Innovati̇ve Method of Corrosi̇on Protecti̇on to İncrease the Servi̇ce Li̇fe of Equi̇pment İn Oi̇l and Gas Gatheri̇ng

Resumen Técnico: Métodos Innovadores de Protección contra la Corrosión para Incrementar la Vida Útil de los Equipos en la Recolección de Petróleo y Gas

Planteamiento del Problema
La industria del petróleo y el gas enfrenta desafíos significativos relacionados con la falla prematura de equipos subterráneos y de superficie, incluyendo tuberías corrugadas, varillas de succión, tuberías de producción y líneas de recolección. A pesar de la resistencia mecánica y el bajo costo de los equipos a base de acero, estos activos son altamente susceptibles a la corrosión causada por componentes agresivos en los fluidos producidos, la precipitación de sales, parafina y compuestos de asfaltenos y resinas. Esta susceptibilidad conduce a una reducción de la vida útil, reparaciones frecuentes tanto subterráneas como de superficie, y un aumento en los costos operativos a lo largo del ciclo de vida del desarrollo de los campos de petróleo y gas. El presente documento aborda la necesidad de métodos innovadores para extender la vida útil de los sistemas de recolección y transporte, manteniendo al mismo tiempo los estándares de calidad para el consumidor.

Metodología
La investigación emplea un enfoque multifacético que combina el análisis estadístico, el desarrollo químico y la ingeniería de materiales:

1. Análisis Estadístico: Se propuso un método estadístico para determinar la dependencia del rendimiento de los sistemas de recolección de pozos y oleoductos respecto a factores mecánicos, físicos y químicos.
2. Inhibición Química: Se desarrolló un nuevo inhibidor de corrosión de acción compleja basado en naftenatos (sales y ésteres de ácido nafténico). Este inhibidor es multifuncional, termoestable y bactericida. Está diseñado para crear una "cortina protectora" sobre las superficies metálicas, evitando la interacción de los componentes agresivos con el metal. El estudio utilizó materias primas locales para su producción.
3. Aislamiento de Superficie: Se desarrolló una tecnología para aislar las superficies externas de tuberías metálicas utilizando recubrimientos hechos de materiales compuestos de basalto-plástico y fibra de vidrio, los cuales son resistentes a la corrosión, al impacto y a la abrasión. Esto incluye protocolos específicos para juntas roscadas, pernos de bridas y áreas de soldadura (dejando 4–5 cm sin aislar para la soldadura, para luego re-aislar).
4. Fabricación de Materiales Compuestos: Los autores desarrollaron tecnologías para la fabricación de tuberías, varillas de bomba-compresor y revestimientos de basalto-plástico y fibra de vidrio puros. Estos se producen mediante un proceso de bobinado donde la densidad de la fibra, el número de vueltas y el volumen de resina se regulan según las tensiones mecánicas y químicas previstas. El proceso de fabricación incluye un ciclo de secado de 7 etapas en hornos especiales durante 24 horas, con temperaturas que oscilan entre 60 °C y 150 °C.
5. Modelado Económico: Se realizó un cálculo de eficiencia económica integral utilizando fórmulas que comparan los costos reducidos (costos operativos más coeficientes de inversión de capital normativa) de los equipos de acero tradicionales frente a las nuevas alternativas tratadas con inhibidores y de materiales compuestos.

Contribuciones Clave y Resultados

• Desempeño del Inhibidor de Corrosión: El inhibidor desarrollado basado en naftenatos protege eficazmente las superficies internas de las tuberías en pozos, líneas de bomba-compresor y colectores de descarga. Se establecieron parámetros fisicoquímicos, demostrando que el inhibidor es un líquido de color marrón oscuro a amarillo con una densidad de 0.8500–0.9010 g/cm³ y una temperatura de ignición de 107 °C. Los datos gráficos indican una reducción significativa en las tasas de accidentes en los juegos de varillas en pozos altamente corrosivos tras la aplicación del inhibidor.
• Propiedades de los Materiales Compuestos: Los materiales de basalto-plástico y fibra de vidrio demostraron una resistencia superior en entornos severos que contienen sulfuro de hidrógeno, dióxido de carbono y oxígeno. En comparación con el acero al carbono, el acero inoxidable y el aluminio, estos compuestos ofrecen:
  • Reducción de Peso: Hasta 4 veces más ligeros que el acero.
  • Resistencia a la Corrosión: Inmunidad total a la corrosión.
  • Características de Superficie: Superficies lisas que evitan la sedimentación de sales, parafina y compuestos de asfaltenos y resinas.
  • Estabilidad Térmica: Los materiales mantienen su resistencia a temperaturas de hasta +100 °C.
  • Resistencia Mecánica: Resistencia a la tracción de 6900 kg/cm², superando la del acero al carbono (4600 kg/cm²).
• Eficacia del Aislamiento: La aplicación de recubrimientos de basalto-plástico y fibra de vidrio en fondos de yacimientos y tanques aumentó la vida útil de estos contenedores de 2 a 3 veces.
• Eficiencia Económica:
  • Costos de Capital: El costo inicial para 1 km de tubería plástica fue de $75,000 en comparación con los $50,000 del acero. Sin embargo, el costo total a 20 años de las tuberías de acero (incluyendo mantenimiento y reemplazo) se estima en $250,000–$275,000, mientras que las tuberías plásticas se mantienen en aproximadamente $75,000 debido a la eliminación de las reparaciones relacionadas con la corrosión.
  • Ahorro por Inhibidor: Se proyecta que la aplicación del inhibidor de corrosión genere un efecto económico de 10,000 manats por pozo anualmente.
  • Impacto General: El uso de estas tecnologías conduce a una disminución drástica en el número de reparaciones y un aumento en la duración de los periodos de mantenimiento mayor, reduciendo significativamente el costo total de la producción de petróleo y gas.

Significancia y Reivindicaciones
El documento sostiene que la integración de estos métodos innovadores —específicamente el inhibidor basado en naftenatos, el aislamiento externo de basalto-plástico/fibra de vidrio y el uso de tuberías y varillas de material compuesto puro— proporciona una solución científica y técnicamente avanzada para el sector del petróleo y el gas. Los autores afirman que estos métodos cumplen con los nuevos requisitos de calidad para el consumidor y ofrecen una vía viable para:

1. Incrementar la vida útil de los equipos en los sistemas de recolección de pozos y oleoductos de transporte.
2. Reducir la frecuencia de las reparaciones subterráneas y de superficie.
3. Disminuir el costo total de la producción de petróleo y gas.
4. Proporcionar una dependencia estadísticamente fundamentada del rendimiento del sistema respecto a los factores ambientales.

La investigación concluye que estas tecnologías están listas para su aplicación en entornos de campos petroleros altamente agresivos, ofreciendo una alternativa rentable a la infraestructura de acero tradicional al mitigar las causas primarias de falla de los equipos: la corrosión y la degradación química.