Yüksek tuzlu saha koşullarında korozyona dayanıklı olan yağ kılıf boruları hangileridir?

Yüksek Tuzluluklu Saha Ortamlarında Korozyon Zorluklarının Anlaşılması

Yüksek tuzluluklu saha ortamları, yağ kılıf borusu bütünlüğünü tehdit eden eşsiz korozyon zorlukları sunar. Yağ ve gaz sektöründe meydana gelen güvenlik olaylarının %25'ten fazlası korozyona bağlı arızalardan kaynaklanır; tuzlu formasyon suları ve asidik gazlar aynı anda birden fazla bozunma mekanizmasını hızlandırır.

Sahalarda Asitli ve Tatlı Korozyon Mekanizmaları

Dişli kuyu kılıfındaki tüm arızaların yaklaşık üçte ikisi, hidrojen sülfür nedeniyle oluşan ekşi korozyonu ve karbon dioksit ile oluşan tatlı korozyondan kaynaklanmaktadır. H2S devreye girdiğinde, kötü kokulu demir sülfür bileşikleri oluşur ve ayrıca zamanla çelik yapılara giren atomik hidrojen açığa çıkar. Karbon dioksitin başka bir etkisi de vardır; tuzlu suyun pH seviyesini yaklaşık 3.8 ila 4.5'e düşürerek korozyonun normal koşullarda gözlemlenenin üç katı hızla gerçekleşmesine neden olur. Sahada elde edilen veriler, H2S seviyeleri 0.05 psi'nin üzerine çıktığında operatörlerin ekipmanlarındaki sülfür çatlama stresi problemlerini önlemek için özel alaşımlara geçmeleri gerektiğini göstermektedir.

Stres Korozyon Çatlamasında Oluşum Suyunun (Kalsiyum Klorür Tipi) Rolü

Kalsiyum klorür tuzlu suları (50.000–300.000 ppm Cl¬â„Ž), üç korozyon hızlandırma mekanizmasını mümkün kılar:

Mekanizma	Etkisi
Klorür iyonu nüfuzu	Pasif oksit filmleri yok eder
Elektrokimyasal konsantrasyon hücreleri	Yerel oyuklanmalara neden olur
Hidrojen gevrekliği	Çeliğin sünekliğini %40-60 azaltır

Bu kombinasyon, API 5CT L80 kuyu kılıfında akma dayanımının %80'inden %50'sine çatlak oluşumu için gerilme eşiğini düşürür.

Temel Çevresel Faktörler: Tuzlu Su, CO⁻, ve H⁻S Maruziyeti

Korozyon hızlandırıcı etkisi:

• Tuzluluk : 200.000 ppm NaCl, tatlı suya göre iletkenliği 5 kat artırır
• CO⁻ : Kısmi basınçlar 30 psi'den fazla olduğunda lokal korozyon hızları üç katına çıkar
• H⁻S : 50 ppm konsantrasyon, NACE MR0175 uygunluk eşiğini %70 düşürür

Saha verileri, bu faktörlerin yüksek tuzluluktaki kuyularda kılıf kullanım ömrünü 20 yıldan 3-5 yıla düşürdüğünü göstermektedir.

Yüksek Tuzluluk Koşullarında Hidrojen Gevrekliği ve Gerilme Korozyonu

Çelik hidrojen emdiğinde, bu genellikle dört ana adımda gerçekleşir. İlk olarak, pozitif yüklü hidrojen iyonları katodik yüzeylerde indirgenir. Daha sonra metalin tane sınırlarına girebilen atomik hidrojen gelir. İşletme gerilmeleri yaklaşık 55 ksi değerini aştığında, bu hidrojen atomları bir araya toplanma eğilimi gösterir. Son olarak, bu hidrojen açısından zengin sınırlar boyunca küçük çatlaklar oluşmaya başlar. Bunların tümü malzeme özelliklerinde ne anlama gelir? Kırılma tokluğu dramatik şekilde düşer—sertleştirilmiş ve temperlenmiş çeliklerde yaklaşık 90 MPa√m'den 30 MPa√m'nin altına iner. Sonuç olarak, hidrojene maruz kalmasından altı ile on sekiz ay sonra genellikle gevrek kırılmalar görülür. Bu bozunma süresi, hidrojen içeren ortamlarda çalışan mühendisler için kritik bilgidir.

