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JORNADAS SAM/ CONAMET/ SIMPOSIO MATERIA 2003
07-15
ANALISIS DE FALLA DE UN TUBO DE POZO PETROLERO DE CIRCUITO DE
RECUPERACION SECUNDARIA EN UN YACIMIENTO DE COMODORO
RIVADAVIA.
Claudia Ana Ortiza y Alberto Daniel Keitelmanb .
ab
Unidad de Actividad Materiales, CENTRO ATOMICO CONSTITUYENTES, CNEA, Av. Gral. Paz nº1499,
(CP 1650) San Martín, Pcia. Bs.As., Argentina.
a
[email protected]
b
[email protected]
Se realizó el estudio de corrosión de un tubing de acero J55, correspondiente a un pozo inyector de un
yacimiento que extrae petróleo por el sistema de recuperación secundaria en las cercanías de Comodoro
Rivadavia.
En una primera etapa se analizó el agua que se utiliza para la recuperación secundaria, y que circula por la
planta Central en donde se separa del petróleo y vuelve a los más de 100 pozos productores.
El análisis del agua comprendió:
Análisis fisicoquímico del agua
Análisis microbiológico en distintos puntos del circuito.
Biocidas aplicados, dosis y puntos de aplicación.
Inhibidores de corrosión, dosis y puntos de aplicación.
En una segunda etapa se realizó el análisis metalográfico del tubing extraído y algunos ensayos de laboratorio
para determinar la morfología del ataque y sus orígenes, los productos de corrosión e incrustaciones adheridas a
dicho tubing.
Los resultados muestran fuentes de contaminación bacteriana y ataque por Corrosión Inducida
Microbiológicamente en la Planta Central y dentro de los pozos, lo que dio lugar a una sugerencia de
modificación del sistema biocida y del agregado de inhibidor de corrosión, y una indicación de limpieza de todo
el sistema a fin de eliminar en lo posible la fuente de contaminación, previniendo futuras fallas.
Palabras claves: biocorrosión, corrosión inducida microbiológicamente, CIM, recuperación secundaria,
petróleo, bioensuciamiento, biofouling.
1. INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes.
Son ampliamente conocidos los efectos de la
contaminación microbiana de las plantas y pozos que
extraen petróleo por el sistema de recuperación
secundaria [1].
La proliferación de bacterias y hongos dentro de los
circuitos, provoca más de un inconveniente por
formación de lodos y taponamiento, y el ataque por
Corrosión Inducida Microbiológicamente (CIM) de
los tanques y equipos separadores no protegidos por
recubrimientos. Asimismo, el deterioro producido por
Bacterias Sulfato Reductoras (BSR) dentro de los
pozos tanto inyectores como productores, implica un
costo adicional importante a tener en cuenta en los
gastos de mantenimiento de dichas plantas [2].
En el momento de elegir un biocida, no sólo se debe
evaluar la efectividad del mismo en bacterias
planctónicas, como es la práctica habitual en campo,
sino también sobre las bacterias sésiles.
Las dosis utilizadas para disminuir la población
bacteriana presente en el agua, habitualmente no son
suficientes para penetrar dentro del pequeño
ecosistema del biofilm, y se requiere el uso de
biocidas combinados y de dosis más altas, junto con la
implementación de limpiezas periódicas (scrapping)
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de las tuberías para lograr un efectivo control y
disminución de las pérdidas económicas por los
cambios de piezas deterioradas por CIM y las
consiguientes paradas de producción..
El seguimiento del biofilm por medio de cupones
ubicados en sitios representativos dentro del circuito,
se vuelve imperativo en sistemas contaminados, y
permite predecir el momento de rotar o cambiar de
biocida con la suficiente anticipación.
1.2. Objetivos
El objetivo del presente trabajo es determinar las
causas de falla de un tubing extraído de un pozo
inyector ubicado en un yacimiento en las cercanías de
Comodoro Rivadavia.
Como consecuencia de los estudios realizados en el
agua y en el tubing, se realizó una recomendación de
cambio en el sistema biocida que se estaba utilizando
a fin de disminuir la frecuencia de este tipo de fallas.
