در صنعت نفت و گاز ، یکی از مداوم ترین چالش های تضمین جریان ، تشکیل مقیاس در سیستم های تولید و پردازش است. مقیاس به رسوب نمکهای معدنی که از آب خارج می شوند ، تشکیل می دهد و مواد جامد کریستالی را تشکیل می دهد که می تواند لوله های تولید ، خطوط لوله ، دریچه ها ، پمپ ها و سایر تجهیزات را مانع کند. این سپرده ها می توانند به طور چشمگیری کارایی عملیاتی را کاهش دهند ، هزینه های نگهداری را افزایش دهند و حتی منجر به خاموش شدن برنامه ریزی نشده شوند. برای مقابله با این مسئله ، مهار کننده های مقیاس به طور گسترده ای به عنوان یک درمان شیمیایی پیشگیرانه مورد استفاده قرار می گیرند و نقش مهمی در حفظ تولید مداوم و اقتصادی با استفاده از نفت و گاز دارند.
مقیاس چیست و چرا شکل می گیرد؟
مقیاس هنگامی شکل می گیرد که برخی از مواد معدنی محلول در تشکیل آب ، آب تزریق یا آب تولید شده از حد حلالیت آنها به دلیل تغییر در فشار ، دما یا محیط شیمیایی فراتر می رود. متداول ترین انواع مقیاس ها شامل کربنات کلسیم (CACO₃) ، سولفات باریم (BASO₄) ، استرانسیوم سولفات (SRSO₄) و سولفات کلسیم (CASO₄) است. به عنوان مثال ، هنگامی که آب تشکیل دهنده حاوی غلظت بالای یونهای باریم با آب دریا سرشار از یون های سولفات (یک سناریوی مشترک در حین عملیات تزریق آب) در تماس باشد ، مقیاس سولفات باریم می تواند به سرعت رسوب داشته و به سطوح داخلی تجهیزات تولید بچسبد.
عوامل مختلفی در تشکیل مقیاس نقش دارند: تغییر در شرایط ترمودینامیکی (مانند افت فشار و دما) ، مخلوط کردن آبهای ناسازگار (تشکیل و آبهای تزریق شده) ، تغییر pH ، تبخیر مراحل آب و تغییر در غلظت Co₂ یا H₂S. این عوامل به ویژه در روشهای بهبود یافته روغن (EOR) و عملیات آب های عمیق ، جایی که محیط های عملیاتی اغلب شدید هستند ، شیوع دارند.
نقش مهار کننده های مقیاس
مهار کننده های مقیاس مواد افزودنی شیمیایی برای جلوگیری یا تأخیر در بارش و رسوب مقیاس معدنی طراحی شده اند. بر خلاف حذف مکانیکی یا تحریک اسید ، که راه حل های واکنشی هستند ، مهار کننده های مقیاس وسیله ای فعال برای کنترل مقیاس را ارائه می دهند. این مواد شیمیایی با مکانیسم هایی مانند مهار آستانه ، اعوجاج کریستال ، مهار هسته یا پراکندگی ، در فرآیندهای رشد کریستالی نمکهای تشکیل دهنده مقیاس تداخل دارند.
چندین کلاس از مهار کننده های مقیاس وجود دارد ، از جمله فسفونات ، پلی آکریلات ، پلیمالیات ها و پلیمرهای سولفون. هر یک از خصوصیات منحصر به فرد دارند که باعث می شود آنها برای محیط های مختلف مقیاس پذیر مناسب باشند. به عنوان مثال ، فسفونات ها به دلیل تحمل کلسیم عالی و پایداری حرارتی شناخته شده اند و آنها را برای چاه های درجه حرارت بالا ایده آل می کنند. از طرف دیگر ، پلیمرهایی مانند پلی آکریل ها در پراکندگی ذرات رسوب شده سازگار با محیط زیست و مؤثر هستند.
تکنیک های کاربردی
مهارکننده های مقیاس بسته به معماری چاه ، نوع مقیاس و شرایط عملیاتی می توانند با استفاده از روشهای مختلف استفاده شوند. متداول ترین تکنیک های کاربردی عبارتند از:
تزریق مداوم: مهار کننده به طور مداوم از طریق یک خط مویرگی یا تزریق به جریان تولید تزریق می شود. این روش برای حفاظت از سطح و نزدیک چاه مؤثر است اما نیاز به تأمین و نظارت شیمیایی ثابت دارد.
