Mitigación de la corrosión en tuberías en pozos de producción de salmueras

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Desafíos de la corrosión de la tubería en pozos de producción en salmueras

  • Los pozos de producción padecen un ambiente de trabajo hiper-salinizado, con corrosiones que causan caos en materiales ferrosos.
  • La corrosión afecta a la concreción del hoyo inferior del pozo y a la vida de la productividad del pozo.
  • La corrosión tiene un impacto tanto en en el aspecto financiero como también en el ambiental, y es un problema que necesita ser tomado seriamente a medida que el proyecto avanza en la producción.
  • Se necesitan sistemas de monitoreo de corrosión precisos y rápidos para administrar efectivamente el mantenimiento del pozo, así la producción general de campo no se ve afectada.

Corrosión de la tubería, un problema muy difundido

La tendencia natural de los materiales ferrosos a sufrir corrosión sólo es acelerada en la salmuera, donde los niveles de salinidad pueden alcanzar los 250 o 280 kppm, tan salado como pueda lograr estar. En entornos hiper-salinizados, la corrosión es un factor importante ya que las herramientas y el equipamiento son devorados a un ritmo acelerado. Mitigar esta pérdida de material es esencial para la integridad del pozo, lo que afecta a la producción y a sostener el capex de una mina.

Las consecuencias de la corrosión en la tubería son la pérdida en el grosor y la fuerza de la pared, conllevando a una reducción en la ductilidad, que usualmente deriva en la deformación de la tubería o en su inutilización total.

La corrosión no monitoreada puede causar fallos inesperados en la tubería, lo que resulta en trabajos de reparación costosos y complicados. Si se deja sin atención, esto puede causar contaminación cruzada de acuífero y pérdidas productivas.

La corrosión de la tubería a menudo se acelera cuando hubo daño en la tubería durante la instalación, o con el funcionamiento repetido de equipamiento de perforación o bombas dentro de la tubería.

Monitoreo de la corrosión

El operador debe monitorear e inspeccionar continuamente la infraestructura para medir la integridad del equipamiento de entubado del fondo del pozo y de la superficie. Hay disponible una variedad de técnicas de monitoreo de corrosión. Algunas técnicas de medición de la corrosión usan herramientas de monitoreo en línea colocadas directamente en el sistema de producción. Estas herramientas están expuestas al flujo de producción constante. Otras técnicas involucran análisis en laboratorios.

La técnica de pérdida de peso usa cupones, un método directo de identificación visual, es un método de monitoreo simple y muy conocido. Esta técnica expone un espécimen de material (el cupón) al entorno del proceso durante una cantidad de tiempo determinada antes de que un técnico lo quite del sistema y analice sus condiciones físicas y la cantidad de peso perdido. Sin embargo, el cupón no puede ser usado independientemente para detallar con precisión la hora o la ubicación de un evento de corrosión como una pérdida.

Más allá de esto, la técnica del cupón es útil cuando hay un acceso fácil para colocar y extraer el cupón, haciendo que sea esencialmente imposible para las cadenas de tuberías tubulares del fondo del pozo.

Las opciones restantes son técnicas de medición no destructivas que incorporan una o más de las varias herramientas de registro que son empleadas en el cableado del fondo del pozo.

Avances en el monitoreo de la corrosión del fondo del pozo

Las técnicas de registro para monitorear la corrosión del fondo del pozo incluyen ultrasonido, métodos electromagnéticos y mecánicos que cosechan información detallada sobre la ubicación y la extensión del evento corrosivo.

El monitoreo ultrasónico emplea una fuente de ultrasonido para realizar medidas y genera imágenes del entorno del fondo del pozo.

La mayoría de las herramientas de ultrasonido funcionan bajo el principio de la medida por eco de pulso. Las mediciones incluyen la evaluación de cemento, elaboración de imágenes del hoyo abierto e imágenes de corrosión.

Un televisor ABI transmite una señal ultrasónica a una frecuencia de 1.2 MHz diseñada para la evaluación del cemento y la inspección del tubo.

La calidad de la mezcla de cemento está directamente relacionada con el grado de resonancia de la tubería: un buen cemento disminuye la señal acústica y causa una señal secundaria de baja amplitud para que vuelva al transductor; un mal trabajo con el cemento o tubo libre permite que la tubería suene y devuelva un eco de mayor amplitud.

Además, las mediciones ABI incluyen la generación de imágenes en 2D del radio interno de la tubería, derivado de la línea de flujo del eco principal de la superficie interna, y del grosor de la tubería en 2D, derivado de la respuesta en la frecuencia.

