-
CENPES/PDP/TMEC
Desafios na Seleo deMateriais na Indstria
do Petrleo
Carlos Cunha Dias HenriquesPetrobras/Cenpes
-
CENPES/PDP/TMEC
Introduo A Petrobras em nmeros O CENPES e os desafios tecnolgicos
Desafios de materiais Na rea de E&P Na rea de Abastecimento, Gs e
Energia
Seleo de materiaisConcluses
Sumrio
-
CENPES/PDP/TMEC
Em suas 109 plataformas de produo,alm dos poos em terra,
a Petrobras produz o equivalente a 2,3 milhes de barris
por dia de petrleo e gs
A Petrobras
Dados Dez/2007Dados Dez/2007
-
CENPES/PDP/TMEC
Seus produtos so transportados por153 navios e mais de 23 mil km de dutos
Distncia quedaria para ir do
Rio de Janeiro a MoscouE voltar
Dados Dez/2007Dados Dez/2007
A Petrobras
-
CENPES/PDP/TMEC
1950 1960 1970 1980 1990 2000 2007 2015Reservas privadas em milhes (boe)
100100260260
5005001.1001.100
1.2001.200
1.8001.800
1.9001.900
2.3002.300
ConsumoConsumo NacionalNacional (mil bpd)(mil bpd)ProduProduoo total total dada Petrobras (mil Petrobras (mil boepdboepd))RefinoRefino (mil bpd)(mil bpd)
336565 170
170 170170
8008001.5701.570
2.3002.300
4.1534.153
00
100100400400 1.0001.000
1.1001.1001.6001.600
1.9651.965
3.0073.007
17 6801.065 1.700
5.6009.600
15.00016.800
Evoluo da Produo x Consumo
Fonte: CNPE(MME)
-
CENPES/PDP/TMEC
Houston
Colombia
Argentina
Angola
Reino Unido
EUA
BRASIL
BolviaRio de Janeiro
NigeriaVenezuela
EquadorPeru
Mexico
Tanznia
Ir
Nova Iorque
Tquio
Beijing
Cingapura
Libia
Moambique
Uruguai
Turquia
reas Foco:
Refino:
Adicionar valor s exportaes de leo pesado brasileiro
E&P: Leste da frica (Nigria, Angola) e Golfo do Mxico:
Aplicar tecnologias de E&P em guas profundas e ultraprofundas com vantagem competitiva
Amrica Latina:
Liderana como empresa integrada de energia
Senegal
Jordnia
Paquisto
India
Portugal
Paraguai
Okinawa
REA INTERNACIONAL - 27 PASES
TradingExplorao e Produo
Sede
RefinoEscritrio de Representao
A Petrobras no Mundo
-
CENPES/PDP/TMEC
6%4%
1%2%26%
58%
2%
65,1
29,6
6,74,3
2,62,6
E&P RTC G&EPetroqumica Distribuio Corporativo Biocombustvel
1,5
13%
87%
Brasil Internacional
97,4
15,0
Perodo 2008-12
US$ 112,4 bilhes
Plano de Investimentos 2008-2012
-
CENPES/PDP/TMEC
ORGANOGRAMA PETROBRAS
-
CENPES/PDP/TMEC
Staff
Gerente Executivo
P&D de Explorao P&D de Abastecimento
Engenharia Bsica - E&P
Gesto Tecnolgica
P&D de Produo
Engenharia Bsica - AB-G&E
P&D de Gs, Energia e Desenvolvimento Sustentvel
Organograma CENPES
-
CENPES/PDP/TMEC
Novas fronteiras exploratrias
Modelagem de bacias
guas profundas
Produo de leos pesados
Recuperao avanada
Pr-sal
Resultados e Desafios
Exploraoe Produo
Gs, Energia e Desenvolvimento
Sustentvel
Abastecimento e Refino
Sistema Tecnolgico Petrobras
-
CENPES/PDP/TMEC
Sistema Tecnolgico Petrobras
Principais ResultadosTecnologia para guas profundasProduo e reservas em expanso
Principais DesafiosViabilizar a produo de leos pesados e ultra-pesados em guas profundasTecnologia para guas ultra-profundasReduzir custos e otimizar o fator de recuperao dos campos madurosProduo de reservatrios da Seo Pr-sal
Explorao e Produo
-
CENPES/PDP/TMEC
Gs natural
