ÁREA: Materiais
TÍTULO: Avaliação da taxa de corrosão de aço-carbono em ácido clorídrico contaminado por íons férricos.
AUTORES: MAINIER, F. B. (UFF) ; FERNANDES, L. H. (UFF) ; OLIVEIRA, M. A. M. (UFF)
RESUMO: Acidificação de poços de petróleo é uma técnica que visa aumentar a produtividade através da dissolução ácida de rochas carbonatadas contendo petróleo. Quando essas rochas contém Fe3O4 e/ou Fe2O3 a dissolução gera certa quantidade de íons férricos. O presente trabalho está baseado em ensaios laboratoriais com soluções ácidas (ácido clorídrico) contendo elevado teor de íons férricos visando simular o processo de acidificação. Nos ensaios são utilizados inibidores de corrosão a base de álcool propargílico, formulações normalmente usadas nas operações de poços de petróleo.Os ensaios gravimétricos utilizando corpos-de-prova de aço-carbono mostram que os íons férricos em meio ácido reduzem a ação anticorrosiva desses inibidores de corrosão.
PALAVRAS CHAVES: corrosão, inibidores de corrosão, íons férricos
INTRODUÇÃO: Acidificação é uma técnica de estimulação da produtividade de um poço petrolífero, na qual se injeta uma solução ácida na formação rochosa através das tubulações de produção, a fim de dissolver parte dos minerais visando aumentar ou recuperar a permeabilidade da formação rochosa ao redor do poço, consequentemente, aumentando a produção de petróleo (1). O sucesso e a importância desta operação no cenário na indústria de petróleo podem ser avaliados pelo desenvolvimento destas técnicas nas operações onshore e offshore. No Brasil, cerca de 10 % da produção anual de ácido clorídrico está destinada a indústria de petróleo. Nesta operação petrolífera dois pontos podem ser destacados. Primeiramente, ao considerar que o aço-carbono é o material de confecção das tubulações sendo portando fundamental o uso de inibidores de corrosão que adicionados ao ácido clorídrico visam reduzir ou minimizar o ataque corrosivo do ácido ao aço-carbono. No segundo momento, a função do ácido é dissolver as rochas, principalmente, carbonáticas visando criar maior permeabilidade ao fluxo de petróleo. O caso em questão é a formação de íons férricos quando as rochas são constituídas de magnetita (Fe3O4) e hematita (Fe2O3). Os inibidores de corrosão são substâncias que possuem a capacidade de formar uma película adsorvida ou quimissorvida sobre a superfície metálica impedindo o ataque corrosivo (2). Diante desses fatos, o objetivo com base em ensaios laboratoriais é mostrar que os íons férricos (Fe3+) em meio ácido podem reduzir a eficiência dos inibidores de corrosão e, consequentemente, aumentar a taxa de corrosão do aço carbono das tubulações por onde fluem a solução ácida e o petróleo.
MATERIAL E MÉTODOS: Os corpos-de-prova (CP) utilizados nos ensaios de laboratório foram confeccionados a partir de chapa de aço-carbono ABNT 1020 (0,21 %) com as seguintes dimensões: 50 mm de comprimento, 20 mm de largura e 2 mm de espessura. Os CP foram lixados com lixa d’água 250, 320, 400 e 600 visando à remoção de óxidos aderentes e finalmente a superfície foi polida com alumina. Após o polimento os CP foram lavados com água, álcool, secados com ar quente e pesados com aproximação de 0,1 mg. Os ensaios gravimétricos foram realizados em recipientes de vidro com capacidade de 500 mL, onde os corpos-de-prova ficaram imersos, completamente, em ácido clorídrico (15 % massa) contendo inibidores de corrosão e íons férricos. A fim de manter a temperatura constante, o sistema ficou imerso em banho termostático a 65°C durante uma hora. O inibidor de corrosão utilizado nos ensaios foi o álcool propargílico nas concentrações de 0,2 a 1% (em volume),enquanto as concentrações de íons férricos foram de 100 a 5000 mg/L. As taxas de corrosão dos CP foram determinadas em mg/cm2.h com base na seguinte fórmula:
Taxa de corrosão = Δm/A.t (mg/cm2.h), onde Δm=perda de massa(g); A=área (cm2); t= tempo e exposição (h).
RESULTADOS E DISCUSSÃO: Os resultados dos ensaios gravimétricos realizados com soluções de ácido clorídrico a 15 % (em massa) com adições de inibidor de corrosão e íons férricos são apresentados, a seguir, na tabela 1
Tabela 1– Perda de massa dos corpos-de-prova na presença de ácido clorídrico, inibidor de corrosão e íons férricos, a 65°C, 1 hora.
Concentração Inibidor
(% vol) Perda de massa, mg/cm2 (1 hora)
Concentração dos Fe 3+, mg/L
0 100 500 1000 5000
0,0 74,80 75,89 78,32 93,35 112,83
0,2 0,73 0,85 0,98 3,67 9,85
0,5 0,36 0,39 0,75 3,12 8,10
1,0 0,34 0,36 0,71 1,82 7,21
Os íons férricos se apresentam como fortes oxidantes e a presença de íons férricos em solução de ácido clorídrico pode acarretar a corrosão de ligas especiais com o Hastelloy, ligas de zircônio e outras ligas resistentes a corrosão por ácidos. Os gráficos apresentados, a seguir, foram plotados em gráficos logarítmicos para evidenciar a proteção exercida pelos inibidores de corrosão mesmo com a presença de contaminações com íons férricos. A eficiência do inibidor a base de álcool acetilênico mostra que o aumento da concentração promove uma excelente adsorção e a formação de filme que impede o ataque do meio ácido.
Os gráficos logaritmos a seguir mostram o desempenho dos inibidores de corrosão na presença de íons férricos provenientes de rochas ferríticas.
CONCLUSÕES: Com base nos ensaios laboratoriais são feitas as seguintes conclusões:
•os inibidores de corrosão a base de álcool acetilênico possuem uma excelente proteção contra a corrosão de aço carbono em ácido clorídrico a 15 % em massa;
•as incrustações inorgânicas contendo magnetita (Fe3O4) e hematita (Fe2O3) podem promover a presença de íons férricos durante as acidificações com ácido clorídrico;
•a presença de íons férricos em soluções ácidas pode reduzir a proteção exercida pelos inibidores de corrosão.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: (1)JE Thomas, "Fundamentos de Engenharia de Petróleo", Rio de Janeiro: Interciência: Petrobras, 2ª edição, 2004.
(2)FB Mainier, SSM Tavares, JM Pardal, FR Leta, "Avaliação da corrosão de titânio em soluções de ácido clorídrico na presença de inibidores de corrosão", 9º Congreso Iberoamericano de Ingeniería Mecánica, 17 a 20 noviembre 2009, Las Palmas de Gran Canaria 2009, Islas Canarias, España, 2009.
(3)JK Fink, "Oil field chemicals", New York: Gulf Professional Publishing, 2003.
