Ölfeld-Korrosionsinhibitor

Ein Ölfeld-Korrosionsinhibitor verhindert oder verlangsamt Korrosion, indem er eine Schutzschicht auf Metalloberflächen bildet, die korrosiven Stoffen ausgesetzt sind. Diese Schutzschicht kann je nach Art des Inhibitors und der konkreten Anwendung aus mehreren Komponenten bestehen.

Zu den üblichen Wirkmechanismen von Ölfeld-Korrosionsinhibitoren gehören:
Kathodenschutz:Inhibitoren können als kathodischer Schutz wirken und die Bildung von Korrosionszellen verhindern, indem sie die anodische Reaktionsgeschwindigkeit verringern. Dieser Mechanismus beinhaltet die Abgabe von Elektronen an die korrodierende Metalloberfläche, wodurch die treibende Kraft für Korrosion verringert wird.

Bildung einer Passivierungsschicht:Bestimmte Inhibitoren können auf der Metalloberfläche eine Schutzschicht, eine sogenannte Passivierungsschicht, bilden, die verhindert, dass Korrosionsmittel direkt mit dem Metall in Kontakt kommen. Diese Schicht kann je nach verwendetem Inhibitor aus verschiedenen Materialien wie Oxidfilmen, Hydroxiden oder anderen Verbindungen bestehen.

Chelatbildner:Einige Inhibitoren enthalten Chelatbildner, die sich fest an Metallionen binden können und so verhindern, dass sie an Korrosionsreaktionen teilnehmen. Durch die Komplexierung mit den Metallionen verhindern diese Wirkstoffe deren Oxidation und verlangsamen so die Korrosionsgeschwindigkeit.

Neutralisierung korrosiver Stoffe:Ölfeld-Korrosionsinhibitoren können auch wirken, indem sie korrosive Stoffe wie Säuren oder gelösten Sauerstoff in der Öl- oder Wasserphase neutralisieren. Dies kann durch chemische Reaktionen zwischen dem Inhibitor und dem Korrosionsmittel erreicht werden, wobei harmlose Produkte entstehen, die keine Gefahr mehr für die Metalloberfläche darstellen.

Es ist zu beachten, dass die Wirksamkeit von Ölfeld-Korrosionsinhibitoren abhängig von Faktoren wie der Art und Konzentration der vorhandenen Korrosionsmittel, dem pH-Wert der Umgebung, der Temperatur und den spezifischen Eigenschaften der Metalloberfläche variieren kann. Daher erfordert die Auswahl des geeigneten Inhibitors für eine bestimmte Anwendung eine sorgfältige Berücksichtigung dieser Faktoren.

Laut einer aktuellen Studie der Association for Materials Protection and Performance (AMPP, früher NACE) ist Korrosion jedes Jahr für Verluste und Schäden in Höhe von über 2,5 Billionen US-Dollar (mit einem „T“) in der Weltwirtschaft verantwortlich. Für diejenigen, die mitzählen, sind das 3,4 % des globalen BIP.
Das ist einfach erstaunlich. Es ist klar, dass die Verhinderung von Korrosion für die globale Industrie von größter finanzieller Bedeutung ist.

Zunächst ist es hilfreich, sich konkret mit der Korrosion in Öl und Gas zu befassen. Vereinfacht ausgedrückt ist Korrosion der Prozess, bei dem veredelte Metalle wie Stahl einer chemischen Reaktion unterliegen, die zu einer chemischen oder elektrochemischen Zersetzung des Metalls führt.
Bei Öl- und Gasprozessen tritt Korrosion an Metallgeräten typischerweise durch einen der folgenden Prozesse auf
Süße Korrosion – Metall wird Kohlendioxid (CO2) oder Sauerstoff (O2) ausgesetzt, wenn Wasser vorhanden ist
Saure Korrosion – Metall ist Schwefelwasserstoff (H2S) ausgesetzt, wenn Wasser vorhanden ist
Mikrobiell induzierte Korrosion (MIC) – Metall ist korrosiven Abfallprodukten wie CO2, H2S und von Bakterien produzierten Säuren ausgesetzt
Galvanische Korrosion – Metall korrodiert, wenn es anderen Metallen in einem Elektrolyten, oft unreinem Wasser, ausgesetzt wird
In vielen Fällen werden Korrosionsinhibitoren eingesetzt, um diese Art von Korrosion in Öl- und Gasprozessen zu verhindern.

Ein Korrosionshemmer ist eine chemische Verbindung, die den Korrosionsprozess durch physikalische oder chemische Mittel verhindern oder verzögern soll.
Korrosionsinhibitoren werden als stationäre Additive in Öl- und Gasprozessen eingesetzt, d. h. sie werden kontinuierlich eingespritzt, um Korrosion zu verhindern.
Korrosionsinhibitoren sind nur eine Möglichkeit, mit der die Öl- und Gasindustrie Korrosion bekämpft. Weitere Methoden umfassen kathodischen Schutz, Schutzbeschichtungen und eine geeignete Materialauswahl.