2. DESARROLLO DEL TRABAJO
En las Fig 1 y 2 se observa con aumentos crecientes el
ataque sobre el trozo de tubing fallado, apreciándose
numerosas zonas de ataque localizado con morfología
irregular en sus bordes, depósitos negruzcos en el
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Figura 2: Vista del lado externo del tubing que
presenta pits típicos de CIM. Se observan depósitos
negros de S 2Fe.
Figura 1: Vis ta extremo cortado del tubing. Se observa
la pared adelgazada del tubo que se cortó por el esfuerzo
longitudinal en el momento de la extracción.
fondo de alguna de las zonas disueltas, indicativos de
un proceso de biocorrosión.. Analizaremos a
continuación los distintos factores que pueden haber
intervenido en el proceso.
2.1 Relevamiento del sistema
• Caudal de agua tratada: 15000 m3 por día.
• Desemulsionante: polifenol
• Secuestrante de oxígeno: bisulfito de
amonio.
• Inhibidor de Incrustación: fosfonatos al 15%
en aplicación continua – 5 ppm en circuito.
• Bactericida: glutaraldehido al 50% - 250
ppm residuales en el circuito. Se aplica
durante 5 horas tres veces por semana.
El sistema utiliza agua subterránea con las
características fisicoquímicas indicadas en la Tabla 1.
ION
ClCO3-CO3HSO4-Ca++
Mg++
Fe++
Na+
K+
pH
Temp.
ppm
5046
0,01
212
35,4
416
30
1,64
2720
42,5
0,1ppm
CO2
6 ppm
SH2
0,6 ppm
2.2 Obtención de muestras:
Dentro de la Planta Central, se colectaron muestras del
agua en los siguientes puntos:
1. Ingreso equipo deshidratador de crudo.
2. Ingreso al Surge Tank .
Muestra obtenida inmediatamente de cortada
la aplicación de bactericida (glutaraldehído al
50%)
3. Ingreso al Surge Tank
Muestra obtenida luego de 1 hora de cortada
la aplicación de bactericida.
4. Ingreso al Tanque Skimmer.
5. Ingreso a la Unidad de Flotación.
6. Ingreso al Tanque Inyector.
7. Salida Tanque Inyector.
8. Ingreso Pozos inyectores.
Estas muestras se inocularon en frascos con medios de
cultivo específicos para la identificación de los
siguientes grupos bacterianos:
Bacterias Aeróbicas Totales– 7 diluciones
Bacterias Anaeróbicas Totales – 7 diluciones
Bacterias Productoras de Acidos– 5 diluciones.
Bacterias Precipitantes de Hierro– 5 diluciones
Bacterias Sulfato Reductoras– 7 diluciones
Cada dilución permite obtener un orden de magnitud
de las bacterias/ml presentes en el agua.
Los frascos fueron incubados en estufa a 60ºC para
BSR y a 37 ºC los de detección de otros grupos
bacterianos.
2.3 Análisis de tubing:
El tubing extraído del pozo inyector (Fig. 1 y 2) fue
inspeccionado visualmente y posteriormente se realizó
análisis metalográfico del metal del tubo (Fig 3 y 4).
8.0
67ºC
O2 disuelto
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3. RESULTADOS:
3.1 Conteo bacteriológico:
Surge tank: Baja cantidad de BSR (10 bact/ml), y alto
conteo de bacterias aeróbicas y anaeróbicas totales.
Se observa gran cantidad de bacterias facultativas en
todo el circuito (aeróbicas y anaeróbicas totales con
valores altos).
Tabla 1: Características fisicoquímicas del agua de
recuperación secundaria.
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salida de la corriente de los pozos, mostrándolos como
una fuente de contaminación principal del sistema.
Figura 3: Metalografía del núcleo de la aleación en un
corte longitudinal. Se observan las fases ferrita y perlita
con globulización parcial.
Figura 4: Metalografía de un corte transversal en la zona
de la pared interna del tubing. Se observa deformación
plástica cerca de la superficie
En el ingreso a los pozos inyectores, la cantidad de
BSR es de 100 bact/ml, y en el regreso el agua tiene
100000 bact/ml.
3.2 Análisis metalográfico de tubing
Los resultados del análisis metalográfico del núcleo de
la aleación muestran una estructura ferrítico-perlítica
en forma de bandas. Se observa globulización parcial
de la perlita, en estadío B-C, ver Fig 3. La
metalografía de un corte transversal muestra en la
pared exterior una zona de deformación plástica,
mientras que la pared interior presenta signos de
corrosión incipiente y una zona con deformación
plástica cerca de la superficie. (Fig. 4).