Yağ Kılıf Boruları için Korozyona Dayanıklı Malzemeler

3Cr Düşük Alaşım Çeliği: Yüksek Tuz Oranlı Ortamlardaki Bileşimi ve Performansı

Üç yüzde krom içeren düşük alaşım çeliği, orta düzeyde korozyon sorunları ile karşı karşıya olan petrol sahaları için ekonomik bir seçenek sunar. Bu çelik yaklaşık %3 krom içerir ve yüzeyde koruyucu bir oksit tabaka oluşturur. Bu tabaka, piyasada bulunan normal karbon çeliklerine göre karbondioksit kaynaklı korozyonu yaklaşık %60 azaltmaya yardımcı olur. Kalsiyum klorür açısından zengin, yaklaşık 150.000 ppm çözünmüş toplam katı maddeye sahip tuzlu su ortamlarında yapılan testlerde, 120 santigrat derece sıcaklıklara kadar bile yıllık 2 mil (0.002 inç) altındaki korozyon oranları elde edilmiştir. Bu sonuçlar, J55 ve N80 gibi benzer koşullarda yaygın olarak kullanılan çelik kalitelerinden daha üstün performans göstermiştir. Aynı zamanda malzemenin akma dayanımı yaklaşık 90 bin pound/inç² düzeyinde kalmıştır.

Paslanmaz Çelikler: Denizcilik ve Yüksek Tuzluluklu Kuyular İçin Duplex ve Süper Duplex

Duplex paslanmaz çelikler, molibdenin %3 ila %5 oranında bulunduğu, kloridlere karşı mükemmel direnç sağlar ve klorid konsantrasyonu 50.000 ppm'ye kadar çıkarken bile mekanik özellikleri güçlü kalır; akma dayanımı 100 ila 120 ksi aralığındadır. SÜPER DÜPLEX türleri, örneğin UNS S32750, hidrojen sülfür açısından zengin deniz offshore petrol kuyularında sıcaklıkların 250 santigrat dereceye ulaştığı sert koşullarda güvenilirliğini kanıtlamıştır. Meksika Körfezi'nde yapılan saha testleri de önemli iyileşmeler göstermiştir. Klorid seviyesinin 300.000 ppm'yi aştığı bu tür çok tuzlu rezervuarlarda mühendisler, duplex çelik kılıf kullanmanın bakım gereksinimlerini geleneksel 13Cr martensitik çelik alternatiflerine kıyasla beş yıllık bir sürede neredeyse yarıya indirdiğini bulmuştur.

Nikel Esaslı Alaşımlar: Inconel ve Hastelloy'da (HPHT) ve asitli koşullarda

Sıcaklığın 150 santigrat derecenin üzerine çıktığı ve hidrojen sülfür oranının yaklaşık %15 seviyesine ulaştığı çok zorlayıcı koşullarda, nikel, krom ve molibden içeren Inconel 625 gibi bazı nikel alaşımları, kararlı pasif filmleri sayesinde yılda 0,1 milin altında korozyon oranlarını koruyabilmektedir. Düşünülmeye değer bir diğer alternatif ise molibden oranı ağırlıkça %15 ila %17 arasında değişen Hastelloy C-276'dır. Bu kompozisyon, klor iyonlarının milyonda 500.000'den fazla bulunduğu tuzlu çözeltilere maruz kalındığında dahi oyuksal korozyona karşı mücadele etmede yardımcı olmaktadır. Özel alaşımların maliyeti, benzer uygulamalarda kullanılan standart paslanmaz çeliklerin maliyetinin 8 ila 12 katı arasında olmakla birlikte, jeotermal projeler ve derin asitli gaz kuyuları gibi zorlu ortamlarda genellikle 25 yıldan fazla dayanabilmektedir. Uzatılmış kullanım ömrü, bakım kaynaklı arıza sürelerini önemli ölçüde azalttığı için, bu alaşımlar başlangıçtaki yüksek yatırım maliyetine rağmen ekonomik olarak uygulanabilir olmaktadır.

