Industrija nafte i plina poznata je po snažnom oslanjanju na sintetičke materijale, no sve veći pokret mijenja način na koji pristupamo ovoj industriji.

Danas razgovarajmo o prirodnim polimerima za primjenu u industriji nafte i plina. Brzo dobivaju na snazi. Što pokreće ovu promjenu i zašto biste trebali obratiti pozornost?

Proveo sam godine u ovom području i ono što sam vidio je uzbudljivo. Prirodni polimeri nisu samo "eko-prijateljski", oni nude stvarne praktične prednosti koje potresaju stvari.

U ovom ću članku raspravljati o tome zašto se događa pomak prema prirodnim polimerima za operacije naftne i plinske industrije, uzbudljivi potencijal koji imaju i kako bi budućnost mogla izgledati za ovo važno polje.

Sadržaj:

• Uspon prirodnih polimernih materijala
  • Što su zapravo prirodni polimerni materijali?
  • Prirodni naspram sintetičkih polimera u naftnoj i plinskoj industriji
  • Primjena prirodnih polimera u naftnoj i plinskoj industriji
  • Formulacija tekućine za bušenje korištenjem biološki dobivenih materijala
  • Preuravnoteženo naspram podbalansirano bušenje
  • Prirodni polimeri za kemijski poboljšano dobivanje nafte (cEOR)
  • Kontrola sukladnosti u nafti i plinu pomoću prirodnih polimera
• Zaključak

Uspon prirodnih polimernih materijala

Zašto se priča o prirodnim polimernim materijalima?  

Zato što se sve više shvaća da industrija nafte i plina mora postati održivija.

Ovdje se ne radi samo o imidžu u javnosti; radi se o stvarnoj poslovnoj prednosti. Čemu sam svjedočio iz prve ruke?

Tvrtke koje traže manji utjecaj na okoliš otkrivaju rudnik zlata u tim prirodnim materijalima.

Štoviše, prirodni polimeri često rade jednako dobro, ako ne i bolje, od svojih sintetičkih analoga.

Što su zapravo prirodni polimerni materijali?

Ove prirodne polimere možemo dobiti iz nekoliko izvora, poput biljne ili životinjske tvari, umjesto da se proizvode iz fosilnih goriva kao većina sintetičkih polimera.

Mnogi se stručnjaci slažu da će korištenje prirodnih polimera za primjenu u industriji nafte i plina igrati veliku ulogu u ispunjavanju ciljeva održivosti industrije.

Oni čine izvrsne zamjene u aplikacijama koje trenutno koriste sintetičke polimere.

To uključuje aktivnosti kao što su tekućine za bušenje, poboljšano dobivanje nafte, kontrolu sukladnosti i obradu proizvedene vode,

Prirodni naspram sintetičkih polimera u naftnoj i plinskoj industriji

Industrija nafte i plina koristi polimere u nekoliko primjena.

Jedna od tih primjena je odvajanje suspendiranih krutih tvari, ugljikovodika u tragovima i drugih kontaminanata iz proizvedene vode u operacijama naftnih polja.

Možda ih poznajete kao flokulante ili koagulante. Oni skupljaju te kontaminante kako bi ih lakše uklonili iz vode.

Postoje dvije glavne vrste polimera: prirodni i sintetski.

Sintetski polimeri se proizvode od naftnih derivata. Prirodni polimeri dolaze iz prirode. Razmislite o stvarima poput biljaka ili morskog života.

Međutim, postoje neki problemi s konvencionalnim sintetskim polimerima i metalnim solima kao što su poliakrilamid, polidadmak.

Oni mogu biti štetni za okoliš iu mnogim slučajevima se ne razgrađuju u prirodi.

 Ovo je važno pitanje jer želimo zaštititi ekosustave u kojima živimo.

Međutim, prirodni polimeri su drugačiji. Oni su bolji za okoliš jer su dobiveni iz prirode i obično se prirodno razgrađuju tijekom vremena.

Jedan prirodni polimer koji privlači veliku pozornost zove se Zeoturb. To je održivi tekući bioorganski flokulant. Dobiva se iz morskog života i stvarno je dobar u vezivanju tragova nafte i drugih onečišćenja koje operateri nafte/plina ne žele u svojoj vodi.

