cemento

Profa. Marianela Fernández
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
UNIVERSIDAD DEL ZULIA
FACULTAD DE INGENIERÍA
CENTRO DE ESTUDIOS DE CORROSIÓN
CEC-LUZ
Maracaibo, Julio de 2011

Introducción a la corrosión
Tipos de corrosión
Perforación y extracción de crudo y/o gas
Introducción a la corrosión en la Industria
Petrolera
• Corrosión por CO 2
• Corrosión por H 2S
• Corrosión Microbiológica

Patrones de Flujo
• Tuberías Horizontales
• Tuberías Verticales
Métodos de Control de Corrosión
• Inhibidores
• Deshidratación
• Endulzamiento
Técnicas de Monitoreo de Corrosión
• Electroquímicas
• No Electroquímicas
Normas y prácticas recomendadas

“Oxidación destructiva de un metal o
aleación por el medio al cual se encuentra
expuesto”

Fallas Catastróficas
Explosión de una tubería de 30” de diámetro
que transportaba gas natural, y que se
mantuvo ardiendo por mas de 55 minutos, en
Nuevo México, Estados Unidos, en agosto de
2000.
Muertes: 12 personas
3 vehículos destrozados y serios daños a
otras tuberías de gas adyacentes.
Pérdidas: Aproximadamente $1000000.
Causa: Reducción significativa del
espesor de la tubería por corrosión
interna.

Fallas Catastróficas

Fallas Catastróficas

Ánodo
Cátodo
Metal (conductor electrónico)
Electrolito (conductor iónico)

Los electrones generados en el ánodo son llevados
a la zona catódica a través del conductor
metálico.
M (s) M n+ + ne -
Al Al +3 + 3e - Fe → Fe +2 + 2e -
Transferencia de e-
Ánodo Electrolito Cátodo

Los iones metálicos, o otras especies reactivas o iones son
llevados desde el ánodo al cátodo a través del conductor
electrolítico.
Los electrolitos son comúnmente líquidos pero pueden ser
sólidos también.
Mientras más iones tenga el electrolito mayor es su
conductividad, por cual el electrolito transporta rápidamente
los iones provenientes del ánodo.
Cuál es el electrolito en la industria del gas y/o crudo???
Ánodo Electrolito Cátodo
M + →

Existen dos tipos de iones: los aniones y los cationes.
Los aniones están cargados negativamente y se mueven hacia el ánodo
donde son oxidados.
Los cationes están cargados positivamente y se mueven hacia el cátodo
donde son reducidos
Cuales son cationes y cuales aniones???
Fe +2 ; OH - ; H +

La corrosión ocurre porque el metal busca un estado de
menor energía.
Esta tendencia es dada por el cambio de Energía libre de
Gibbs (DG).
Si este cambio de energía de Gibbs es negativo como
resultado de un proceso o reacción, entonces el resultado del
proceso o producto de la reacción será de menor energía.
Por lo tanto el producto es más estable y el proceso es
energéticamente posible.
Si el cambio de energía de Gibbs es positivo, entonces la
reacción no toma lugar espontáneamente.

El potencial del electrodo esta relacionado con la tendencia
a la corrosión de metales y aleaciones en un electrolito
El potencial de corrosión de un electrodo simple no puede ser
medido.
Solo la diferencia de potencial de dos electrodos puede ser
medida.
El potencial de corrosión de un electrodo es medido
utilizando otro electrodo llamado electrodo de referencia.
Electrodo de Calomel Saturado
Electrodo de Plata/Cloruro de Plata
Electrodo de Cobre/Sulfato de Cobre

Potenciales de electrodos de referencia comunes vs. el Electrodo
Estándar de Hidrógeno (ESH)
+
E
-
+ 0.316
+0.266
+0.242
0.0
-0.800
Cu/CuSO 4 (saturado)
Ag/AgCl (saturado)
Calomel saturado (SCE)
Elecrodo Estándar de
Hidrógeno (SHE)
Zn/Zn +2