Korozyona Dirençli OCTG'nin Performans Karşılaştırması ve Gerçek Dünyada Uygulamaları

Vaka Çalışmaları: Yüksek Tuzluluklu Alanlarda 3Cr Çeliği ve Paslanmaz Çelik

Permian Havzasında yapılan testler, 3Cr çelik yağ kılıf borularının, normal karbon çelik borulara kıyasla, üç yıl boyunca yaklaşık 90.000 ppm klorid seviyesine maruz kaldığında korozyonu yaklaşık %62 azalttığını gösterdi. Bahrain'in yakınlarındaki bazı açık deniz kuyularında ise çift fazlı paslanmaz çelik ile daha iyi performans elde edildi. Yaklaşık 120.000 ppm çözünmüş madde içeren bu sert koşullarda beş yıl sonra boru cidar kalınlığında ölçülebilir hiçbir kayıp olmadı. Bu bulgular, mühendislerin uzun süredir söylediği şeyleri doğruluyor - geleneksel yağ sahası boru malzemeleri genellikle hizmete başladıktan 18 ila 24 ay sonra bozulmaya başladığı tuz kubbe bölgelerine çok yakın alanlarda bu özel malzemeler gerçekten mucizeler yaratıyor.

Aşırı Petrol Sahası Koşullarında Nikel Alaşımlarının Alan Performansı

Hidrojen sülfürün kısmi basıncının yaklaşık %15 seviyesinde ve karbon dioksit ile birlikte başa çıkmak zorunda kalan yüksek sıcaklık ve yüksek basınçlı kuyularda nikel bazlı alaşımlar diğer tüm alternatifleri açık ara geride bırakmaktadır. Meksika Körfezi'nde yapılan saha testlerinde yıllık 0,02 mm'nin altında kalan korozyon oranları elde edilmiştir; bu da zorlu koşullar göz önünde bulundurulduğunda oldukça etkileyicidir. 2023 yılına ait gerçek saha verileri incelendiğinde araştırmacılar 40 farklı asitli gaz kuyusunu analiz etmiş ve dikkat çekici bir bulgu elde etmişlerdir. Nikel-krom-molibden alaşımından üretilen kuyu kılıfları %94 hayatta kalma oranı ile yaklaşık sekiz yıl dayanmıştır. Bu süre, benzer koşullarda duplex çelik ile elde edilen sürenin üç katı kadardır. Dolayısıyla nikel alaşımlar özellikle sıcaklıkların 350 Fahrenhayt'ın üzerine çıktığı ve basınçların düzenli olarak 15.000 pound/inç² aştığı gibi çok zorlu ortamlar için tercih edilen malzeme haline gelmiştir.

Maliyet vs. Dayanıklılık: Alaşım Seçimi Arasındaki Ekonomik Denge

Nikel alaşımlar, 3Cr çelikle karşılaştırıldığında başlangıçta dört ila altı kat daha pahalıdır, ancak Kuveyt'teki Sabriyah sahasında çalışan saha operatörleri, daha az bakım müdahalesine ihtiyaç duydukları için on yıllık süreçte toplam maliyetlerinin %23 düştüğünü gördü. Sayılara baktığımızda ilginç bir şey daha görüyoruz. Orta düzeyde tuz içeriğine sahip (klorür oranı 50.000 ppm'den az olan) ve yedi yıldan fazla süre boyunca kullanılmayacak kuyularda, 3Cr çelik hala mali olarak mantıklıdır. Ancak deniz ortamına çıktığımızda, klorür maruziyeti oldukça yüksek ve işletmelerin on beş yıl ya da daha uzun süre çalıştırılması gerektiğinde, çift fazlı paslanmaz çelik seçenekleri yatırım açısından oldukça cazip hale geliyor. Bu durumlarda yatırımın getirisi daha iyi oluyor.