درمان فشار: در این روش ، راه حل مهار کننده مقیاس از طریق چاه چاه به مخزن تزریق می شود و سپس برای یک دوره تعطیل می شود تا امکان جذب بر روی تشکیل سنگ فراهم شود. سپس این ماده شیمیایی با گذشت زمان به آرامی دوباره وارد جریان تولید می شود و محافظت طولانی مدت را ارائه می دهد.
درمان دسته ای: دوز دوره ای مهار کننده به سیستم بدون تزریق مداوم. این روش پیچیده تر است اما به طور معمول فواصل محافظت کوتاه تری را ارائه می دهد.
انتخاب یک استراتژی درمانی خاص به عوامل مختلفی مانند عمق ، ترکیب سیال ، برش آب ، دما ، فشار و اقتصاد کاربرد شیمیایی بستگی دارد.
چالش ها و ملاحظات
در حالی که مهار کننده های مقیاس بسیار مؤثر هستند ، عملکرد آنها می تواند توسط چندین چالش عملیاتی تحت تأثیر قرار گیرد. درجه حرارت و فشارهای بالا در چاه های عمیق می تواند مهار کننده های خاصی را کاهش دهد و باعث کاهش اثربخشی آنها شود. علاوه بر این ، سازگاری شیمیایی با سایر مواد افزودنی تولید (مانند مهار کننده های خوردگی یا بیوکسیدها) برای جلوگیری از واکنش های ناخواسته یا کاهش عملکرد باید تضمین شود. مقررات زیست محیطی همچنین نقش مهمی در تعیین انواع مهار کننده های مورد استفاده ، به ویژه در عملیات خارج از کشور که محدودیت های تخلیه سختگیرانه است ، ایفا می کند.
یکی دیگر از جنبه های مهم ، مشخصات بازگشت مهار کننده در درمان های فشار است. مهندسان باید اطمینان حاصل کنند که جذب شیمیایی به خوبی بر روی شکل گیری و دفع ها به صورت کنترل شده برای محافظت از پایدار انجام می شود. این امر نیاز به آزمایش دقیق آزمایشگاه ، مدل سازی و گاهی اوقات استفاده از ترکیبات هم افزایی برای بهینه سازی عملکرد دارد.
پیشرفت در فناوری مهار مقیاس
تحولات اخیر در مهار مقیاس بر بهبود کارآیی ، رعایت محیط زیست و مقرون به صرفه بودن متمرکز شده است. فناوری نانو به عنوان یک منطقه امیدوارکننده در حال ظهور است و حامل های در مقیاس نانو برای ارائه مهار کننده ها به طور مؤثر در سازندهای متخلخل ایجاد می شوند. مهار کننده های مقیاس زیست تخریب پذیر و سبز نیز با حرکت صنعت به سمت شیوه های مدیریت شیمیایی پایدار ، مورد توجه قرار می گیرند.
علاوه بر این ، نرم افزار پیشرفته مدل سازی اکنون به مهندسان این امکان را می دهد تا گرایش های مقیاس گذاری را پیش بینی کنند و برنامه های شیمیایی بهینه را با استفاده از داده های زمان واقعی از عملیات تولید طراحی کنند. این ابزارهای دیجیتالی به به حداقل رساندن مصرف بیش از حد ، کاهش اثرات زیست محیطی و بهینه سازی هزینه ها کمک می کنند.
پایان
مهارکننده های مقیاس در عملیات نفت و گاز مدرن ضروری هستند و یک راه حل پیشگیرانه برای یکی از آسیب های تولید کننده صنعت ارائه می دهند. انتخاب ، فرمولاسیون و کاربرد مناسب آنها می تواند به معنای تفاوت بین تولید بدون وقفه و خرابی پرهزینه باشد. از آنجا که صنعت تکامل می یابد و با خواسته های پیچیده تری عملیاتی و زیست محیطی روبرو می شود ، نقش مهارکننده های مقیاس همچنان به رشد خود ادامه می دهند ، که توسط نوآوری در شیمی ، مدل سازی مخزن و فن آوری های درمانی پشتیبانی می شود. یک برنامه مدیریت مقیاس به خوبی طراحی شده نه تنها یکپارچگی تجهیزات و تضمین جریان را تضمین می کند بلکه به پایداری اقتصادی تولید هیدروکربن نیز کمک می کند. $ $
