油田腐食防止剤

油田腐食防止剤は、腐食剤にさらされた金属表面に保護層を形成することにより、腐食を防止または遅らせる働きがあります。 この保護層は、抑制剤の種類と特定の用途に応じて、いくつかの成分で構成できます。

油田腐食防止剤が機能する一般的なメカニズムには次のものがあります。
陰極防食：阻害剤は陰極保護剤として機能し、陽極反応速度を低下させることで腐食セルの形成を防止します。 このメカニズムには、腐食する金属表面への電子の供与が含まれており、これにより腐食の推進力が減少します。

パッシベーション層の形成:特定の抑制剤は、金属表面に不動態化層として知られる保護層を形成し、腐食剤が金属に直接接触するのを防ぎます。 この層は、使用する抑制剤に応じて、酸化膜、水酸化物、その他の化合物などのさまざまな材料で構成できます。

キレート剤:一部の阻害剤には、金属イオンとしっかりと結合して腐食反応への関与を防ぐキレート剤が含まれています。 これらの薬剤は金属イオンと錯体を形成することで酸化を防ぎ、腐食速度を遅らせます。

腐食剤の中和:油田腐食防止剤は、油相または水相中の酸や溶存酸素などの腐食剤を中和することによっても機能します。 これは、抑制剤と腐食剤の間の化学反応によって達成され、金属表面にもはや脅威を及ぼさない無害な生成物を形成します。

油田腐食防止剤の有効性は、存在する腐食剤の種類と濃度、環境の pH、温度、金属表面の特定の特性などの要因によって異なる可能性があることに注意してください。 したがって、特定の用途に適切な阻害剤を選択するには、これらの要素を慎重に考慮する必要があります。

材料保護性能協会 (AMPP、以前は NACE) による最近の調査によると、腐食は世界経済に毎年 2.5 兆ドル (「T」が付く) を超える損失と損害をもたらしています。 スコアを維持している人にとって、これは世界の GDP の 3.4% に相当します。
これはただただ驚くべきことです。 明らかに、腐食を抑制することは、世界の産業にとって経済的に最も重要です。

まず、石油やガスの腐食とは何かを具体的に説明することが役立ちます。 簡単に言えば、腐食とは、鋼などの精製金属が化学反応を起こし、金属の化学的または電気化学的劣化を引き起こすプロセスです。
石油およびガスのプロセスでは、金属機器の腐食は通常、次のプロセスのいずれかで発生します。
甘い腐食 - 水が存在すると金属が二酸化炭素 (CO2) または酸素 (O2) にさらされます。
サワー腐食 - 水が存在すると金属が硫化水素 (H2S) にさらされます。
微生物誘発腐食 (MIC) - 金属は、細菌によって生成される CO2、H2S、酸などの腐食性廃棄物にさらされます。
ガルバニック腐食 - 金属は、電解液 (多くの場合不純水) 中で他の金属にさらされると腐食します。
多くの場合、石油およびガスプロセスにおけるこの種の腐食を防止するために腐食防止剤が使用されます。

腐食防止剤は、物理的または化学的手段によって腐食のプロセスを防止または延期するように設計された化合物です。
腐食防止剤は、石油およびガスプロセスへの定常状態の添加剤として使用されます。つまり、腐食を防ぐために継続的に注入されます。
腐食防止剤は、石油およびガス業界が腐食と戦うための 1 つの方法にすぎません。 他の方法には、陰極防食、保護コーティング、適切な材料の選択などがあります。

石油およびガス産業では、腐食を防止するために主に 3 種類の化学薬品が使用されています。
皮膜形成腐食防止剤
皮膜形成性腐食防止剤は、パイプラインまたは容器の内部に皮膜を形成することで腐食を物理的に防ぎます。 この膜は腐食性元素を含む水をはじき、パイプライン表面との接触を防ぎます。 皮膜形成腐食防止剤には多くの種類の化学物質が使用されていますが、副産物としてアゾールとピリミジンがよく使用されます。 場合によっては、パイプライン内部にスケールなどの望ましくない析出物が蓄積するのを防ぐために、皮膜形成腐食防止剤を使用することもできます。 これらは、しばしば「混合阻害剤」または「組み合わせ阻害剤」と呼ばれます。

酸素捕捉剤、二酸化炭素捕捉剤、硫化水素捕捉剤などのガス捕捉剤は、化学的相互作用を通じて腐食性ガスを非腐食性材料に化学変換することにより腐食を抑制します。 これらの化学物質には、トリアジンやさまざまなアミンが含まれることがよくあります。

殺生物剤は、細菌コロニーを殺し、その形成を防ぐことによって微生物誘発腐食 (MIC) を抑制します。 グルタルアルデヒドは、石油およびガス産業で使用される一般的な殺生物剤です。

これら 3 種類の腐食防止剤は、石油、水、天然ガスのプロセスに注入され、機器、パイプライン、船舶の腐食を防ぎます。

もちろん、課題はどれくらいの量の腐食防止剤を注入するかを把握することです。 これらの化学物質の多くは下流のプロセスや精製に問題を引き起こす可能性があるため、化学物質の過剰使用を最小限に抑えることが重要です。 同時に、注入が不足すると資産が故障のリスクにさらされます。

