Naftna in plinska industrija je znana po veliki odvisnosti od sintetičnih materialov, vendar naraščajoče gibanje spreminja naš pristop k tej industriji.

Danes se pogovorimo o naravnih polimerih za uporabo v naftni in plinski industriji. Hitro dobivajo oprijem. Kaj spodbuja to spremembo in zakaj bi morali biti pozorni?

Leta sem preživel na tem področju in to, kar sem videl, je vznemirljivo. Naravni polimeri niso le »okolju prijazni«, temveč ponujajo resnične praktične prednosti, ki pretresajo stvari.

V tem članku bom razpravljal o tem, zakaj prihaja do prehoda k naravnim polimerom za dejavnosti naftne in plinske industrije, o vznemirljivem potencialu, ki ga imajo, in o tem, kakšna bi lahko bila prihodnost tega pomembnega področja.

Kazalo:

• Vzpon naravnih polimernih materialov
  • Kaj točno so naravni polimerni materiali?
  • Naravni proti sintetičnim polimerom v naftni in plinski industriji
  • Uporaba naravnih polimerov v naftni in plinski industriji
  • Formulacija vrtalne tekočine z uporabo materialov biološkega izvora
  • Preuravnoteženo vrtanje proti neuravnoteženemu vrtanju
  • Naravni polimeri za kemično izboljšano pridobivanje nafte (cEOR)
  • Nadzor skladnosti pri nafti in plinu z uporabo naravnih polimerov
• zaključek

Vzpon naravnih polimernih materialov

Zakaj je okoli naravnih polimernih materialov toliko hrupa?  

Ker se vedno bolj zavedamo, da mora naftna in plinska industrija postati bolj trajnostna.

Ne gre samo za javno podobo; gre za resnično poslovno prednost. Čemu sem bil priča iz prve roke?

Podjetja, ki iščejo nižji okoljski odtis, v teh naravnih materialih odkrivajo rudnik zlata.

Še več, naravni polimeri pogosto delujejo enako dobro, če ne celo bolje, kot njihovi sintetični primerki.

Kaj točno so naravni polimerni materiali?

Te naravno prisotne polimere lahko pridobimo iz več virov, kot so rastlinske ali živalske snovi, namesto da bi bili proizvedeni iz fosilnih goriv kot večina sintetičnih polimerov.

Številni strokovnjaki se strinjajo, da bo uporaba naravnih polimerov za aplikacije v naftni in plinski industriji igrala veliko vlogo pri izpolnjevanju trajnostnih ciljev industrije.

So odlični nadomestki v aplikacijah, ki trenutno uporabljajo sintetične polimere.

To vključuje dejavnosti, kot so vrtalne tekočine, izboljšano pridobivanje nafte, nadzor skladnosti in obdelava proizvedene vode,

Naravni proti sintetičnim polimerom v naftni in plinski industriji

Naftna in plinska industrija uporablja polimere v več aplikacijah.

Ena od teh aplikacij je ločevanje suspendiranih trdnih snovi, sledov ogljikovodikov in drugih onesnaževal iz proizvedene vode pri operacijah na naftnih poljih.

Morda jih poznate kot flokulante ali koagulante. Te onesnaževalce potegnejo skupaj, da jih je lažje odstraniti iz vode.

Obstajata dve glavni vrsti polimerov: naravni in sintetični.

Sintetični polimeri so izdelani iz naftnih derivatov. Naravni polimeri prihajajo iz narave. Pomislite na stvari, kot so rastline ali morsko življenje.

Vendar pa obstaja nekaj težav z običajnimi sintetičnimi polimeri in kovinskimi solmi, kot sta poliakrilamid, polidadmak.

Lahko so škodljivi za okolje in v mnogih primerih se v naravi ne razgradijo.

 To je pomembno vprašanje, ker želimo zaščititi ekosisteme, v katerih živimo.

Naravni polimeri pa so drugačni. Za okolje so boljši, ker izvirajo iz narave in se običajno sčasoma naravno razgradijo.

En naravni polimer, ki dobiva veliko pozornosti, se imenuje Zeoturb. Je trajnosten tekoči bioorganski flokulant. Pridobiva se iz morskega življenja in se zelo dobro veže s sledovi nafte in drugimi onesnaževalci, ki jih upravljavci nafte/plina ne želijo v svoji vodi.