Korozif Ortamlarda Optimal Ham Petrol Kılıf Borusu Seçimi için Kriterler

Korozon Direnci, Mekanik Dayanım ve Maliyet Arasında Denge Kurma

Tuzlu ortamlarla başa çıkmada yağ kılıf boruları için malzeme seçimi gerçekten kapsamlı bir sistem yaklaşımı gerektirir. Uluslararası Basınçlı Kaplar ve Boru Sistemleri Dergisi'nde 2025'te yayınlanan son araştırmalar, üç farklı titanyum alaşımını incelemiştir. En iyisini belirlemek için bu karmaşık çok kriterli karar matrislerini kullanmışlardır. Ortaya çıkan sonuçlara göre, mekanik dayanım denklemin yarısını oluştururken, korozyon direnci %30 ve maliyetler ise kalan %20'yi oluşturacak şekilde iyi bir denge kurulmadıkça kimse doğru kararı veremez. Bunun yerine karbon çeliği seçeneklerine baktıklarında, şirketler istedikleri özellikler ile bütçeleri ve uzun vadede bakım maliyetleri arasında zor kararlarle karşılaşmaktadırlar.

Kriterler	3Cr Çelik	Dubleks Paslanmaz	Nikel alaşımları
Korozyona dayanıklılık	Orta derecede	Yüksek	Olağanüstü
Akma dayanımı (MPa)	550–750	700–1.000	600–1.200
Malzeme Maliyet İndeksi	1.0	3.5–4.5	8.0–12.0

Korozyon Dirençli OCTG için Sektör Standartları ve Sertifikasyonlar

Aseten servis ortamlarında çalışırken hidrojen sülfür bulunduğu durumlarda NACE MR0175/ISO 15156 standartlarına uymak sadece önerilmez, zorunludur. Standartlar, kılıf borularının sıcaklığın 120 dereceye ulaştığı durumlarda bile en az %15 klorid konsantrasyonuna hidrojen kaynaklı çatlama göstermeden dayanabilmesini şart koşmaktadır. Malzeme seçimi konusunda değerlendirme yapan operatörler için dikkate değer belirli kaliteler mevcuttur. Karbon dioksit baskın olduğunda API 5CT Kalite L80-13Cr iyi sonuç verirken, yüksek H2S içeren ortamlarda C110 daha uygundur. Bu malzemeler, tuzlu kuyu koşullarında uzun yıllar sorunsuz çalışmış ve sertifikalandırılmış şekilde üçüncü parti tarafından yapılan stres korozyon testlerinden başarıyla çıkmıştır. Deneyimli mühendisler, bu sertifikalı seçeneklerin tercih edilmesinin, maliyetli arızaların önlenmesinde kritik fark yarattığını herkese söylerler.

Petrol kılıf boruları için ek korozyon koruma stratejileri

CO¬âƒ’-zengin, yüksek tuzluluklu ortamlarda korozyon inhibitörleri

CO2 ve H2S'nin bulunduğu yüksek tuzluluktaki petrol sahalarında, özel kimyasal inhibitörler korozyon oranlarını %60 ila %80 arasında düşürebilir. Bu ürünler, petrol kuyu borularının iç kısmında koruyucu tabakalar oluşturarak asidik bileşikleri nötralize eder ve ekipmanlarda sıkça karşılaşılan hidrojen gevrekleşmesi problemlerini öneme yardımcı olur. Bazı son saha testleri de oldukça etkileyici sonuçlar göstermiştir. Kalsiyum klorür açısından zengin sularda amin bazlı inhibitörler kullanıldığında ve uygun pH kontrol yöntemleri uygulandığında, operatörler hasar önlemede yaklaşık %92 etkinlik görmüşlerdir. Bu düzeyde performans, sert ortamlarda bakım maliyetleri ve ekipman ömrü açısından büyük bir fark yaratır.