In der Öl- und Gasindustrie werden hauptsächlich drei Arten von Chemikalien zur Korrosionshemmung eingesetzt:
Filmbildende Korrosionsinhibitoren
Filmbildende Korrosionsinhibitoren verhindern physikalisch Korrosion, indem sie einen Film auf der Innenseite einer Rohrleitung oder eines Behälters bilden. Dieser Film weist Wasser mit korrosiven Elementen ab und verhindert so den Kontakt mit der Rohrleitungsoberfläche. Es gibt viele Arten von Chemikalien, die in filmbildenden Korrosionsinhibitoren verwendet werden, obwohl häufig Azol- und Pyrimidin-Nebenprodukte verwendet werden. In bestimmten Fällen können auch filmbildende Korrosionsinhibitoren eingesetzt werden, um die Bildung unerwünschter Ablagerungen, wie z. B. Kalkablagerungen, auf den Innenseiten von Rohrleitungen zu verhindern. Diese werden oft als „Mischinhibitoren“ oder „Kombinationsinhibitoren“ bezeichnet.

Gasfänger wie Sauerstofffänger, Kohlendioxidfänger und Schwefelwasserstofffänger hemmen die Korrosion, indem sie korrosive Gase durch chemische Wechselwirkungen chemisch in nicht korrosive Materialien umwandeln. Diese Chemikalien enthalten häufig Triazin oder verschiedene Amine.

Biozide hemmen die mikrobiell induzierte Korrosion (MIC), indem sie Bakterienkolonien abtöten und deren Bildung verhindern. Glutaraldehyd ist ein häufiges Biozid, das in der Öl- und Gasindustrie verwendet wird.

Diese drei Arten von Korrosionsinhibitoren werden in Öl-, Wasser- und Erdgasprozesse injiziert, um Korrosion an Geräten, Rohrleitungen und Schiffen zu verhindern.

Die Herausforderung besteht natürlich darin, herauszufinden, wie viel Korrosionsinhibitor eingespritzt werden muss. Da viele dieser Chemikalien Kopfschmerzen bei nachgelagerten Prozessen und bei der Raffinierung verursachen können, ist es wichtig, den übermäßigen Einsatz von Chemikalien zu minimieren. Gleichzeitig besteht bei einer Unterspritzung das Risiko eines Ausfalls von Vermögenswerten.

Daher suchen Öl- und Gasbetreiber und ihre Dienstleister nach besseren Möglichkeiten, die Einspritzratenberechnungen für Korrosionsinhibitoren einzubinden und die Behandlungskonzentrationen zu automatisieren.

Da die präzise chemische Einspritzung von Korrosionsinhibitoren für die Kostenreduzierung bei allen Öl- und Gasprozessen von entscheidender Bedeutung ist, sollten Betreiber jeder Größe über wirtschaftliche Möglichkeiten zur Automatisierung der Einspritzung von Korrosionsinhibitoren nachdenken.
Hier finden Sie drei nützliche Tipps zur Automatisierung der Einspritzung von Korrosionsinhibitoren in Öl- und Gasprozessen.

● Verwenden Sie einen Durchflussmesser
Eine der einfachsten Möglichkeiten, die Verschwendung von Korrosionsinhibitoren zu minimieren und gleichzeitig eine akzeptable Anlagenintegrität aufrechtzuerhalten, besteht darin, Daten von einem Echtzeit-Durchflussmesser zu nutzen, um die Einspritzraten zu ermitteln.
In den meisten Fällen werden filmbildende Inhibitoren in präzisen Konzentrationen in einen Prozess eingespritzt, basierend auf bekannten Wasseranteilen und Verunreinigungsgraden in diesem Prozess. Unter der Annahme, dass diese Prozentsätze stabil bleiben, kann ein Durchflussmesser die erforderliche Menge an Korrosionsinhibitoren basierend auf einer vorgeschriebenen Konzentration ermitteln.
Dies ist besonders nützlich bei Prozessen, bei denen die Durchflussraten täglich erheblich schwanken, beispielsweise bei der Salzwasserentsorgung oder bei Transfersystemen für produziertes Wasser.

● Nachgelagerte Maßnahmen zur Information über zukünftige Anwendungen
Eine der gebräuchlichsten Methoden zur Sicherstellung der richtigen Behandlungsmengen an filmbildenden Inhibitoren ist die Messung der chemischen Rückstände nachgeschaltet. Bei der Messung von Rückständen werden Proben von nachgeschalteten Flüssigkeiten entnommen, um Konzentrationen von Korrosionsinhibitoren im Prozess festzustellen.

Wenn Korrosionsinhibitoren in angemessenen Konzentrationen eingesetzt werden, sollten stromabwärts einige, wenn auch minimale Restchemikalien vorhanden sein. Wenn keine Rückstände vorhanden sind, können wir davon ausgehen, dass wir keinen vollständigen Schutz erhalten. Wenn wir zu viele Rückstände messen, können wir davon ausgehen, dass wir zu viel behandeln.

