apresent petrobras desafios sele o materiais v2

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  • 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