Corrosão em tubulações: a influência da microbiologia

Manter a integridade dos dutos é crucial na indústria de petróleo e gás, e quando defeitos de dutos são detectados ou ocorrem falhas de dutos, é de extrema importância entender a causa desses eventos. A corrosão interna e externa é uma preocupação fundamental na manutenção de uma tubulação para fornecer um serviço seguro e confiável. Uma causa de corrosão é a corrosão microbiologicamente influenciada (MIC), e até 40% da corrosão interna na indústria de petróleo e gás pode ser causada por MIC. (Para leitura preliminar, consulte Uma introdução aos revestimentos e corrosão de dutos.

Pigging para biofilmes

As bactérias dentro dos tubos aderem às superfícies internas e crescem como biofilmes. O crescimento e a manutenção de biofilmes requerem água, e mesmo uma baixa concentração de água em oleodutos brutos, ou água condensada em gasodutos, pode ser suficiente para permitir o crescimento de manchas de biofilmes úmidos com água. O tipo de amostra preferido para testes microbiológicos são biofilmes que podem ser obtidos de cupons de corrosão por perda de peso que podem estar presentes em uma tubulação, de dispositivos de fluxo lateral projetados especificamente para a coleta de amostras de biofilme ou de materiais/sólidos raspados durante a limpeza . oleodutos

A detecção e quantificação precisas de microorganismos associados à corrosão exigem que as amostras sejam obtidas e analisadas o mais rápido possível ao usar testes de crescimento microbiano. Se as amostras não forem analisadas rapidamente, podem ser gerados dados errados. Além disso, a limpeza de tubos, geralmente conhecida como tubulação de tubos, produz uma fonte valiosa de amostras para análise microbiológica, mas a natureza heterogênea dos retornos de porcos dificulta a coleta de dados representativos se não for feita corretamente. Outro problema associado aos dutos é que o MIC nem sempre é considerado quando se inicia uma investigação de um trecho de duto que é retirado de serviço. Não é incomum que um segmento de duto seja retirado de serviço e fique em um depósito por dias ou até meses antes que o possível envolvimento do MIC seja considerado.

Testes de crescimento microbiano

Os testes de crescimento microbiano são a maneira mais comum de detectar microrganismos associados à corrosão na indústria de petróleo e gás, mas amostras frescas são necessárias. Depois que um biofilme foi exposto ao oxigênio e seco, o teste de crescimento microbiano não pode ser realizado, mas o teste genético (reação em cadeia da polimerase quantitativa ou qPCR) ainda pode ser uma opção, especialmente se houver corrosão por baixo. depósito e/ou corrosão profunda são presente.

Os efeitos das condições de armazenamento das amostras nos testes de crescimento microbiano são mostrados na Figura 2, onde são apresentados os resultados da quantificação de bactérias redutoras de sulfato (SRB) com amostras que foram armazenadas em várias temperaturas e analisadas após 1, 2 e 7 dias. SRBs são um grupo particularmente importante de microorganismos porque convertem sulfato em sulfeto de hidrogênio altamente corrosivo. Mudanças significativas na quantificação de microorganismos podem resultar das condições de armazenamento se uma amostra não for testada imediatamente. O armazenamento de amostras microbiológicas em gelo (4°C) produz os melhores resultados, mas o armazenamento a 4°C por apenas 1 dia pode subestimar a população microbiana real (os resultados podem ser apenas 10% da concentração real). O armazenamento de amostras em temperaturas mais altas pode resultar em valores 100 vezes maiores do que os resultados obtidos com amostras frescas.

A obtenção de amostras de biofilme de tubulações pode ser desafiadora, mas as possíveis fontes incluem cupons de corrosão por perda de peso, dispositivos de fluxo lateral e retornos de pigging. Um exemplo de cupom de controle de corrosão por perda de peso é mostrado na Figura 3. Os biofilmes podem ser coletados desses cupons usando um cotonete estéril. Esse procedimento leva menos de um minuto e não interfere na coleta de dados de perda de peso para calcular as taxas de corrosão. Às vezes, dispositivos de fluxo lateral são instalados em tubulações, especialmente em adutoras, para fornecer especificamente locais de amostragem de biofilmes que podem ser usados ​​em testes microbiológicos. Um exemplo de um dispositivo de fluxo lateral é mostrado na Figura 4. No entanto, é frequente que nem os cupons de perda de peso nem os dispositivos de fluxo lateral estejam disponíveis para uma determinada tubulação. Nesse caso, a única fonte de amostras de biofilme pode ser o acúmulo de sólidos resultantes da limpeza da tubulação.