Ähnlich wie bei der Restmessung sollten Unternehmen damit beginnen, die tatsächliche Korrosion in Geräten nach der Einspritzung des Korrosionsinhibitors mithilfe von Korrosionssonden zu messen. Dieser Prozess des „Schließens des Kreislaufs“ kann im Laufe der Zeit zeigen, wie wirksam Korrosionsinhibitoren tatsächlich Korrosion verhindern.
Der Prozess der Korrosionsmessung kann natürlich eine Herausforderung sein. Es kann schwierig sein, zu wissen, wo die Sonden platziert werden sollen und wann Messungen vorgenommen werden müssen. Bei einzelnen Anwendungen kann dies von geringem Nutzen sein.

● Messen Sie den tatsächlichen Chemikalienverbrauch
Für jeden Öl- und Gasbetreiber oder Dienstleister, der die Kosten für Korrosion und Korrosionsinhibitoren senken möchte, können die beiden oben genannten Methoden viel bewirken.
Für diese beiden Methoden müssen jedoch genaue Daten zum Chemikalienverbrauch vorliegen.
Allzu oft wird davon ausgegangen, dass die tatsächliche Chemikaliendosierung in der vorgeschriebenen Menge erfolgt. Bei der nachträglichen Analyse wird davon ausgegangen, dass die Pumpe, wenn sie auf 15 GPD eingestellt war, in diesem Zeitraum 15 GPD eingespritzt hat.
In Wirklichkeit ist diese Annahme kategorisch falsch, und wenn man sich darauf verlässt, wird sie weiterhin diejenigen verwirren, die versuchen, ihre Automatisierungsprogramme für Korrosionsinhibitoren zu optimieren.
WellAware hat Tausende von chemischen Injektionssystemen auf der ganzen Welt untersucht. Wir haben Systeme überwacht und automatisiert, die im letzten Jahr über 860,000 Gallonen Korrosionsinhibitor eingespritzt haben.

Einleitung von kontaminiertem Wasser:Korrosionsinhibitoren können bei der Öl- und Gasförderung in das Produktionswasser oder Abwasser gelangen und möglicherweise Oberflächengewässer oder Grundwasser kontaminieren, wenn sie vor der Einleitung nicht ordnungsgemäß behandelt werden.
Auswirkungen auf Ökosysteme:Die in Korrosionsinhibitoren enthaltenen Chemikalien können schädliche Auswirkungen auf Wasserlebewesen haben, indem sie beispielsweise das pH-Gleichgewicht verändern oder die natürlichen biologischen Funktionen von Organismen beeinträchtigen.

Ordnungsgemäße Handhabung und Entsorgung:Korrosionsinhibitoren sollten gemäß strengen Sicherheitsprotokollen gehandhabt und über geeignete Abfallentsorgungsanlagen entsorgt werden, die das Wasser vor der Einleitung aufbereiten können, um Verunreinigungen zu entfernen.

Wasserverwaltung:Betreiber sollten wirksame Wassermanagementstrategien umsetzen, um die Menge des produzierten Wassers zu reduzieren und so viel wie möglich zu recyceln oder wiederzuverwenden, um den Bedarf an Frischwasser und die Einleitung von aufbereitetem Wasser zu minimieren.

Chemische Reduktionstechnologien:Der Einsatz von Technologien, die die Menge der erforderlichen chemischen Zusatzstoffe reduzieren, wie z. B. fortschrittliche Materialien und Beschichtungen, kann dazu beitragen, den ökologischen Fußabdruck von Korrosionsinhibitoren zu verringern.

Umweltverträgliche Inhibitoren:Untersuchen und verwenden Sie Korrosionsinhibitoren, die auf umweltfreundlichen Chemikalien basieren und bei versehentlicher Freisetzung ein geringeres Risiko für Ökosysteme darstellen.

Regelmäßige Überwachung und Tests:Überwachen und testen Sie das Abwasser regelmäßig auf Verunreinigungen, um sicherzustellen, dass es den gesetzlichen Standards entspricht, bevor es eingeleitet wird.

Schulung und Sensibilisierung:Bieten Sie dem Personal, das mit Korrosionsinhibitoren umgeht, Schulungen an, um das Bewusstsein für die potenziellen Risiken und die Bedeutung der Einhaltung ordnungsgemäßer Handhabungsverfahren zu schärfen.

Zusammenarbeit mit Regulierungsbehörden:Arbeiten Sie eng mit Umweltbehörden zusammen und halten Sie sich an lokale Vorschriften und internationale Standards, um sicherzustellen, dass der Einsatz von Korrosionsinhibitoren innerhalb akzeptabler Umweltgrenzen liegt.

Durch die Umsetzung dieser Maßnahmen kann die Öl- und Gasindustrie die Umweltauswirkungen von Ölfeld-Korrosionsinhibitoren mildern und gleichzeitig die Integrität der Ölfeldanlagen schützen.