Biocombustveis
Meio ambiente
Mudanas climticas
Exploraoe Produo
Gs, Energia e Desenvolvimento
Sustentvel
Abastecimento e Refino
Sistema Tecnolgico Petrobras
Resultados e Desafios
-
CENPES/PDP/TMEC
Sistema Tecnolgico Petrobras
Principais ResultadosBiodiversidade: tecnologias para monitoramento ambientalReuso de efluentesTecnologia para a produo de biodiesel
Principais DesafiosTecnologias para a produo de biocombustveis de segunda geraoProcessos efluentes zero/emisses zeroProjetos para captura e armazenamento de carbonoEcoeficincia
Gs, Energia e Desenvolvimento Sustentvel
-
CENPES/PDP/TMEC
Refino
Otimizao e confiabilidade
Inovao em combustveis
Transporte
Exploraoe Produo
Gs, Energia e Desenvolvimento
Sustentvel
Abastecimento e Refino
Sistema Tecnolgico Petrobras
Resultados e Desafios
-
CENPES/PDP/TMEC
Sistema Tecnolgico Petrobras
Principais ResultadosProcessamento de petrleos pesadosCombustveis e lubrificantes de alta qualidadeHBIO
Principais DesafiosProcessamento de petrleos ultra-pesadosProdutos de menor impacto ambiental
Abastecimento e Refino
-
CENPES/PDP/TMEC
Introduo A Petrobras em nmeros O CENPES e os desafios tecnolgicos
Desafios de materiais Na rea de E&P Na rea de Abastecimento, Gs e
Energia
Seleo de materiais e revestimentosConcluses
Sumrio
-
CENPES/PDP/TMEC
Desafios na rea de E&P
Processos Corrosivos Bsicos Corroso por Cloretos e Oxignio Corroso pelo H2S
Biocorroso (BRS) Corroso pelo CO2 Corroso Bacteriolgica
Processos Sinrgicos Interao Corroso-Fadiga Corroso-Eroso Corroso sob tenso Fragilizao pelo Hidrognio
-
CENPES/PDP/TMEC
Corroso por Cloretos e OxignioFonte:
Ambiente Marinho Agressivo (nvoa salina) Corroso externa Cloretos presentes na gua produzida corroso interna
Efeito: Ruptura do filme passivo pelo Cl- pites ou alvolos Estagnao + presena de depsitos (orgnicos e inorgnicos) gera clulas de
aerao diferencialMitigao:
Uso de metalurgia especial (f temperatura) Pintura externa Revestimento Interno
-
CENPES/PDP/TMEC
Corroso por Frestas:
Restrio de O2 na fresta (crevice)
O2 + 2H20 + 4e- 4 OH-;Quebra de filme passivo pelo Cl-;
Formao de FeCl2 e HCl na fresta
Mecanismos de Falha Corroso pelo Cl- e O2
-
CENPES/PDP/TMEC
Corroso por H2S
Fontes: Presena de H2S no leo produzido Gerao de H2S no reservatrio (acidulao biognica) Gerao de H2S em condies estagandas (BRS)
Mitigao: Controle por seqestrante de H2S Uso de metalurgia especial
Corroso uniforme Corroso localizada
-
CENPES/PDP/TMEC
Biocorroso
Fontes: Bactrias Redutoras de Sulfato, condies de estagnao
Efeitos: Bactrias se aderem s superfcies slidas e iniciam a formao do biofilme; Produzem produtos metablicos cidos a partir de seu crescimento; Formam pilhas de aerao diferencial por efeito de consumo desigual de oxignio em
zonas localizadas. Formao de Enxofre elementar (S) corroso severa do ao e plugueamento
Mitigao: Uso de biocidas Controle da qualidade da gua
-
CENPES/PDP/TMEC
Presso de CO2Presso de H2S
Teor de bicarbonato
Teor de acetato
Temperatura
Velocidade
Tipo de fluxo
BSW
RGO
Tipo de leo
Passagem de Pig
Inibidor de corroso