Pomaže kao dio procesa obrade u više koraka za sanaciju vode za održivu ponovnu upotrebu ili ispuštanje.

Primjena prirodnih polimera u naftnoj/plinskoj industriji

Prirodni polimeri privlače značajnu pažnju u industriji nafte i plina zbog svojih ekološki prihvatljivih svojstava i svestrane primjene.

U fazi proizvodnje, ovi polimeri se koriste kao dodaci tekućini za bušenje, pomažući u kontroli viskoznosti, smanjenju gubitka tekućine i poboljšanju stabilnosti bušotine. Oni također služe kao učinkovita maziva, smanjujući trenje tijekom operacija bušenja i minimalizirajući trošenje opreme.

Osim toga, prirodni polimeri se koriste u tehnikama poboljšanog izvlačenja nafte (EOR), gdje djeluju kao sredstva za zgušnjavanje radi poboljšanja učinkovitosti čišćenja i povećanja proizvodnje nafte iz zrelih polja.

Tijekom procesa obrade, prirodni polimeri igraju ključnu ulogu u različitim procesima odvajanja.

Koriste se kao deemulgatori za razgradnju emulzija ulje-voda, olakšavajući odvajanje ulja od vode u proizvodnim tekućinama.

Ovi polimeri također nalaze primjenu u preradi plina, gdje djeluju kao inhibitori hidrata, sprječavajući stvaranje plinskih hidrata koji mogu blokirati cjevovode i opremu.

Nadalje, prirodni polimeri se koriste u cjevovodnom transportu, služeći kao reduktori otpora radi poboljšanja učinkovitosti protoka i smanjenja troškova pumpanja.

U obradi proizvedene vode, prirodni polimeri poput Zeoturb pojavili su se kao učinkoviti flokulanti i koagulansi. Pomažu u uklanjanju suspendiranih krutih tvari, kapljica ulja i drugih kontaminanata iz proizvedene vode, omogućujući učinkovitiju obradu i recikliranje vode.

Ovi polimeri također mogu djelovati kao inhibitori kamenca i korozije, sprječavajući stvaranje mineralnih naslaga u opremi za obradu i cjevovodima.

Korištenje prirodnih polimera u obradi proizvedene vode ne samo da poboljšava kvalitetu vode za ponovnu upotrebu ili odlaganje, već također pomaže naftnim i plinskim tvrtkama u ispunjavanju sve strožih ekoloških propisa i ciljeva održivosti.

Formulacija tekućine za bušenje korištenjem biološki dobivenih materijala

U operacijama na naftnim poljima, tekućina za bušenje igra vitalnu ulogu, međutim ovo "isplako" (kako ga često nazivamo na licu mjesta) predstavlja izazov - kemikalije potrebne za učinkovitu isplaku za bušenje često predstavljaju opasnost za okoliš.

Tekućine za bušenje su složene, puno toga ulazi u njih; oni nisu samo za podmazivanje i hlađenje bušotine, već i za uklanjanje reznog materijala iz bušotine, održavanje kontrole tlaka i stabilizaciju bušotine.

Godinama smo koristili mnoštvo sintetičkih kemikalija za sve ovo, što postaje skupo.

Koji je najveći problem koji sam vidio? Kada imate projekt u osjetljivom ekološkom području, upotreba tih konvencionalnih tekućina jednostavno nije izvediva.

Rješenje? Klasa tekućina za bušenje na bazi vode nazvana isplake na bazi vode (WBM-ovi). Dok neki još uvijek koriste aditive poput djelomično hidroliziranog poliakrilamida, prirodni polimeri nude bolju opciju u tim slučajevima, o čemu ću govoriti u sljedećem odjeljku.

Preuravnoteženo naspram podbalansirano bušenje

Jedan važan čimbenik o kojem treba razmišljati pri odabiru tekućine za bušenje je specifična tehnika bušenja koja se koristi: Preuravnoteženo bušenje (OBD) nasuprot bušenju s potkopavanjem (UBD).

Preuravnoteženo bušenje znači da bušite s većim pritiskom od onog koji ispušta ležište. Smatra se sigurnijim izborom što se tiče stabilnosti bušotine i upravljanja pritiskom.