Uzatılmış Boru Ömrü için Koruyucu Kaplamalar ve Astarlar

TSA kaplamalar ile epoksi nanokompozit astarlar, tuzlu suyun geçmesini engelleyen çoklu bariyerler oluşturur. Grafenin epoksi kaplamalara eklenmesinin, normal çelik yüzeylerle karşılaştırıldığında korozyon oranlarını yaklaşık 10.000 kat azalttığı gösterilmiştir. Özellikle sondaj altı ekipmanlarında, bu özel seramik-metal hibritleri, boru hatlarındaki akan sıvıların yoğun basıncı altında bile yaklaşık 350 santigrat dereceye kadar çıkan aşırı sıcaklıklara dayanabilmektedir.

Denizcilik ve YBYS Kuyuları için Entegre Malzeme-Inhibitör Sistemleri

3Cr çelik malzemeler kurban anot kaplamaları ve bu viskoz inhibitör tabletleri ile birleştirildiğinde, deniz altı kuyuları için hizmet ömrü 12 ila 15 yıl arasında uzatılmış olur. Kuzey Denizi'nde çift fazlı paslanmaz çelik astarlar ile otomatik inhibitör enjeksiyon sistemleri kullanıldığında neler olduğuna bir bakın. Bu H2S doygunluğuna uğramış rezervuarlarda (50.000 ppm'den fazla) sekiz uzun yıl geçmesine rağmen hiçbir kuyu borusu arızası bildirilmemiştir. Sonuç olarak; bu kombinasyon, sadece nikel alaşımlarının kullanılmasına kıyasla toplam sahiplik maliyetini yaklaşık %35 oranında düşürmektedir ve bu nedenle performans ile bütçe kısıtlarını dengelemek isteyen operatörler için çok daha iyi bir seçenektir.

SSS Bölümü

Yüksek tuzlulukta olan sahada ortaya çıkan başlıca korozyon mekanizmaları nelerdir?

Ana korozyon mekanizmaları, hidrojen sülfür kaynaklı asit korozyonu ve karbon dioksit ile oluşan tatlı korozyonu içerir. Yüksek tuzlulukta olan sulardaki klorür iyonları da lokalize oyan ve hidrojen gevrekliği oluşumuna katkı sağlar.

Yüksek tuzluluk koşulları, petrol kuyu borularının kullanım ömrünü nasıl etkiler?

Yüksek tuzluluk koşulları, artan korozyon oranları nedeniyle petrol kuyu borularının kullanım ömrünü önemli ölçüde kısaltabilir. Bu durum, daha az agresif ortamlarda 20 yıl olan kullanım süresine kıyasla, sadece üç ila beş yılda hasarlara yol açabilir.

Petrol sahası uygulamalarında korozyona karşı hangi malzemeler önerilmektedir?

3Cr düşük alaşımlı çelik, çift fazlı ve süper çift fazlı paslanmaz çelikler, Inconel ve Hastelloy gibi nikel esaslı alaşımlar, petrol sahası uygulamalarında korozyon dirençleri nedeniyle önerilmektedir.

Orta düzeyde korozyonun olduğu ortamlarda maliyet etkili kuyu borusu seçenekleri var mıdır?

Evet, 3Cr çelik orta düzeyde korozyona maruz kalan ortamlar için performans ve uygun fiyat arasında denge kurarak maliyet açısından etkili bir çözümdür.