Introducción a la contaminación por Black Powder

Formación

La formación inicial del Black Powder —en particular el componente de sulfuro de hierro (FeS)— comienza con H2S, agua (H2O) e hierro (Fe), así como dióxido de carbono (CO2). Los microbios, incluidas tanto las bacterias reductoras de sulfato como las productoras de ácido, son contribuyentes clave a la formación de compuestos de azufre causantes de corrosión, como el sulfuro de hidrógeno (H2S), tanto en el pozo como en los sistemas de oleoductos. La interacción entre el H2S, incluso en concentraciones muy bajas, y el acero al carbono en presencia de agua provocará la formación de compuestos de FeS. Si bien parte de la formación de FeS ocurre en el fondo de los pozos, la fuente principal de la contaminación se encuentra en los oleoductos y en las instalaciones upstream y midstream donde los microbios entran en contacto con el hierro, como en el acero al carbono del material de las instalaciones y los oleoductos. La degradación de este material de los oleoductos por parte de los microbios (así como por influencias erosivas) también puede evidenciarse indirectamente por la presencia de otros elementos en el muestreo y análisis de la contaminación por Black Powder, como manganeso, cobre y silicio.

La conversión de FeS a FeO es una reacción exotérmica y un proceso pirofórico, por lo que se requiere el tratamiento de los compuestos de sulfuro de hierro para reducir el posible riesgo de combustión (es decir, la introducción de agua o permanganato de potasio). El proceso de muestreo de la contaminación requiere que la muestra tenga una exposición limitada o nula al oxígeno con el fin de preservar los compuestos de FeS para su correcta identificación. Al no eliminar o minimizar la exposición del Black Powder al oxígeno, las muestras podrían identificar incorrectamente el Black Powder como compuesto en gran parte por FeO, en lugar de identificarlo correctamente como FeS, lo que puede generar problemas de seguridad, en particular en presencia de hidrocarburos.

Efectos

Una vez dentro de un sistema, el Black Powder seguirá acumulándose por erosión y abrasión. En comparación con el acero al carbono, los compuestos de hierro presentes en el Black Powder son particularmente duros. Las partículas de Black Powder son propensas a romperse en formas más pequeñas y muy angulares, lo que da lugar a un contaminante muy abrasivo que provoca el desgaste y la formación de picaduras (pitting) en los oleoductos, así como la erosión de los recubrimientos y las capas pasivantes. Dado que es propenso a fracturarse en tamaños de partícula más pequeños, los recuentos de partículas de Black Powder en el rango de tamaño inferior a 10 micrones pueden ser significativos. La gestión de partículas de 10 micrones o menos puede resultar problemática y costosa de abordar con los métodos de filtración convencionales.

Los efectos del Black Powder en las instalaciones de hidrocarburos están bien documentados. Tiene muchas influencias negativas, tales como:
• pérdida de pared y desgaste excesivo en los oleoductos,
• mayor frecuencia de paso de diablos (pigging) en los oleoductos debido a la acumulación,
• desgaste prematuro de compresores, bombas y sellos (incluido el paso a través de los sellos hacia los sistemas de lubricación),
• desgaste de válvulas y obstrucción de medidores,
• desplazamiento de los volúmenes de almacenamiento en los tanques,
• reducción de la calidad del producto,
• infiltración en intercambiadores de calor y rehervidores (reboilers),
• obstrucción de los sistemas de filtración convencionales
• aumento de los requisitos de energía/combustible para mantener los flujos y las presiones, y
• alteraciones (upsets) en los sistemas de tratamiento de gas, como los de aminas y glicol, y los consiguientes aumentos en los costos de energía/combustible y productos químicos.