そのため、石油・ガス事業者とそのサービスプロバイダーは、腐食防止剤の注入量計算をダイヤルインし、処理濃度を自動化するより良い方法を模索しています。

あらゆる石油およびガスプロセス全体のコスト削減には、腐食防止剤の正確な化学注入が重要であるため、あらゆる規模のオペレーターは、腐食防止剤の注入を自動化する経済的な手段を検討する必要があります。
ここでは、石油およびガスプロセスにおける腐食防止剤の注入を自動化するための 3 つの役立つヒントを紹介します。

●流量計を使用する
許容可能な資産の完全性を維持しながら腐食防止剤の無駄を最小限に抑える最も簡単な方法の 1 つは、リアルタイム流量計からのデータを使用して注入率を通知することです。
ほとんどの場合、膜形成抑制剤は、プロセス内の既知の水カット量と不純物レベルに基づいて、正確な濃度でプロセスに注入されます。 これらの割合が安定していると仮定すると、流量計は規定の濃度に基づいて腐食防止剤の必要量を通知できます。
これは、海水処理や生成水移送システムなど、流量が日々大きく変動するプロセスで特に役立ちます。

● 将来のアプリケーションに情報を提供するために下流側を測定
皮膜形成抑制剤の適切な処理レベルを確保するための最も一般的な方法の 1 つは、下流での化学残留物を測定することです。 残留物の測定には、プロセス内の腐食防止剤の濃度を検出するために下流の流体をサンプリングすることが含まれます。

腐食防止剤が適切な濃度で適用されている場合、下流には最小限ではあるが残留化学物質が存在するはずです。 残留物が存在しない場合は、完全な保護が得られていないと考える可能性があります。 測定した残差が多すぎる場合は、過剰治療を行っていると考えることができます。

残留測定と同様に、企業は腐食プローブを使用して、腐食防止剤注入の下流で機器の実際の腐食の測定を開始する必要があります。 この「ループを閉じる」プロセスは、時間の経過とともに、腐食防止剤が実際に腐食を防止するのにどれほど効果的であるかを示すことができます。
もちろん、腐食を測定するプロセスは困難な場合があります。 プローブをどこに配置するか、いつ測定値を取得するかを知るのは難しい場合があります。 単一のアプリケーションでは、これはほとんど役に立たない可能性があります。

● 実際の化学薬品使用量を測定
腐食および腐食防止剤のコスト削減に熱心な石油およびガスの事業者またはサービスプロバイダーにとって、上記の 2 つの方法は大いに役立ちます。
ただし、これら 2 つの方法は、正確な化学物質使用データに基づいて行われる必要があります。
多くの場合、実際の化学物質の投与は規定の速度で行われると想定されます。 事後分析では、ポンプが 15 GPD に設定されている場合、その期間にわたって 15 GPD が注入されたと想定しています。
実際には、この仮定は完全に誤りであり、これに依存すると、腐食防止剤の自動化プログラムを最適化しようとする人々を混乱させ続けることになります。
WellAware は、世界中の何千もの化学薬品注入システムを調査してきました。 私たちは昨年、860,000 ガロンを超える腐食防止剤を注入したシステムを監視し、自動化してきました。

汚染水の排出：腐食防止剤は石油やガスの生産中に生成水や廃水に浸出する可能性があり、排出前に適切に処理しないと地表水や地下水を汚染する可能性があります。
生態系への影響:腐食防止剤に含まれる化学物質は、pH バランスの変化や生物の自然な生物学的機能の妨害など、水生生物に有害な影響を与える可能性があります。

適切な取り扱いと廃棄:腐食防止剤は厳格な安全プロトコルに従って取り扱われ、排出前に水を処理して汚染物質を除去できる適切な廃棄物管理施設を通じて処分される必要があります。

水管理：事業者は効果的な水管理戦略を実施して、生成される水の量を減らし、可能な限りリサイクルまたは再利用して、真水の必要性と処理水の排出を最小限に抑える必要があります。

化学物質削減技術:先進的な材料やコーティングなど、必要な化学添加剤の量を削減する技術を採用すると、腐食防止剤による環境フットプリントの削減に役立ちます。

環境的に許容される阻害剤:誤って放出された場合でも生態系へのリスクが少ない、環境に優しい化学薬品で設計された腐食防止剤を調査して使用します。

定期的なモニタリングとテスト:廃水の汚染を定期的に監視および検査し、排出する前に規制基準を満たしていることを確認します。

トレーニングと意識向上:潜在的なリスクと適切な取り扱い手順に従うことの重要性についての認識を高めるために、腐食防止剤の取り扱いに携わる担当者にトレーニングを提供します。

規制機関との協力:環境当局と緊密に連携し、現地の規制や国際基準を遵守して、腐食防止剤の使用が環境許容範囲内であることを確認してください。

これらの対策を実施することにより、石油・ガス業界は、油田資産の完全性を保護しながら、油田腐食防止剤による環境への影響を軽減することができます。