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES :
La morfología del ataque observado en el tubing
fallado, picado irregular extendido en la superficie
metálica, se corresponde a un ataque debido a
corrosión inducida microbiológicamente y en
consecuencia se analizaron las condiciones de
contaminación bacteriana en los distintos equipos y
cañerías.
De los resultados de las muestras bacteriológicas
obtenidas dentro de la Planta Central, y cultivadas en
laboratorio, se determinó que existe una alta
proliferación, particularmente de bacterias facultativas
formadores de lodos dentro del circuito.
Se recomendó en consecuencia en general: 1) la
limpieza mecánica de líneas y tanques, por aspiración
y scrapping. 2) aplicación de hipoclorito de sodio
inhibido para eliminar el resto de bacterias 3)
enjuague y puesta en funcionamiento.
En cuanto a los equipos más comprometidos, los
resultados de la Tabla 2 mostraron que el agua llega al
Equipo Deshidratador de Crudo con un conteo de
100.000 bact/ml de BSR, mientras que al ingreso de
los pozos inyectores se midieron 100 bact/ml. Este
resultado indica un fuerte incremento de BSR a la
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Se sugirió el cambio de los puntos de aplicación de
biocidas y bisulfito de sodio, a fin de no inhibir la
acción de ninguno de ellos, y utilizarlos en forma
alternativa, no simultáneamente.
Las dosis a aplicar deben ajustarse para un tratamiento
inicial de shock (200 ppm durante 72 hs) para
continuar con una aplicación contínua (40 ppm), y se
deben utilizar dos biocidas: glutaraldehído con una
dosis adicional de sales de amonio cuaternarias a fin
de llegar a mayor profundidad de los biofilms ya
formados.
La aplicación de biocida debe interrumpirse dos veces
por semana para la aplicación del secuestrante de
oxígeno.
Además se recomienda agregar un sistema de
desgasificación física, como una columna de relleno
(desorción por arrastre-stripping) para eliminar
completamente el oxígeno del sistema.
Los conteos bacterianos se han realizado sobre
muestras de bacterias planctónicas, y esto nos indica
la tendencia del sistema a taponamientos y barros,
pero no es un indicativo exacto de lo que ocurre con
las bacterias sésiles adheridas a las paredes de cañerías
y equipos que componen el circuito, las que también
deben ser controladas.
Para el control de las bacterias planctónicas, se debe
continuar con el muestreo en caldos siguiendo la
recomendación de la Norma NACE TMO 194-94.
Item 3.2.3.2.
En el caso de las bacterias sésiles, debe realizarse el
control mediante la colocación de dispositivos del
estilo de Robbins, los que son expuestos al medio
fluido entre 2 y 6 semanas. Luego deben ser
analizados para determinar la cantidad de bacterias
presentes por unidad de área (bacterias/cm2 ).
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Ingreso
pozos
inyecto
ingr Unid.
ingrTk sal. Tk
res
de
Planta Central
Controles
Unidad
(log)
Sulfato Reductoras Termófilas Bact/ml
Deshid
ingr TK
rat. de
con glut
crudo
ingr TK
ingr.
sin glut Skimmer
Flotacion
inyector inyector
5
2
5
1
5
3
4
2
Aeróbicas Totales
Bact/ml
2
4
3
5
4
4
2
5
Anaeróbicas totales
Bacterias Productoras de
Acidos
Bact/ml
3
5
5
5
4
5
5
3
Bact/ml
Precipitantes del Hierro
Bact/ml
1
neg
3
neg
2
neg
1
neg
1
neg
1
neg
2
neg
1
neg
Tabla 2: Resultados de los ensayos de conteos bacteriológicos en la Planta Central
5. REFERENCIAS:
[1] M. A. Sally Ulman, M. B. Kretsinger, A
“Continued Case History of Microbial Influences in
the Lost Hills Oilfield, Kern County, California”.
CORROSION, Conference Paper, 1999.
[2]
S.M.Nicolino,
R.Tapia,
F.
Benedetto,
"Optimización de materiales afectados por corrosión
bacteriana en sistemas de recuperación secundaria",
II congreso de Hidrocarburos, 2003, Argentina.
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