Para determinar el potencial de un metal en el cual los
reactantes tienen una actividad diferente a la unidad. La
ecuación de Nernst se expresa de la siguiente manera:
E
E
RT
nF
ln
FEM
E
C
a
a
Red
Oxid
E
A

REACCIÓN DEL ELECTRODO
K → K + + 1 e -
Mg → Mg +2 + 2 e -
Al → Al +3 + 3 e -
Zn → Zn +2 + 2 e -
Cr → Cr +3 + 3 e -
Fe → Fe +2 + 2 e -
Cd → Cd +2 + 2 e -
Ti → Ti + + e -
Co → Co +2 + 2 e -
Ni → Ni +2 + 2 e -
Pb → Pb +2 + 2 e -
H 2 → 2 H + + 2 e -
Cu → Cu +2 + 2 e -
Ag → Ag + + e -
Pt → Pt +2 + 2 e -
Au → Au +3 + 3 e -
POTENCIAL DEL ELECTRODO
ESTÁNDAR
(En V y a 25 °C)
-2.93
-2.37
-1.66
-0.76
-0.74
-0.44
-0.40
-0.34
-0.28
-0.25
-0.13
0.00
0.34
0.80
1.20
1.50

ACTIVO
ASTM G71 Guía para conducir
y evaluar Series Galvánicas
ASTM G82 Guía para
desarrollar Series Galvánicas
NOBLE
Magnesio
Aleaciones de magnesio
Zinc
Acero galvanizado
Aluminio 1100
Aluminio 6053
Cadmio
Aluminio 2024 (4.5 Cu, 1.5 Mg, 0.6 Mn)
Acero dúctil
Hierro forjado
Hierro fundido
Acero inoxidable 13% Cromo, tipo 410 (activo)
Acero inoxidable 18-8, tipo 304 (activo)
Acero inoxidable 18-12-3, tipo 316 (activo)
Soldadura plomo estaño
Plomo
Estaño
Bronce
Manganeso
Bronce naval
Niquel (activo)
Bronce amarillo
Laton estañoso
Bronce aluminio
Bronce rojo
Cobre
Bronce silicio
Níquel (pasivo)
Aleación 76Ni, 16Cr, 7Fe (pasivo)
Acero inoxidable 13%Cromo, tipo 410 (pasivo)
Titanio
Acero inoxidable tipo 304 (pasivo)
Acero inoxidable 18-12-3, tipo 316 (pasivo)
Plata
Grafito
Oro
Platino

El potencial da una indicación de la
tendencia de los metales a corroerse
pero no provee información de la
reacción de la velocidad de corrosión.
La velocidad de corrosión es
proporcional a la velocidad de los
electrones transferidos entre el electrodo
y el electrolito.
La velocidad de los electrones
transferidos se conoce como corriente
(I).
La cantidad de corriente por unidad de
área superficial es la densidad de
corriente (i)
e- e-
Cinc Metálico
H +
H +
Zn +2
H +
H 2
Zn +2
H +
HCl

Los crudos de petróleo son una mezcla compleja de compuestos orgánicos,
moléculas de hidrocarburos en su mayoría que contienen de 1 a 60 átomos de
carbono. Las propiedades de estos hidrocarburos dependen del número y de la
disposición de los átomos de carbono e hidrógeno en sus moléculas.
Los hidrocarburos contienen compuestos de azufre, nitrógeno y oxígeno, junto
con trazas de metales y otros elementos. Se cree que el petróleo y el gas natural
se formaron a lo largo de millones de años por la descomposición de la
vegetación y de organismos marinos, comprimidos bajo el peso de la
sedimentación.
Metano Etano Propano Butano
Hasta C4: Gases C5 –C19: Líquidos # C> C20: Sólidos

Durante el pasado mes de Enero de 2011,
el presidente de Petróleos de Venezuela
(PDVSA), Rafael Ramirez, anunció que
Venezuela se encontraba en posición de
certificar una nueva cifra para las
reservas probadas de petróleo hasta el 31
de Diciembre de 2010. Este 14 de febrero
de 2011 fue publicada en la Gaceta
Oficial número 39.615 la incorporación
de 86.411.289 BN de petróleo a las
reservas probadas de Venezuela, las
cuales con esta incorporación ascienden
a 296 mil 500 millones de barriles, lo que
supera los 264 mil 500 barriles de petróleo
de reservas probadas que posee Arabia
Saudita y convierte a Venezuela en el
primer país con reservas de petróleo del
Mundo.