Pomaga kot del večstopenjskega postopka čiščenja za sanacijo vode za trajnostno ponovno uporabo ali izpust.

Uporaba naravnih polimerov v naftni/plinski industriji

Naravni polimeri pridobivajo veliko pozornosti v naftni in plinski industriji zaradi svojih okolju prijaznih lastnosti in vsestranske uporabe.

V proizvodni fazi se ti polimeri uporabljajo kot dodatki vrtalni tekočini, ki pomagajo nadzorovati viskoznost, zmanjšati izgubo tekočine in izboljšati stabilnost vrtine. Služijo tudi kot učinkovita maziva, saj zmanjšujejo trenje med vrtanjem in zmanjšujejo obrabo opreme.

Poleg tega se naravni polimeri uporabljajo v tehnikah izboljšanega pridobivanja nafte (EOR), kjer delujejo kot sredstva za zgoščevanje za izboljšanje učinkovitosti čiščenja in povečanje proizvodnje nafte iz zrelih polj.

Med predelovalnimi postopki igrajo naravni polimeri ključno vlogo v različnih procesih ločevanja.

Uporabljajo se kot deemulgatorji za razgradnjo emulzij olje-voda, kar olajša ločevanje olja od vode v proizvodnih tekočinah.

Ti polimeri najdejo uporabo tudi pri predelavi plinov, kjer delujejo kot zaviralci hidratov in preprečujejo nastanek plinskih hidratov, ki lahko blokirajo cevovode in opremo.

Poleg tega se naravni polimeri uporabljajo v cevovodnem transportu, saj služijo kot zmanjševalci upora za izboljšanje učinkovitosti pretoka in zmanjšanje stroškov črpanja.

Pri čiščenju proizvedene vode se uporabljajo naravni polimeri, npr Zeoturb so se izkazali kot učinkoviti flokulanti in koagulanti. Pomagajo pri odstranjevanju suspendiranih trdnih delcev, oljnih kapljic in drugih onesnaževalcev iz proizvedene vode, kar omogoča učinkovitejšo obdelavo vode in recikliranje.

Ti polimeri lahko delujejo tudi kot zaviralci vodnega kamna in korozije ter preprečujejo nastajanje mineralnih usedlin v opremi za čiščenje in cevovodih.

Uporaba naravnih polimerov pri čiščenju proizvedene vode ne le izboljša kakovost vode za ponovno uporabo ali odlaganje, ampak tudi pomaga naftnim in plinskim podjetjem pri izpolnjevanju vse strožjih okoljskih predpisov in trajnostnih ciljev.

Formulacija vrtalne tekočine z uporabo materialov biološkega izvora

Pri operacijah na naftnih poljih igra vrtalna tekočina ključno vlogo, vendar to »blato« (kot ga pogosto imenujemo na kraju samem) predstavlja izziv – kemikalije, potrebne za učinkovito vrtalno blato, pogosto predstavljajo nevarnost za okolje.

No, vrtalne tekočine so zapletene, v njih je veliko stvari; niso samo za mazanje in hlajenje svedra, temveč tudi za odstranjevanje rezin iz vrtin, vzdrževanje nadzora tlaka in stabilizacijo vrtine.

Že leta smo za vse to uporabljali množico sintetičnih kemikalij, kar je drago.

Kaj pa je največja težava, ki sem jo videl? Ko imate projekt na občutljivem ekološkem območju, uporaba teh običajnih tekočin preprosto ni izvedljiva.

Rešitev? Razred vodnih vrtalnih tekočin, imenovanih vodna blata (WBM-ji). Medtem ko nekateri še vedno uporabljajo dodatke, kot je delno hidroliziran poliakrilamid, naravni polimeri ponujajo boljšo možnost v teh primerih, kar bom obravnaval v naslednjem razdelku.

Preuravnoteženo vrtanje proti neuravnoteženemu vrtanju

Pomemben dejavnik, o katerem morate razmišljati pri izbiri vrtalne tekočine, je uporabljena specifična tehnika vrtanja: preuravnoteženo vrtanje (OBD) v primerjavi s podbalansiranim vrtanjem (UBD).

Preuravnoteženo vrtanje pomeni, da vrtate z večjim pritiskom, kot ga proizvaja rezervoar. Velja za varnejšo izbiro, kar zadeva stabilnost vrtine in upravljanje tlaka.

