קורוזיה של מימן גופרתי בתעשיות הנפט והגז

צינורות ממלאים תפקיד מכריע במגזר הנפט והגז בכך שהם מקלים על הובלת מוצרים למתקני טיפול, מחסני אחסון ומתחמי בתי זיקוק. בהתחשב בכך שצינורות אלו מעבירים חומרים יקרי ערך ומסוכנים, כל כשל פוטנציאלי נושא השלכות כספיות וסביבתיות משמעותיות, לרבות סיכון לאובדן כלכלי קטסטרופלי ואיומים על חיי אדם. כשלים עלולים לנבוע מגורמים שונים, לרבות קורוזיה (חיצונית, פנימית ופיצוח מאמץ), בעיות מכניות (כגון תקלות חומר, תכנון ובנייה), פעילויות של צד שלישי (מקריות או מכוונות), בעיות תפעוליות (תקלות, אי ספיקה, שיבושים במערכות הגנה, או שגיאות מפעיל), ותופעות טבע (כגון פגיעות ברק, שיטפונות או העברת קרקע).

מומחשת התפלגות הכשלים על פני 15 שנים (1990–2005). קורוזיה היא הגורם התורם העיקרי, ומהווה 46.6% מהכשלים בצינורות גז טבעי ו-70.7% בצינורות נפט גולמי. הערכת עלות קורוזיה שבוצעה על ידי תאגיד נפט וגז מכובד העלתה כי בשנת הכספים 2003 הסתכמו ההוצאות בגין קורוזיה בכ-900 מיליון דולר. ההוצאה העולמית המיוחסת לקורוזיה במגזר הנפט והגז עומדת על כ-60 מיליארד דולר. בארצות הברית לבדה, עלויות מתועדות הקשורות לקורוזיה בתעשיות כאלה מגיעות ל-1.372 מיליארד דולר. יתר על כן, בהתחשב בביקוש הגובר לאנרגיה שמקורה בנפט וגז ובחששות הנלווים לכך, הוצאות הקורוזיה העולמיות בתעשייה צפויות להמשיך לעלות. לפיכך, קיים צורך קריטי בהערכות סיכונים פרואקטיביות המאזנות בין עלות-תועלת ובטיחות.

הבטחת תקינותם של צינורות היא חשיבות עליונה לפעילות בטוחה, לשימור הסביבה ולפונקציונליות של נכסי הייצור העיקריים. קורוזיה מהווה איום רציני, הן חיצוני והן פנימי. קורוזיה חיצונית יכולה לנבוע מגורמים כמו חמצן וכלוריד בסביבה החיצונית [6]. לעומת זאת, קורוזיה פנימית עשויה לנבוע מחומרים כמו מימן גופרתי (H2S), פחמן דו חמצני (CO2) וחומצות אורגניות הנמצאות בנוזל הייצור. קורוזיה לא מפוקחת ובלתי מבוקרת בצנרת עלולה להוביל לדליפות ולכשלים קטסטרופליים. קורוזיה פנימית היוותה דאגה משמעותית, המהווה כ-57.4% ו-24.8% מכשלי קורוזיה בצינורות נפט גולמי וגז טבעי, בהתאמה. טיפול בקורוזיה פנימית הכרחי לשמירה על שלמות ובטיחות התעשייה.

במגזר הנפט והגז, קורוזיה מסווגת בדרך כלל לשני סוגים עיקריים: קורוזיה מתוקה וחמוצה, הנפוצה בסביבות המאופיינת בלחץ חלקי מוגבר של H2S ו-CO2 (PH2S ו-PCO2). צורות אלו של קורוזיה מייצגות אתגרים משמעותיים בתעשייה. קורוזיה מסווגת עוד לשלושה משטרים המבוססים על היחס בין PCO2 ל-PH2S: קורוזיה מתוקה (PCO2/PH2S > 500), קורוזיה חמוצה מתוקה (PCO2/PH2S נעה בין 20 ל-500), וקורוזיה חמוצה (PCO2/PH2S