Međutim, s podbalansiranim bušenjem, tekućina u bušotini ima manji tlak od onoga što formacija gura van.

Ova tehnika stvarno može pomoći u poboljšanju stope proizvodnje iz bušotina jer se u bušotini manje začepljuju stvari poput tekućina za bušenje.

Međutim, nedovoljno uravnoteženo bušenje zahtijeva vrlo preciznu kontrolu, teško ga je postići kako treba. Radio sam na projektima koji su odabrali UBD zbog osjetljivih uvjeta u ležištu.

Ono što sam vidio je sljedeće – odabir ispravnih tekućina, često temeljen na lokaciji bušotine i specifičnim ekološkim propisima, čini ili kvari projekt bušenja s nedostatkom ravnoteže.

Primjeri prirodnih polimera za formulaciju tekućine za bušenje

Brojne studije ukazuju na različite primjene u kojima prirodni polimeri nude održiva rješenja, uključujući sljedeće:

• Protein soje:

Ovaj obilni protein može se preraditi u izolat proteina soje (SPI) i učinkovito se dodaje u tekućinu za bušenje.

Što je jedinstveno u vezi s tim? Pri niskoj koncentraciji, sojin protein u tekućini za bušenje stvara debeli, porozni sloj koji se naziva filterski kolač koji je idealan u slučajevima kada je održavanje stabilnog tlaka vitalno.

Iako se to može činiti problematičnim, u bušenju s nedostatkom ravnoteže, gdje su potrebni visoka propusnost i brži protok, protein soje dolazi u obzir.

Veće koncentracije ipak će proizvesti tanji, manje porozni filterski kolač, savršen kada je važna stroža kontrola i manji gubitak tekućine.

• Rižina ljuska:

Ovaj iznenađujući materijal također je koristan. Rižina ljuska je jedinstvena jer sadrži prirodne polimere koji su otporni na vodu i teško se razgrađuje.

To znači ekološki prihvatljiv sastojak za poboljšanje stabilnosti i učinkovitosti vaših tekućina za bušenje.

• Datulja:

Ovaj nusproizvod obrade datulja je superzvijezda.

Kemijski sastav koštice datulje čini je izuzetno korisnom.

Razmislite o kontroli viskoznosti, upravljanju gustoćom tekućine, pa čak i poboljšanim toplinskim svojstvima.

Imao sam priliku upotrijebiti koštice datulje kao aditiv i ono što je nevjerojatno jest da doslovno možete podesiti karakteristike tekućine za bušenje mijenjanjem veličine i koncentracije čestica koštica datulja.

Naše iskustvo u koncentraciji može dati izvrsne performanse za vaše naftne/plinske operacije.

• Zdrobljene sjemenke datulje:

Vidio sam situacije na naftnim platformama u kojima nailazite na neočekivane šupljine i praznine u formaciji dok bušite, to se zove izgubljena cirkulacija.

To uzrokuje nagli pad tlaka tekućine i može izazvati pustoš u projektu.

Ali smrvljene sjemenke palme datulje nevjerojatno dobro začepljuju te dosadne otvore i osiguravaju da možete nesmetano nastaviti s bušenjem.

Ove sjemenke su nevjerojatno robusne i mogu se koristiti čak i na višim temperaturama.

• škrob kasave:

Izbor sorte kasave ima veliki utjecaj. Konkretno, kasava koja ima visoku razinu amiloze stvara tekućinu veće viskoznosti i osigurava prijeko potrebnu kontrolu gubitka tekućine.

Sjećam se situacije u kojoj se jedan od naših klijenata borio s problematičnom formacijskom glinom koja je stalno htjela nabubriti i začepiti bušotinu.

Morate osigurati da tekućina teče kako bi operacija bušenja tekla glatko, ali s toliko jakih kemijskih razrjeđivača to može biti nezgodna situacija.

Ali, specifični škrobni prahovi manioke učinili su trik.

• karboksimetil celuloza (CMC), guar guma i škrob:

Kombinacija karboksimetil celuloze, guar gume i specifičnih škrobova daje izvrsno, višestruko rješenje koje provjerava sve okvire za performanse isplake za bušenje nafte/plina.

Prirodni polimeri za kemijski poboljšano dobivanje nafte (cEOR)

Kada govorimo o proizvodnji nafte, postoje primarne, sekundarne i tercijarne metode dobivanja.

