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Corrosión en plataformas offshore para extracción de petróleo y gas

Publicado: Noviembre 6, 2023

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Autor: Ing. Euclides Quiñonez, 06 noviembre 2023

Introducción

La extracción de petróleo y gas en plataformas offshore es un proceso importante para satisfacer la creciente demanda energética global. Estas estructuras operan en entornos marinos altamente corrosivos; por lo cual, la protección y control contra la corrosión representa un reto técnico para evitar daños graves, pérdidas económicas significativas y riesgos ambientales. Para garantizar la seguridad y la sostenibilidad a largo plazo de la industria offshore, es fundamental comprender las perspectivas y las soluciones para abordar este problema.

Las plataformas offshore son grandes estructuras de acero al carbono, diseñadas principalmente para la exploración, perforación, extracción, almacenaje y procesamiento del petróleo y gas natural que se encuentran en ambiente marino. Cuentan con sistemas de generación eléctrica, desalinizadores de agua y todo el equipo necesario para realizar procesos primarios al petróleo crudo y gas natural para enviarlo directamente a tierra por oleoducto y gasoductos o cargarlos en sitio en embarcaciones.

Causas de la corrosión en plataformas offshore

La corrosión en plataformas offshore es causada principalmente por el entorno marino, la exposición constante al oxígeno, la temperatura, la humedad, al asentamiento de colonias biológica y la presencia de impurezas en los fluidos extraídos. La combinación de estos elementos promueve reacciones químicas y electroquímicas que degradan los metales bajo condiciones severas que depende del área de ubicación:

Área sobre el agua: El grado de daño en esta área depende de la altura sobre el nivel del mar. Esto se debe al cloruro de sodio (NaCl) arrastrado por el aire y a las salpicaduras del mar depositadas sobre el metal por la acción del viento. Una mayor concentración de cloruro en el metal, acelera el proceso corrosivo.

Área de salpique: La mayor velocidad de corrosión ocurre en esta área, esto se debe a la alta concentración de oxígeno y cloruros por las salpicaduras de agua de mar, que elimina cualquier película protectora que pueda formarse sobre la superficie del acero.

Área de marea: Esta es el rango donde se mueven la marea alta y marea baja. En regiones de marea alta, la velocidad de corrosión es mayor respecto a las regiones de marea baja, y esto se debe a la formación de una celda de concentración diferencial de oxígeno entre la región de marea baja y el pico de la zona sumergida. Durante la marea baja, cuando las superficies de acero están expuestas a la atmósfera, los productos de óxidos, (óxido de hierro, FeO), son muy estables y se depositan uniformemente sobre toda la superficie expuesta, actuando como una capa protectora que aísla al metal del medio agresivo y lo protege contra la corrosión atmosférica. Luego, cuando las superficies se sumergen durante la marea alta, la región noble actúa como cátodo, con la reducción de los óxidos en sus superficies.

Área sumergida: La corrosión se rige por la velocidad de difusión del oxígeno a través del agua y el crecimiento marino presente en la superficie del metal.

Área del subsuelo: En esta área, el daño depende de la disponibilidad de oxígeno en el suelo y si el mismo se considera perturbado o no. También se ve afectado por actividades microbianas.

Estrategias de prevención de la corrosión

A continuación se presentan algunas estrategias de prevención:

Recubrimientos protectores: De barrera: Evitan que el electrolito entre en contacto con el sustrato. Las pinturas son muy efectivas para proteger el área atmosférica. Para la zona de salpique es muy efectivo recubrir con capas de elastómero resistente, el cual proporciona protección completa contra la acción erosiva del agua de mar, el ataque del ozono y los rayos ultravioleta, el impacto incidental de embarcaciones y desechos flotantes.