Processo complexo: grande nmero de variveis
Fonte: Presena de CO2 no leoproduzido
Pode levar corroso localizada
Corroso por CO2
Efeito:
-
CENPES/PDP/TMEC
Pits nucleados em poros da pintura
Corroso aps operao de passagem de arame (remoo de
camada protetora)
Corroso por CO2
Furo em coluna de produo
Mitigao: Uso de inibidor de corroso Uso de metalurgia especial
-
CENPES/PDP/TMEC
Fonte:
Tenses cclicas so geradas pelo efeito das ondas, movimento das plataformas flutuantes ou vortex-induced-vibration
TensoCclicaElstica
Nucleao de micro-trinca
Quebra da camada passiva de xido, carbonato ou sulfeto
Escoamento
Efeito:
Camada passiva de xido se cizalha com o degrau gerado pela movimentao da discordncia que chega superfcie do componente
Interao Corroso-Fadiga
-
CENPES/PDP/TMEC
Efeito do meio corrosivo na fadigaInterao Corroso-Fadiga
Curvas S-N
-
CENPES/PDP/TMEC
Mitigao: Uso de Ligas Resistentes Corroso
Interao Corroso-Fadiga
Ao C-Mn
25Cr Ao SD
Clad 625
Ao C-Mn
25Cr Ao SD
Clad 625
Ao C-Mn
25Cr Ao SD
Clad 625
Curvas S-N
-
CENPES/PDP/TMEC
Eroso mxima
Fonte: Altas velocidades do fluido Presena de areiaEfeito: Sinergia entre processo corrosivo (CO2) e eroso Perda de eficincia do inibidor de corrosoMitigao:Uso de materiais e revestimentos resistentes eroso
Corroso-Eroso
Corroso - eroso
-
CENPES/PDP/TMEC
Corroso sob Tenso
Fontes: Meio corrosivo (H2S) + Tenses elevadas +Material susceptvel
Efeito: Trincamento induzido pelo hidrognio
Mitigao: Controle da dureza do material Uso de metalurgia especial
-
CENPES/PDP/TMEC
Limite = 0.05 psia
Presso parcial de H2S
pH
dureza
Mitigao:
Corroso sob Tenso
-
CENPES/PDP/TMEC
Fragilizao por hidrognio
FontesPresena de hidrognio livre: Proteo Catdica; Fatores de Fabricao e Soldagem; H2S e suas espcies dissociadas.
Efeito Primrio Interao do Ho com discordncias, contornos de gro e defeitos.
-
CENPES/PDP/TMEC
Ao duplex: 50% ferrita +
50% austenita
ferrita
austenita
Contorno de gro Hidrognio
Espaamento de gro
austentico
Fragilizao por hidrognio
AusteniteFerrite
-
CENPES/PDP/TMEC
Fragilizao pelo hidrognio induzida pela PC
Deformao plstica limitada
x
Ruptura devido FH
Ruptura plstica
Ruptura frgil
Fragilizao por hidrognio
-
CENPES/PDP/TMEC
Fragilizao por hidrognio - ExemploEfeito Secundrio: Trincamento induzido pelo hidrognio na ponta da solda de filete
Mitigao: Bloqueio do ingresso de H:
Pintura externa da tubulao Controle do potencial da Proteo Catdica (SDSS) Cuidados com Soldagem (Clad)
Controle da microestrutura Reduo do nvel de tenses
-
CENPES/PDP/TMEC
Desafios na rea de Abastecimento, G&E
Corroso-ErosoBiocorrosoProduo, Transporte e Armazenamento de BiodieselCorroso NaftnicaTransporte de GNC/GNL
-
CENPES/PDP/TMEC
Processo Monitorar a corroso do Processo Produtivo de B100; Avaliar co-produtos do processo de Biodiesel
Glicerina.
Armazenamento Estabelecer as formas de controle da Biocorroso; Estudar a compatibilidade de BX (X = 5, 10 e 20) com
materiais metlicos e no-metlicos; Especificar revestimentos para uso interno de
equipamentos.
Transporte Especificar materiais no-metlicos.