No, ono na što ćemo se ovdje usredotočiti jest kemijski poboljšani povrat nafte (cEOR), koji se često skraćuje samo na EOR.

Nakon što ste dotakli početni protok rezervoara, potrebne su vam dodatne strategije, tu se koristi ova tercijarna tehnika.

Jedna od tih kemijskih EOR tehnika je navodnjavanje polimerima, koju posljednjih godina naširoko koriste industrijski divovi kao što su Saudi Aramco i Exxonmobil.

To u suštini uključuje ubrizgavanje posebnih tekućina u bušotinu kako bi se dobila preostala sirova nafta koju početne metode dobivanja nisu mogle dobiti, kao što je prikazano u nastavku:

Izazovi u EOR-u i održive alternative

Iako je princip dovoljno jasan, kemijski EOR predstavlja praktične prepreke.

Veliki? trošak. Zahtijeva puno resursa. Osim toga, cijene nafte imaju divlje oscilacije, ponekad ti konvencionalni polimeri jednostavno nisu u proračunu.

Dok ti tradicionalni sintetički polimeri imaju svoje prednosti, bore se kada dobijete slane ili vruće rezervoare.

Ta izazovna okruženja ih jednostavno slome.

Ovdje postaje zanimljivo, desetljećima su tvrtke trošile milijarde dolara na usavršavanje kemije polimera i površinski aktivnih tvari – ali sada znanstvenici kopaju duboko po prirodnim materijalima.

Njihove prednosti?

Održivo, manje opterećujuće za okoliš, često izvrsno funkcionira u tim teškim uvjetima.

I često su puno jeftiniji. Zvuči ludo, zar ne?

Ova promjena tek počinje. Pogledajmo pobliže kako se istraživanje odvija:

• pamučna guma:

Fascinantno mi je da studije na mjestima kao što je Bliski istok, gdje su klima i uvjeti nevjerojatno zahtjevni, uvode nove pristupe lako dostupnim prirodnim resursima.

Pamučna guma iz biljke Gossypium herbaceum pronađeni u mjestima poput Pakistana i drugdje nude prednosti slične ostalim celuloznim polimerima. Međutim, oni također imaju dodatne jedinstvene kvalitete uz veću otpornost na te slane rezervoare.

• Sapunski orasi:

Orašasti plodovi sapunastog oraha daju nam prirodne saponine koji mogu djelovati kao površinski aktivne tvari.

Istraživanja pokazuju da ovaj lako dostupni biljni ekstrakt u kombinaciji s guar gumom može potaknuti oporavak ulja.

Dobivate manje otpada za upravljanje, manji utjecaj na okoliš i potencijalno manji rizik od oštećenja rezervoara u usporedbi sa sintetičkim alternativama.

• Koštica datulja:

Ne samo da je Date pit fantastičan za formuliranje tekućine za bušenje, već blista i kao "sredstvo za kontrolu mobilnosti".

Ima jedinstveno svojstvo zgušnjavanja vode koja se koristi u procesu ekstrakcije.

Znaš što volim kod toga?

Samo sameljete te koštice datulja, pomiješate ih s natrijevim hidroksidom (NaOH) u vodi i gotovo – imate jeftino rješenje koje može poboljšati iskorištenje nafte smanjujući tendenciju da ubrizgana voda zaobilazi područja koja su bogata naftnim naslagama.

• Bio surfaktanti iz datulja:

Nismo ograničeni na jamu kada je riječ o hurmama.

Što ako vam kažem da možemo stvoriti „biotenzidne spojeve korištenjem otpadne melase?

Fascinantni svijet mikroorganizama može transformirati uobičajene tokove otpada, za koje smo mislili da su potpuno bezvrijedni, u vrijedne proizvode poput "biotenzida".

Oni djeluju vrlo slično konvencionalnim kemijskim surfaktantima, snižavajući površinsku napetost u ležištu, što čini naftu puno učinkovitijom.

Smatram da su nedavna istraživanja koja se provode s "Bacillus subtilis", vrstom bezopasnih bakterija, nevjerojatno fascinantna jer daju vrlo visoke rezultate po optimiziranoj cijeni.