La herramienta ABI registra dos ecos: el eco principal de la superficie interna de la tubería y el eco menor de la superficie externa. El radio y el grosor de la tubería son computados con los tiempos de llegada de los dos ecos. Los tamaños, o amplitudes, relativos de los dos ecos son indicadores cualitativos de la condición de la tubería.

La inspección con ultrasonido provee numerosas ventajas como herramienta de medición de corrosión, incluyendo su sensibilidad tanto a la defensa interna como externa y a la notificación de campo instantánea cuando se encuentra un defecto.

Además, la técnica requiere acceso a solo un lado del material para medir la condición del objeto entero y obtener imágenes detalladas del interior y exterior del tubo.

Sin embargo, la inspección es difícil en materiales que son irregulares en su perfil, como los filtros.

Los operadores también pueden emplear otro método de monitoreo de corrosión: inspección basada en electromagnetismo (EM). El principio básico de esta técnica involucra medir los cambios en un campo magnético a medida que pasa a través de un objeto metálico; los cambios están relacionados a la condición del material, tal como su grosor y sus propiedades electromagnéticas.

Existen dos tipos de herramientas de monitoreo de corrosión por EM. La primera, una herramienta de pérdida de flujo, magnetiza el objeto de metal usando un electroimán. Cuando el flujo magnético encuentra una sección dañada del metal, unas bobinas en los sensores de la herramienta detectan esta pérdida. Mientras que este método es útil para medir cambios abruptos en el grosor del tubo, es menos efectivo para monitorear el incremento constante de corrosión o corrosión que varíe gradualmente sobre una sección grande de tubo o configuraciones concéntricas de tubería.

La segunda tecnología de monitoreo basada en EM, la herramienta de corriente de Foucault de campo remoto, mide la señal de no solo el campo EM primario sino también del campo secundario de las corrientes de Foucault inducidas en el tubo que recubre.

La herramienta de inspección de tubería por EM ha sido usada para detectar hoyos grandes, disecciones en la tubería y pérdidas de metal relacionadas con la corrosión tanto en las superficies internas como externas de la tubería.

Estas mediciones pueden obtenerse sin que la compañía operativa tenga que tirar hacia afuera la tubería del hoyo, ahorrando tiempo de trabajo, gastos de intervención e interrupción de la producción.

Se ejecuta un reconocimiento inicial mientras la herramienta de inspección de tubería por EM es descendida por el cableado, para poder marcar áreas de interés en donde se realicen detallados escaneos de diagnóstico cuando más tarde se registre en la superficie. La herramienta puede registrar un archivo continuo tanto del diámetro promedio interior de la tubería como del grosor de metal total, permitiendo la detección de corrosión en la tubería exterior. Se pueden realizar mediciones de radio en la tubería interior a pesar de la presencia de la mayoría de tipos de escombro.

Se pueden identificar horizontes con corrosiones mayores cuando se usa la herramienta a través de numerosos orificios, permitiendo que se tomen futuras mediciones de mitigación en estos niveles.

Además de las técnicas de monitoreo acústicas y electromagnéticas expuestas, los métodos mecánicos también son útiles.

Las herramientas de calibre de brazos múltiples yacen en contacto directo con la pared del tubo para medir las deformaciones que surgen de la pérdida de metal debido a la corrosión o a la acumulación de escombros, aunque no proveen ninguna información sobre la condición externa de la pared del tubo.

La herramienta de calibre de brazos múltiples puede ser utilizada con hasta 60 brazos, dependiendo de los diámetros internos de la tubería, proveyendo una imagen mecánica 3D de las variaciones internas de la pared del tubo.

Las mediciones repetidas pueden mantener un seguimiento de la corrosión con el pasar del tiempo, permitiendo a los operadores tomar decisiones en base a datos reales y no inferidos, sin la necesidad de remover la tubería hasta el tiempo requerido, optimizando así el tiempo de inactividad.

Combinar mediciones para un monitoreo de corrosión mejorado

La combinación de varias de estas herramientas mejora significativamente la comprensión del operador sobre las razones de una corrosión localizada.

Mitigación de corrosión mejorada a través de la administración

Se puede obtener una mayor comprensión de la integridad de la tubería haciendo uso de herramientas de monitoreo de corrosión del fondo del pozo, permitiendo al operador tomar decisiones de mitigación y reparación mejor fundamentadas y menos costosas.

A medida que se coloquen más y más tubos de acero en entornos hiper-salinizados, el monitoreo de corrosión se volverá un problema creciente, y en un sistema de monitoreo adecuado es esencial permitir a los operadores tomar decisiones tanto redituables como responsables con el ambiente.

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