Consumidor final Identificar e contribuir para demandas com materiais
de motores automotivos; Estudar a Compatibilidade com materiais no ferrosos;
Desafios relacionados com Biodiesel
-
CENPES/PDP/TMEC
Corroso Naftnica
Fonte: Descoberta de Campos de
Petrleo (ABL, RON, MLL) com elevado teor de acidez naftnica
Efeito: Sob altas temperaturas (refino)
as fraes do petrleo apresentam elevada acidez, que associada velocidade (corroso-eroso) leva a corroso acelerada de fornos e outros equipamentos
Mitigao: Adequao metalrgica Uso de inibidores de corroso0 100 200 300 400 500 600
TEMPERATURA MDIA DO DESTILADO,C
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
A
C
I
D
E
Z
;
m
g
K
O
H
/
g
JUBARTE ENS.350C 25H 29/06/07 - 1,18 mg KOH / g
PETRLEO JUBARTE - 3,11 mg KOH / g
-
CENPES/PDP/TMEC
Transporte de GNC e GNL
Desafio: Gs em alta presso, temperaturas de armazenamento/descompresso
baixas, elevada variao de presso no carregamento-descarregamento
Transferncia de gs offshore ainda mais crticoRequisitos: Critrios rigorosos nas etapas de projeto mecnico; Qualidade de fornecimento de matria-prima; Procedimentos e controles rgidos de fabricao dos equipamentos; Controle dos contaminantes presentes no gs (gua, CO2 e H2S)
-
CENPES/PDP/TMEC
Introduo A Petrobras em nmeros O CENPES e os desafios tecnolgicos
Desafios de materiais Na rea de E&P Na rea de Abastecimento, Gs e
Energia
Seleo de materiais e revestimentosConcluses
Sumrio
-
CENPES/PDP/TMEC
Ligas Resistentes a CorrosoLigas Resistentes a Corroso
PREN: Pit ResistenceEquivalent Number
Cr Ni MO Cu13Cr Cromo-13 13 *** *** *** 550 13
S13Cr Super-Cromo 13 5 2 *** 550 20316 Inox (Austentico) 17 12 2,2 *** 205 24317 Inox (Austentico) 18 15 4,5 *** 205 29
31803 Inox Duplex 22 5,6 2,8 *** 450 3432750 Super-Duplex 25 7 3,5 *** 550 41904 Superaustentico 20 25 4,2 1,5 220 36
31266 Superaustentico 25 22 5,8 1,5 220 55825 Incoloy 22 42 3 2,5 440 32625 Inconel 21 70 9 *** 517 51
C276 Hasteloy 16 68 16 *** 355 68
Fy (MPA) PREN
Composio QumicaTipo Denominao
Ligas de Nquel
pCO2 adiciona-se Cr e Ni Cl- adiciona-se Mo
Tubo X-65 com clad interno em liga 625
-
CENPES/PDP/TMEC
Qualificao de revestimentos internos para tubulaes, tanques e vasos de processo que operem
a temperaturas de at 250C.
Revestimentos Orgnicos - Vasos
-
CENPES/PDP/TMEC
RevestimentosRevestimentos OrgnicosOrgnicos -- PoPooo- Ao revestido internamente com
epoxi reforado com fibra de vidro
-Limite de temperatura: 120oC
- Deve-se evitar danos no revestimento
- incompatvel com o uso de HF
-
CENPES/PDP/TMEC
Concluses
A indstria de petrleo e gs lida com ambientes extremamente agressivos, exigindo o uso de materiais com elevada resistncia a corroso e tenacidade
Fenmenos complexos como a fragilizao por hidrognio exigem cuidados adicionais nos projetos, a fim de se evitar falhas catastrficas
O emprego de aos inoxidveis vem se acentuando ao longo dos anos, em funo da descoberta de campos com maiores teores de contaminantes
A Petrobras vem estudando tambm outras alternativas para uso em ambiente corrosivo, como melhoria dos inibidores de corroso, uso de revestimentos orgnicos e metlicos (TSA, Clad, etc.)
-
CENPES/PDP/TMEC
O desafio comea aqui
CenpesCentro de Pesquisas e DesenvolvimentoLeopoldo Amrico Miguez de Mello