Inhibidores: Los inhibidores de óxido y los recubrimientos anticorrosivos son antioxidantes que detienen la formación de óxido en metales y aleaciones. Depositan una película que desplaza la humedad sobre superficies que previenen la formación de sustancias corrosivas. Afecta, afecta la cinética, disminuyendo la densidad de corriente y por ende la velocidad de corrosión.

Galvanizado (Cupla galvánica): Este recubrimiento protege el sustrato mediante el autoconsumo. Por ejemplo, consideremos el acero que ha sido galvanizado, lo que significa que está sumergido y cubierto con una capa de zinc que se sacrificaría frente al acero.

Protección Catódica (PC): La protección catódica es una técnica en la que se emplea un ánodo, sacrificio o corriente eléctrica para proteger el metal de la plataforma. Esto implica la instalación de ánodos de zinc o aluminio (Ánodos de sacrificio) que se corroen en lugar de los componentes metálicos o mediante la instalación de un sistema de protección catódica por corriente impresa. La combinación de PC con recubrimientos adecuados, representa la mejor opción para proteger las plataformas offshore en el área sumergida. Para la aplicación de este método se debe considerar las ventajas y limitaciones de los sistemas de ánodo de sacrificio y corriente impresa para su uso en estructuras de acero y hormigón armado. También se debe considerar el monitoreo submarino y los efectos de este método en la plataforma y de los revestimientos.

Selección adecuada de materiales: Durante el diseño de las plataformas offshore, la elección de materiales resistentes a la corrosión, como acero inoxidable o aleaciones de níquel, es fundamental para prevenir la degradación temprana. Estos materiales son más costosos, pero pueden extender significativamente la vida útil de la plataforma. Fabricar toda la estructura con los materiales mencionados no es viable, pero mediante un análisis de costo, riesgo, beneficio, se puede determinar los sitios en donde se pueden instalar dichos materiales.

Monitoreo y mantenimiento

La inspección regular y el mantenimiento preventivo continuo, son esenciales para detectar y abordar este problema en sus primeras etapas. Las tecnologías de inspección avanzadas, permiten una evaluación precisa del estado de los activos.

Tecnologías innovadoras

Para un control a largo plazo en plataformas offshore, se desarrollan y aplican tecnologías innovadoras. Algunas de las tendencias y perspectivas a largo plazo en este campo incluyen:

Recubrimientos avanzados: Se están investigando recubrimientos avanzados con propiedades mejoradas de resistencia a la corrosión y durabilidad. Esto incluye recubrimientos autorreparables que pueden reparar pequeñas grietas y daños por sí mismos.

Nanotecnología: La nanotecnología se utiliza para desarrollar materiales nanocompuestos con propiedades superiores que proporcionan una protección más efectiva y duradera en condiciones offshore extremas.

Sensores inteligentes: Los sensores inteligentes y las tecnologías de monitoreo remoto permiten un seguimiento en tiempo real del estado de la plataforma. Esto facilita la toma de decisiones informadas sobre el mantenimiento y la reparación.

Robótica submarina: La robótica submarina se usa para inspecciones y reparaciones de plataformas offshore de manera eficiente y segura. Estos robots pueden realizar tareas de mantenimiento y reparación sin la necesidad de una inmersión humana.

Diseño: Un buen control de la corrosión comienza con el diseño estructural. En toda la estructura se deben emplear formas simples y continuas, eliminando bordes cortantes, agujeros, hendiduras, solapes invertidos, o esquinas internas que puedan resultar inaccesibles al arenado, revestimientos e incluso a la corriente eléctrica¹.

Conclusiones

La corrosión en la extracción de petróleo y gas en plataformas offshore es un desafío que requiere una atención continua. Para garantizar la seguridad, la sostenibilidad y la eficiencia de la industria a largo plazo, es necesario implementar estrategias efectivas de prevención y adoptar tecnologías emergentes. La combinación de recubrimientos avanzados, nanotecnología, sensores inteligentes y robótica submarina está transformando la forma para controlar este fenómeno en un ambiente agresivo..