Pri poduravnoteženem vrtanju pa ima tekočina v vrtini manjši pritisk od tlaka, ki ga formacija potiska ven.

Ta tehnika lahko resnično pomaga pri izboljšanju stopenj proizvodnje iz vrtin, saj se v vrtini manj zamašijo stvari, kot so vrtalne tekočine.

Neuravnoteženo vrtanje pa zahteva zelo natančen nadzor, težko ga je doseči ravno prav. Delal sem na projektih, ki so izbrali UBD zaradi občutljivih razmer v rezervoarju.

Kar sem videl, je naslednje – izbira pravilnih tekočin, ki pogosto temeljijo na lokaciji vrtine in posebnih okoljskih predpisih, naredi ali uniči projekt vrtanja pod uravnoteženostjo.

Primeri naravnih polimerov za pripravo tekočine za vrtanje

Številne študije kažejo na različne uporabe, kjer naravni polimeri ponujajo izvedljive rešitve, vključno z naslednjimi:

• Sojine beljakovine:

Te obilne beljakovine je mogoče predelati v izolat sojinih beljakovin (SPI) in učinkovito dodan vrtalni tekočini.

Kaj je pri tem edinstvenega? Pri nizki koncentraciji sojine beljakovine v vrtalni tekočini tvorijo gosto, porozno plast, imenovano filtrirna pogača, ki je idealna v primerih, ko je vzdrževanje stabilnega tlaka bistvenega pomena.

Čeprav se to morda zdi problematično, se pri vrtanju s podravnotežjem, kjer sta potrebna visoka prepustnost in hitrejši pretok, pridejo na vrsto sojine beljakovine.

Višje koncentracije pa bodo proizvedle tanjšo, manj porozno filtrirno pogačo, kar je popolno, ko sta pomembna strožji nadzor in manjša izguba tekočine.

• Riževa lupina:

Tudi ta presenetljivi material pride prav. Riževa lupina je edinstvena, ker vsebuje naravno prisotne polimere, ki so odporni na vodo, in jo je precej težko razgraditi.

To pomeni okolju prijazna sestavina za izboljšanje stabilnosti in učinkovitosti vaših vrtalnih tekočin.

• Datljeva jama:

Ta stranski produkt obdelave datumov je superzvezda.

Kemična sestava datljevih koščic je izjemno uporabna.

Pomislite na nadzor viskoznosti, upravljanje gostote tekočine in celo izboljšane toplotne lastnosti.

Imel sem priložnost uporabiti datljeve koščice kot dodatek in kar je neverjetno je, da lahko dobesedno prilagodite značilnosti vrtalne tekočine s spreminjanjem velikosti in koncentracije delcev datljevih koščic.

Naše izkušnje pri koncentraciji lahko prinesejo odlično zmogljivost za vaše naftne/plinske dejavnosti.

• Zdrobljena semena datljeve palme:

Videl sem situacije na naftnih ploščadih, ko med vrtanjem naletiš na nepričakovane praznine in vrzeli v formaciji, temu se reče izgubljeni obtok.

To povzroči nenaden padec tlaka tekočine in lahko uniči projekt.

Toda zdrobljena semena datljeve palme delujejo neverjetno dobro, da zamašijo te nadležne odprtine in poskrbijo, da lahko nadaljujete z nemotenim vrtanjem.

Ta semena so neverjetno robustna in se lahko uporabljajo celo pri višjih temperaturah.

• škrob kasave:

Izbira sorte kasave ima velik vpliv. Natančneje, kasava z visoko vsebnostjo amiloze ustvari tekočino z višjo viskoznostjo in zagotavlja prepotreben nadzor izgube tekočine.

Spomnim se situacije, ko se je ena od naših strank spopadala s problematično tvorbo gline, ki je kar naprej hotela nabrekati in zamašiti vrtino.

Prepričati se morate, da tekočina teče, da bo vrtanje potekalo nemoteno, toda s toliko močnimi kemičnimi razredčili je to lahko težavna situacija.

Toda specifični praški škroba kasave so bili uspešni.

• karboksimetil celuloza (CMC), guar gumi in škrob:

Kombinacija karboksimetil celuloze, guar gumija in specifičnih škrobov daje odlično, večstransko rešitev, ki preverja vse pogoje glede delovanja blata za vrtanje nafte/plina.

Naravni polimeri za kemično izboljšano pridobivanje nafte (cEOR)

Ko govorimo o pridobivanju nafte, obstajajo primarne, sekundarne in terciarne metode pridobivanja.

