Analysis of the application and impact of carbon dioxide media on the corrosion state of oil and gas facilities

Dmitry Zapevalov,Rafael Kantyukov,Ruslan Vagapov

doi:10.31897/pmi.2021.4.11

Abstract

Products of several currently operated production facilities (Bovanenkovskoye, Urengoyskoye oil and gas condensate fields, etc.) contain an increased amount of corrosive CO2. Effect of CO2 on the corrosion of steel infrastructure facilities is determined by the conditions of its use. Carbon dioxide has a potentially wide range of applications at oil and gas facilities for solving technological problems (during production, transportation, storage, etc.). Each of the aggregate states of CO2 (gas, liquid and supercritical) is used and affects the corrosion state of oil and gas facilities. Article analyzes the results of simulation tests and evaluates the corrosion effect of CO2 on typical steels (carbon, low-alloy and alloyed) used at field facilities. The main factors influencing the intensity of carbonic acid corrosion processes in the main conditions of hydrocarbon production with CO2, storage and its use for various technological purposes are revealed. Development of carbon dioxide corrosion is accompanied and characterized by the localization of corrosion and the formation of defects (pitting, pits, etc.). Even alloyed steels are not always resistant in the presence of moisture and increased partial pressures of CO2, especially in the presence of additional factors of corrosive influence (temperature, aggressive impurities in gas, etc.).

Highlights

Для агрегатных состояний СО2 существует тройная точка (Pкр = 7,38 МПа и Tкр = 31,1 С), связывающая все три состояния СО2
В работе других авторов [22] в подобных условиях испытаний приводятся схожие данные по скорости коррозии углеродистой и легированной сталей: до 1 мм/год – общая скорость коррозии, и порядка 10 мм/год и выше – для локальных дефектов
Проведенные испытания в углекислотных средах углеродистых (Ст20 и Х65) и низколегированных сталей (0,05-0,2 % Cr) показали, что они подвергаются коррозионному разрушению с образованием глубоких дефектов (питтингов и др.) в условиях конденсации воды (TOL-коррозия), которые могут быть наиболее опасными на объектах добычи и хранения газа

Summary

Introduction

При рассмотрении коррозионной агрессивности среды объектов добычи газа в условиях повышенного содержания СО2 следует учитывать, что коррозия может возникнуть: в нижней части трубы при скоплении влаги (bottom-of-line corrosion, BOL); в верхней части трубы при конденсации влаги (top-of-line corrosion, TOL); в местах скопления влаги (щели, зазоры, застойные зоны, перепад высот и др.). Проведенные TOL-испытания в присутствии СО2 показали, что при низкой (менее 0,1 мм/год) скорости общей коррозии на углеродистой стали Х65 (API 5L) наблюдается высокая локальная коррозия (рис.1).

Results

Conclusion