El gas natural es un combustible que se
obtiene de rocas porosas del interior de
la corteza terrestre y se encuentra
mezclado con el petróleo crudo cerca
de los yacimientos. Como se trata de un
gas, puede encontrarse sólo en
yacimientos separados. La manera más
común en que se encuentra este
combustible es atrapado entre el
petróleo y una capa rocosa
impermeable. En condiciones de alta
presión se mezcla o disuelve aceite
crudo.

El gas natural arrastra desde los
yacimientos componentes indeseables
como son: el ácido sulfhídrico (H 2S),
dióxido de carbono (CO 2) y agua en
fase gaseosa, por lo que se dice que el
gas que se recibe es un gas húmedo,
amargo e hidratado; amargo por los
componentes ácidos que contiene,
húmedo por la presencia de
hidrocarburos líquidos e hidratado por la
presencia de agua que arrastra desde
los yacimientos.

POZOS DE EXPLORACIÓN. Después del análisis
de los datos geológicos y de las prospecciones
geofísicas se perforan pozos de exploración, en
tierra firme o en el mar. Los pozos de este tipo
que se perforan en zonas donde no se había
encontrado antes petróleo ni gas
Pozos de delimitación” o “de valoración”,
se perforan para determinar los límites de un
yacimiento después del descubrimiento, o para
buscar nuevas formaciones que contengan
petróleo o gas, situadas cerca o debajo de las
que ya se sabe que contienen el producto. A un
pozo donde no se encuentra petróleo ni gas, o
sólo en cantidades demasiado escasas para
una producción económica, se le llama “pozo
seco”.

Pozos de desarrollo. Después de un descubrimiento se determina de
forma aproximada la extensión del yacimiento mediante una serie
de pozos de delimitación o de valoración. Acto seguido se perforan
pozos de desarrollo para producir gas y petróleo, cuyo número
depende de la definición esperada del nuevo yacimiento, tanto en
tamaño como en productividad.

Pozos mermados o casi
agotados. Son los que
producen menos de diez
barriles de petróleo diarios en
un yacimiento.
Pozos de múltiples zonas.
Cuando se descubren
múltiples formaciones
productivas al perforar un solo
pozo, puede introducirse una
columna de tubos en un
mismo pozo para cada una
de las formaciones.

Pozos de inyección. Bombean aire, agua, gas o productos
químicos a los yacimientos de los campos de producción,
ya sea para mantener la presión o para desplazar el
petróleo hacia pozos de producción mediante fuerza
hidráulica o un aumento de la presión.
Pozos de servicio. Son los que se utilizan para operaciones
de pesca de tubos o accesorios y operaciones con cable
de acero, colocación de obturadores o tapones, o
retirada y rehabilitación. Asimismo se perforan para la
evacuación subterránea del agua salada que se separa
del crudo y el gas.

Torre
Tubería de perforación.
Cabrestante de gran
capacidad para bajar y subir la
tubería de perforación.
Mesa o Plataforma que hace
girar la tubería y la barrena,
Mezcladora y una Bomba de
Lodos.
Motor para el accionamiento
de la plataforma giratoria y el
cabrestante.
Equipo de perforación en México

Perforación
ACTIVIDADES ASOCIADAS
A LA PRODUCCIÓN DE CRUDO
Cementación
Completación

Perforación por percusión o con
cable. El método de perforación
más antiguo es el que se realiza
por percusión o con cable. Es un
método lento y de profundidad
limitada, que rara vez se utiliza. Se
basa en triturar la roca elevando y
dejando caer una pesada barrena
cincel con vástago sujeta al
extremo de un cable. Cada cierto
tiempo se extrae la barrena y los
fragmentos de roca triturada se
suspenden en agua y se eliminan
sacándolos a la superficie
mediante lavado a presión o
bombeo