Toda tisti, na katerega se bomo tukaj osredotočili, je kemično izboljšano pridobivanje nafte (cEOR), ki se pogosto skrajša na samo EOR.

Ko enkrat izkoristite začetni pretok rezervoarja, potrebujete dodatne strategije, tam se uporablja ta terciarna tehnika.

Ena od teh kemičnih tehnik EOR je polimerno poplavljanje, ki so ga v zadnjih letih široko uporabljali industrijski velikani, kot sta Saudi Aramco in Exxonmobil.

V bistvu vključuje vbrizgavanje posebnih tekočin v vrtino, da se pridobi preostala surova nafta, ki je prvotne metode pridobivanja niso mogle dobiti, kot je prikazano spodaj:

Izzivi pri EOR in trajnostnih alternativah

Čeprav je načelo dovolj preprosto, kemični EOR predstavlja praktične ovire.

Veliki? Stroški. Zahteva veliko virov. Poleg tega cene nafte divje nihajo, včasih ti običajni polimeri preprosto niso v proračunu.

Medtem ko imajo ti tradicionalni sintetični polimeri svoje prednosti, se borijo, ko dobite slane ali vroče rezervoarje.

Ta zahtevna okolja jih preprosto zlomijo.

Tukaj postane zanimivo, podjetja so desetletja porabila milijarde dolarjev za izpopolnjevanje kemije polimerov in površinsko aktivnih snovi – zdaj pa znanstveniki kopljejo globoko v naravno prisotne materiale.

Njihove prednosti?

Trajnostni, manj obremenjujoči za okolje, pogosto odlično delujejo v teh težkih pogojih.

In pogosto so veliko cenejši. Sliši se noro, kajne?

Ta premik se šele začenja. Oglejmo si podrobneje, kako poteka raziskava:

• Bombažni gumi:

Fascinantno se mi zdi, da študije iz krajev, kot je Bližnji vzhod, kjer so podnebje in pogoji izjemno zahtevni, uvajajo nove pristope z lahko dostopnimi naravnimi viri.

Bombažni gumi iz rastline Gossypium herbaceum ki jih najdemo v mestih, kot je Pakistan in drugod, nudijo podobne prednosti kot drugi celulozni polimeri. Vendar pa imajo tudi dodatne edinstvene lastnosti, poleg tega pa so bolj odporni na te slane rezervoarje.

• Milni oreščki:

Oreščki iz milnega oreščka nam dajejo naravno prisotne saponine, ki lahko delujejo kot površinsko aktivne snovi.

Raziskave kažejo, da lahko ta lahko dostopni rastlinski izvleček v kombinaciji z guar gumijem pospeši pridobivanje olja.

V primerjavi s sintetičnimi alternativami dobite manj odpadkov za upravljanje, manjši vpliv na okolje in potencialno manjše tveganje za poškodovanje rezervoarja.

• Datljeva koščica:

Date pit ni samo fantastičen za oblikovanje vrtalne tekočine, blesti tudi kot "sredstvo za nadzor mobilnosti".

Ima edinstveno lastnost zgostitve vode, uporabljene v procesu ekstrakcije.

Veste, kaj mi je všeč pri tem?

Samo zmeljete te datljeve koščice, jih zmešate z natrijevim hidroksidom (NaOH) v vodi in takoj – imate poceni rešitev, ki lahko izboljša pridobivanje nafte tako, da zmanjša težnjo, da vbrizgana voda obide območja, ki so bogata z naftnimi usedlinami.

• Bio površinsko aktivne snovi iz datumov:

Ko gre za dateljne, nismo omejeni na jamo.

Kaj pa, če vam povem, da lahko ustvarimo »biotenzidne spojine z uporabo odpadne melase?

Fascinantni svet mikroorganizmov lahko običajne tokove odpadkov, za katere smo mislili, da so popolnoma brez vrednosti, spremeni v dragocene izdelke, kot so "bio površinsko aktivne snovi".

Ti delujejo zelo podobno kot običajne kemične površinsko aktivne snovi, saj znižujejo površinsko napetost v rezervoarju, zaradi česar se nafta izloča veliko bolj učinkovito.

Nedavne raziskave, ki se izvajajo z "Bacillus subtilis", vrsto neškodljivih bakterij, se mi zdijo neverjetno fascinantne, saj dajejo zelo visoke izkoristke po optimiziranih stroških.