גורמים קריטיים המשפיעים על קורוזיה כוללים רמות PH2S ו-PCO2, כמו גם ערכי טמפרטורה ו-pH. משתנים אלו משפיעים באופן משמעותי על פירוק גזים קורוזיביים, ובכך משפיעים על קצב ומנגנון היווצרות תוצרי קורוזיה בסביבות מתוקות וחמוצות. הטמפרטורה מאיצה תגובות כימיות ומגבירה את מסיסות הגזים, ומשפיעה על שיעורי הקורוזיה. רמות ה-pH קובעות את החומציות או הבסיסיות של הסביבה, כאשר pH נמוך מאיץ קורוזיה ו-pH גבוה עלולים להפעיל מנגנוני קורוזיה מקומיים. גזי CO2 ו-H2S מומסים יוצרים חומצות קורוזיביות במים, המגיבות עם משטחי מתכת ליצירת תרכובות פחות מגנות, ובכך מזרזות את הקורוזיה. קורוזיה מתוקה כרוכה בדרך כלל ביצירת פחמתי מתכת (MeCO3), בעוד שקורוזיה חמוצה כרוכה בתצורות גופרתי מתכת שונות.

במגזר הנפט והגז, כשלים חומרים הנובעים מקורוזיה בסביבה חמוצה ומתוקה כאחד מציבים אתגרים בטיחותיים, כלכליים וסביבתיים שונים. איור 2 מציג את התרומה היחסית של צורות שונות של כשלי קורוזיה לאורך שנות ה-70. קורוזיה חמוצה הנגרמת על ידי H2S מזוהה כגורם העיקרי לתקלות הקשורות לקורוזיה בתעשייה זו, כאשר השכיחות שלה עולה בהתמדה לאורך זמן. טיפול יזום בקורוזיה חמוצה ונקיטת אמצעי מניעה הם הכרחיים לניהול הסיכונים הנלווים בתעשיות הנפט.

ניהול ועיבוד חומרים המכילים H2S מציבים אתגרים משמעותיים במגזר הנפט והגז. הבנת המורכבות של קורוזיה H2S היא הכרחית, מכיוון שהיא מהווה איום מהותי על ציוד ותשתיות, ומעלה את הסיכון לכשל מבני ותאונות אפשריות. סוג זה של קורוזיה מקטין ככל הנראה את תוחלת החיים של הציוד, מה שמחייב תחזוקה או החלפה יקרות. יתר על כן, זה פוגע ביעילות התפעולית, מה שמוביל לירידה בתפוקה ולעלייה ברמות צריכת האנרגיה.

הבנה והתמודדות עם האתגרים שמציבה קורוזיה H2S בתעשיות כאלה מניבה יתרונות ניכרים. אמצעי הבטיחות מתחזקים על ידי מניעת תקלות ותחזוקת ציוד ומצטמצם אפשרות לתאונות והשלכות סביבתיות. אסטרטגיה זו גם מאריכה את תוחלת החיים של הציוד, מפחיתה את הצורך בהחלפות יקרות ומצמצמת את זמן ההשבתה הנדרש לתיקונים. בנוסף, הוא משפר את היעילות התפעולית על ידי הבטחת נהלים יעילים ועקביים, הפחתת צריכת האנרגיה וחיזוק אמינות הזרימה.

בחינת תחומים לחקירה נוספת, לרבות טכנולוגיות ציפוי מתקדמות, חומרים חדשים, תהליכים אלקטרוכימיים וטכנולוגיות מתפתחות, חיונית. הפיתוח של גישות חדשניות, כגון מערכות ניטור מתמשכות ומודלים חזויים, מראה את הפוטנציאל לשפר את אמצעי הזהירות. יישום בינה מלאכותית מתקדמת ואנליטיקה מתקדמת בניהול, חיזוי ובקרה על קורוזיה הוא תחום מתפתח שראוי לחקירה נוספת.

מחלקת המחקר והפיתוח של Vigor פיתחה בהצלחה תקע גשר מרוכב (פיברגלס) חדש עמיד בפני מימן גופרתי. הוא הוכיח ביצועים מצוינים הן בבדיקות מעבדה והן בניסויי שטח של לקוחות. הצוות הטכני שלנו מצויד במלואו כדי להתאים אישית ולייצר את התקעים הללו בהתאם לדרישות האתר הספציפיות. לבירורים לגבי פתרונות תקע הגשר של Vigor, פנו לצוות שלנו לקבלת מוצרים מותאמים ואיכות שירות יוצאת דופן.

למידע נוסף, ניתן לכתוב לתיבת הדואר שלנוinfo@vigorpetroleum.com&marketing@vigordrilling.com