Perforación rotativa. La perforación rotativa es el método más
común y se utiliza para perforar pozos tanto de exploración
como de producción, hasta profundidades superiores a 7.000 m.
Para abrir los pozos de exploración y de producción se utilizan
perforadoras rotativas móviles y flotantes, semipesadas y
pesadas. El equipo de perforación rotativa se monta sobre una
plataforma de perforación con una torre de 30 a 40 m de altura,
y comprende una plataforma giratoria, motor, mezcladora de
lodo y bomba de inyección, un cabrestante o malacate con
cable metálico, y numerosos tubos, de 27 m de longitud cada
uno aproximadamente. La plataforma hace girar un vástago de
transmisión cuadrado conectado a la tubería de perforación. La
tubería de perforación gira a una velocidad de entre 40 y 250
rpm y hace girar una barrena de fricción de bordes cortantes
fijos, tipo cincel, o una barrena de rodillos con cuchillas rotativas
de dientes endurecidos.

Perforación rotativa.

Perforación rotopercutante. La perforación
rotopercutante, o por rotación y percusión, es
un método combinado en el que una barrena
rotativa utiliza un líquido hidráulico circulante
para accionar un mecanismo tipo martillo,
creando así una serie de rápidos golpes de
percusión que permiten que la barrena perfore
y simultáneamente triture la tierra.

Electroperforación y turboperforación. La mayoría de las
plataformas giratorias, cabrestantes y bombas de los
equipos de perforación pesados suelen ser accionados
por motores eléctricos o turbinas, lo que permite mayor
flexibilidad en las operaciones y la perforación
telecontrolada. La electroperforación y la
turboperforación son nuevos métodos que proporcionan
a la barrena una potencia más directa al conectar el
motor de perforación justo por encima de la barrena, en
el fondo del agujero.

Perforación direccional. La perforación direccional es una
técnica de perforación rotativa que guía la columna de
perforación siguiendo una trayectoria curva a medida
que el agujero se hace más profundo. Este método se
utiliza para llegar hasta yacimientos que son innacesibles
mediante la perforación vertical. Asimismo reduce los
costes, ya que permite perforar varios pozos en distintas
direcciones desde una sola plataforma. Este mayor
alcance de perforación permite penetrar en yacimientos
submarinos desde la costa. Muchos de estos métodos son
posibles gracias al empleo de ordenadores para guiar
perforadoras automáticas y tubería flexible (espiral), que
se sube y baja sin tener que conectar y desconectar
secciones.

El revestimento es una tubería pesada de acero especial
que reviste el agujero del pozo. Se utiliza para evitar el
derrumbe de las paredes del agujero de la perforación y
proteger los estratos de agua dulce previniendo fugas del
flujo de retorno de lodo durante las operaciones de
perforación. El revestimiento sella también las arenas
impregnadas de agua y las zonas de gas a alta presión.
Inicialmente se utiliza cerca de la superficie y se cementa
para guiar la tubería de perforación. Para ello se bombea
una lechada de cemento a la tubería y se la fuerza a subir
por el espacio comprendido entre el revestimiento y las
paredes del pozo.

La completación de un pozo puede definirse como el
conjunto de operaciones realizadas desde la corrida y
cementación del revestidor de producción hasta el
momento en el cual el pozo comienza a producir los fluidos
de la formación de manera eficiente.
El objetivo principal de la completación consiste en dotar al
pozo de los dispositivos necesarios y adecuados para
ponerlo a producir de forma óptima, confiable y
económica.

Perforación
Cementación

Perforación
Cementación
Completación

OPERACIÓN
DE UN POZO

OPERACIÓN
DE UN POZO
Perforación
Cementación
Completación

Perforación
Cementación
Completación

Perforación
Cementación
Completación

Cañoneo

Puesta en producción

MUCHAS GRACIAS
POR SU ATENCIÓN…