Ovo je nešto na što treba obratiti pozornost. Ovo doista naglašava koliko su stvari međusobno povezane.

Ne gledate na te kemijske reakcije kao na potpuno odvojene stvari.

Kontrola sukladnosti u nafti i plinu pomoću prirodnih polimera

Uložili ste tonu posla u bunar, samo da biste otkrili da dobivate previše vode.

To je više od samog proizvodnog izazova. Kemijska obrada viška vode nije uvijek održiva ili isplativa, tada koristimo kontrolu sukladnosti.

Što je još gore?

Višak vode može stvoriti noćnu moru problema s korozijom. To može uništiti vašu infrastrukturu – cjevovode, kućišta, što god hoćete – da ne spominjemo da stvara probleme s stvaranjem kamenca koji može osakatiti stope proizvodnje.

U prošlosti su se tvrtke jednostavno pomirile s izgradnjom velikih postrojenja za pročišćavanje vode, što može biti skupo.

Ali evo što je proizašlo iz godina akademskog istraživanja: materijali dobiveni prirodnim putem mogu poboljšati naše mjere kontrole usklađenosti za rješavanje ovih problema i poboljšati održivost naftne industrije, pogledajmo pobliže:

• Polimerni gelovi:

Jedna od glavnih metoda koja se koristi za zatvaranje vode i plina su posebni “gelovi”.

Razmišljajte o njima kao o materijalu za začepljenje koji strateški ubrizgavamo.

Ovi gelovi ispunjavaju te praznine i neželjene puteve kako bi spriječili vodu ili plin da se vrate prečacem do vaše bušotine, tjerajući ih da putuju željenim proizvodnim putem u vašem ležištu.

• Hidrogelovi poboljšani sjemenkama datulje:

Kad bih vam rekao da možemo nabaviti koštice od datulja za "podešavanje" stvrdnjavanja našeg materijala za zatvaranje, što biste rekli?

Ispostavilo se da miješanje praha prirodne koštice datulje u uobičajeno korištene polimere (često u obliku hidrogelova) drastično poboljšava učinak.

Zatvaranje plina:

Uzbudljivo je što ovo istraživanje nije ograničeno na vodu, neki istraživači imaju novi pristup u borbi protiv prekomjernog plina u proizvodnji.

Kako ćemo to učiniti? Naftni/plinski operateri mogu koristiti kompozite Date Pit/Polysulfone za kontrolu protoka plina. Polysulfone je poznat po izradi izvrsnih filtara – jakih, robusnih, dobrih u tim ekstremnim temperaturama i pritiscima.

Miješanje tog fino mljevenog praha od koštica datulja s polisulfonom ne samo da nam daje filtar za blokiranje plina koji je održiv, već značajno poboljšava njegovu učinkovitost u usporedbi sa standardnim materijalima.

Pomaže nam da budemo bolji upravitelji okoliša smanjujući naše oslanjanje na sintetičke kemikalije.

To mi je stvarno zapelo za oko, tu postoji ogroman potencijal za industriju nafte i plina koja može optimizirati svoje poslovanje na najodrživiji način kroz prirodu.

Zaključak

Ono što je fascinantno je da su se godinama prirodni polimeri za primjenu u industriji nafte i plina činili kao "alternativni" pristup.

Kao netko tko je vidio nedostatke tradicionalnih konvencionalnih metoda u širokom rasponu radnih uvjeta, vjerujem da one postaju više od onoga što je lijepo imati.

Oni će postati vitalni za dugoročni uspjeh i održivost naftne industrije.

Zašto sam tako uvjeren u to predviđanje?

Jednostavno rečeno, ne radi se samo o očuvanju okoliša i postajanju održivijim – ti prirodni polimerni materijali često nadmašuju standardne sintetičke opcije u mnogim slučajevima.

Želite li saznati više o tome kako biopolimeri poput Zeoturba mogu pomoći u optimizaciji vaših naftnih/plinskih operacija?

Obratite se stručnjacima za pročišćavanje vode i otpadnih voda tvrtke Genesis Water Technologies, Inc. na 1-321-280-2742 ili nas kontaktirajte e-poštom na customersupport@genesiswatertech.com kako bi raspravljali o vašem konkretnom aplikatuion.