Na to je treba biti zelo pozoren. To resnično poudarja, kako med seboj so stvari povezane.

Na te kemične reakcije ne gledate kot na popolnoma ločene stvari.

Nadzor skladnosti pri nafti in plinu z uporabo naravnih polimerov

V vodnjak ste vložili ogromno dela, a ugotovili, da vam prihaja preveč vode.

Je več kot le proizvodni izziv. Kemična obdelava odvečne vode ni vedno izvedljiva ali stroškovno učinkovita, takrat uporabimo nadzor skladnosti.

Kaj je še hujše?

Odvečna voda lahko ustvari nočno moro težav s korozijo. To lahko uniči vašo infrastrukturo – cevovode, ohišja, če želite – da ne omenjam, da ustvarja težave z nastajanjem lestvice, ki lahko ohromi stopnje proizvodnje.

V preteklosti so se podjetja samo sprijaznila z gradnjo velikih čistilnih naprav, kar je lahko drago.

Toda to je tisto, kar izhaja iz let akademskih raziskav: naravno pridobljeni materiali lahko izboljšajo naše ukrepe za nadzor skladnosti za reševanje teh vprašanj in izboljšanje trajnosti naftne industrije, poglejmo si podrobneje:

• Polimerni geli:

Eden od glavnih načinov, ki se uporablja za zapiranje vode in plina, vključuje posebne "gele".

O njih razmišljajte kot o zamašnem materialu, ki ga strateško vnašamo.

Ti geli zapolnijo te praznine in neželene poti ter preprečijo, da bi voda ali plin po bližnjici prišla do vaše vrtine in ju prisilila, da potujeta po vaši želeni proizvodni poti v vašem rezervoarju.

• Hidrogeli, izboljšani z datljevimi semeni:

Kaj bi rekli, če bi vam rekel, da lahko dobimo datljeve koščice, da »naravnajo« strjevanje našega mašilnega materiala?

Izkazalo se je, da mešanje naravnega prahu datljevih koščic v pogosto uporabljene polimere (pogosto v obliki hidrogelov) drastično izboljša učinkovitost.

Zapiranje plina:

Razburljivo je, da ta raziskava ni omejena na vodo, nekateri raziskovalci ubirajo nov pristop k reševanju prekomernega plina v proizvodnji.

Kako to naredimo? Upravljavci nafte/plina lahko za nadzor pretoka plina uporabljajo kompozite Date Pit/polisulfon. Polisulfon je znan po izdelavi odličnih filtrov – močnih, robustnih, dobrih pri ekstremnih temperaturah in pritiskih.

Z mešanjem fino mletega prahu datljevih koščic s polisulfonom ne dobimo samo filtra za blokiranje plinov, ki je trajnosten, ampak bistveno izboljša njegovo učinkovitost v primerjavi s standardnimi materiali.

Pomaga nam, da smo boljši skrbniki okolja, saj zmanjšamo odvisnost od sintetičnih kemikalij.

To mi je res padlo v oči, tam je ogromen potencial za naftno in plinsko industrijo, ki lahko optimizira svoje delovanje na najbolj trajnosten način z uporabo narave.

zaključek

Fascinantno je, da so se naravni polimeri za uporabo v naftni in plinski industriji dolga leta zdeli kot »alternativni« pristop.

Kot nekdo, ki je videl slabe strani tradicionalnih konvencionalnih metod v številnih delovnih pogojih, verjamem, da postajajo več kot le nekaj, kar je lepo imeti.

Postale bodo ključnega pomena za dolgoročni uspeh in vzdržnost naftne industrije.

Zakaj sem tako prepričan v to napoved?

Preprosto povedano, ne gre samo za varčevanje z okoljem in postajanje bolj trajnostno – ti naravni polimerni materiali pogosto prekašajo standardne sintetične možnosti v mnogih primerih.

Želite izvedeti več o tem, kako lahko biopolimeri, kot je Zeoturb, pomagajo optimizirati vaše naftne/plinske operacije?

Obrnite se na strokovnjake za čiščenje vode in odpadne vode pri Genesis Water Technologies, Inc. na 1-321-280-2742 ali pa nas pokličite po e-pošti na customersupport@genesiswatertech.com da bi razpravljali o vašem konkretnem aplikatuion.