GHB = bactéria heterotrófica geral, APB = bactéria produtora de ácido, SRB = bactéria redutora de sulfato

Os sólidos obtidos de uma operação de pipe pig são muito heterogêneos. Os dados plotados na Figura 5 foram derivados de seis amostras diferentes dos retornos de pigmostrados na Figura 6. Todos os sólidos obtidos da limpeza deste oleoduto bruto foram revestidos com óleo e pareciam iguais, no entanto, a Figura 5 ilustra que algumas amostras continham microorganismos, enquanto outros não. Embora a quantidade e a aparência dos sólidos recuperados da raspagem de vários oleodutos, oleodutos e gasodutos sejam diferentes, os sólidos raspados de todas essas fontes mostram variabilidade semelhante nos testes microbiológicos. O protocolo recomendado para amostragem de retorno de raspagem envolve a coleta de no mínimo duas amostras compostas dos sólidos de raspagem e de três locais diferentes no corpo da ferramenta de raspagem. Essas duas amostras compostas podem ser usadas para inocular testes de crescimento microbiano, realizar testes para quantificar o trifosfato de adenosina (ATP) e/ou realizar testes genéticos. A obtenção de amostras compostas aumenta a probabilidade de detecção de microrganismos presentes, mas a interpretação dos dados também é importante. Os biofilmes aderem às superfícies dos tubos, mas geralmente não cobrem todas as superfícies dos tubos uniformemente. Em vez disso, os biofilmes podem estar presentes apenas em determinados locais que correspondem a arranhões na superfície do tubo, áreas de acúmulo de sedimentos ou em locais aparentemente aleatórios. Consequentemente, os biofilmes presentes nos retornos de suínos podem derivar de apenas alguns locais, de modo que as concentrações microbianas detectadas nas amostras compostas subestimam a concentração real de células microbianas nos biofilmes presos às superfícies dos tubos. Por esta razão, mesmo concentrações moderadas de bactérias associadas à corrosão detectadas em sólidos pigados podem indicar um risco potencialmente alto de MIC em locais específicos dentro de tubulações.

Análise microbiológica de segmentos de tubos antigos

Se os segmentos de tubo foram removidos de serviço e nenhuma amostra microbiológica fresca foi coletada naquele momento, os testes de crescimento microbiano não podem ser realizados. No entanto, o teste genético ainda pode detectar DNA de microorganismos associados à corrosão porque o teste genético pode detectar DNA de bactérias vivas e mortas. O DNA das bactérias mortas eventualmente se degradará e se tornará indetectável, então uma questão interessante é por quanto tempo um segmento de duto pode ser retirado de serviço e ainda produzir amostras úteis para testes genéticos.

O segmento de tubulação mostrado abaixo na Figura 7 foi retirado de serviço e permaneceu em condições atmosféricas por vários meses antes do teste. Amostras de swab de biofilme em potencial foram coletadas do segmento de tubulação, tanto de uma área que não apresentava corrosão óbvia quanto de áreas corroídas. Todos os esforços foram feitos para obter material abaixo dos produtos de corrosão, pois isso oferece a melhor chance de recuperar DNA intacto se células bacterianas estiverem presentes. Essas amostras foram testadas para bactérias usando testes genéticos qPCR para quantificar bactérias totais, bactérias redutoras de sulfato, bactérias redutoras de nitrato e arqueobactérias (metanógenas e termófilas). Nenhum DNA ou bactéria de qualquer tipo foi detectado em nenhuma das amostras em concentrações acima do limite de detecção do ensaio.

Segmentos de tubos secos que estiveram fora de serviço por semanas ou meses antes da amostragem geralmente não produzem DNA detectável, a menos que a amostra seja obtida de um poço profundo protegido por depósitos de corrosão, conforme mostrado na Figura 8. Testes genéticos mostraram que cerca de 106 células/cm2 do total de bactérias estavam presentes na amostra obtida do poço mostrado na Figura 8, bem como aproximadamente 104 células/ml de bactérias redutoras do sulfato. O enfraquecimento profundo dos poços neste segmento de tubo provavelmente forneceu proteção ao DNA da bactéria nesta amostra.

O DNA do poço foi recuperado neste segmento de tubo seco. O teste microbiológico é um componente importante nos programas de monitoramento e manutenção de tubulações. (Saiba mais sobre monitoramento em Estudo de caso: plataforma offshore implementa ferramentas de monitoramento de corrosão mais rápidas e seguras.) como retornos de suínos estão sendo amostrados. O teste genético pode detectar o DNA até mesmo de bactérias mortas e pode ser usado para testar a presença de microorganismos associados à corrosão em amostras onde os testes de crescimento microbiano não podem ser usados, como segmentos de tubos antigos. No entanto, o DNA se decompõe no ambiente e até mesmo os testes genéticos podem ser ineficazes se as amostras do duto forem retiradas de serviço por mais de um mês.

É importante obter dados completos para determinar o mecanismo de corrosão em qualquer amostra. Devem ser utilizados testes físicos e químicos, bem como testes microbiológicos e genéticos. O exame microscópico da morfologia de pitting de corrosão, análise química de produtos de corrosão, análises metalúrgicas, análises microbiológicas e conhecimento das condições operacionais e composição do fluido quando a tubulação estava em serviço devem ser considerados ao fazer uma determinação sobre o possível mecanismo de corrosão.

Go up