. & Little B.J. 1994 Microbiologycally Influenced Corrosion Testing. ASTM Publication, USA.
11. Korbin G. 1993. A Practical Manual on Microbiologically Influenced Corosion NACE International. USA.

۱۲. Mercer , A.D. etal. 1983 , Microbial Corrosion Proceedings. The Metals Society, London. U.K.