مزيل المستحلب - تجفيف المياه المنتجة

يعتبر المضاف المزيل للمستحلب للنفط الخام أحد العوامل الكيميائية الأساسية في معالجة السوائل المنتجة أثناء استخراج النفط والغاز. 

وتتمثل وظيفتها الأساسية في تعطيل مستحلبات الزيت والماء المستقرة في السوائل المنتجة، مما يتيح الفصل الفعال بين الزيت والماء، ووضع الأساس لجمع النفط الخام ونقله لاحقًا، وتكريره، ومعالجة مياه الصرف الصحي بشكل متوافق. 

يتم تقديم التوضيح التالي من جوانب خلفية التطبيق، وآلية العمل، والسيناريوهات المحددة، والنقاط الرئيسية: 

١. خلفية تطبيق نزع الماء من مُزيل المستحلب في الماء المُنتَج: تكوين المستحلبات ومخاطرها في السوائل المُنتَجة. أثناء استخراج النفط والغاز، يمتزج النفط الخام بماء التكوين والماء المُحقون (مثل حقن الماء ومحاليل البوليمر في استخلاص النفط الثانوي/الثالثي) تحت تأثير الضغط العالي والقص والتحريك. في هذه الأثناء، تُمتص المستحلبات الطبيعية في التكوين (مثل الأسفلتينات والراتنجات والبارافينات وجزيئات الطين، إلخ) عند سطح الزيت-الماء، مُشكّلةً مستحلبات مستقرة (عادةً ما تكون ماءً في زيت (W/O) أو زيتًا في ماء (O/W)، أو مستحلبات مُركّبة). 

يمكن أن تُسبب هذه المستحلبات المستقرة المشاكل التالية: زيادة محتوى الماء في النفط الخام، مما يزيد من استهلاك الطاقة في النقل (وجود الماء يزيد من اللزوجة والكثافة). في عمليات التكرير اللاحقة، قد يؤدي الماء إلى تآكل المعدات وتسمم المحفزات. إذا تم تصريف مياه الصرف الصحي الزيتية مباشرةً، فإنها تُلوث البيئة وتُؤدي إلى هدر موارد النفط. يمكن أن يُؤدي ارتفاع استقرار المستحلب إلى انسداد الأنابيب والمعدات، مما يؤثر على كفاءة الاستخراج. 

2. آلية عمل المادة المضافة لإزالة المستحلب من النفط الخام.

تعمل مادة إزالة المستحلب في النفط الخام على تعطيل استقرار المستحلبات وتعزيز فصل الزيت عن الماء من خلال الطرق التالية: 

1) الامتزاز التنافسي عند الواجهة: من المرجح أن تمتص المواد المضافة لإزالة المستحلبات لجزيئات عوامل النفط الخام (مثل البولي إيثرات والأمينات) عند واجهة الزيت والماء أكثر من المستحلبات الطبيعية، مما يحل محل المستحلبات الأصلية ويضعف قوة الفيلم البيني. 

2) تقليل التوتر السطحي: يمكن للمجموعات المحبة للماء والمحبة للدهون في المادة المضافة لإزالة المستحلب لجزيئات عامل النفط الخام (مع قيمة إتش إل بي مناسبة) أن تقلل من التوتر السطحي بين الزيت والماء، مما يجعل من السهل على القطرات الصغيرة أن تصطدم وتندمج. 

٣) تدمير بنية الغشاء البيني: قد تُعادل بعض تركيبات إضافات مُزيلات المستحلب (مثل الأنواع الكاتيونية) شحنة المستحلبات الطبيعية (ذات الشحنة السالبة)، مما يُدمر الاستقرار الكهربائي للغشاء البيني. أو من خلال تشابك السلسلة الجزيئية، تزداد هشاشة الغشاء البيني، مما يجعله عرضة للتمزق. 

4) تعزيز اندماج القطرات: يمكن لعملية تجفيف الماء المنتج أن تربط عدة قطرات صغيرة من خلال تأثير "bridge"، مما يعزز تجميعها في قطرات كبيرة، والتي تستقر في النهاية وتنفصل بسبب اختلاف الكثافة. 

3. سيناريوهات التطبيق المحددة 

يشمل تطبيق عملية تجفيف عامل المياه المنتجة كامل عملية معالجة السوائل المنتجة. وتشمل السيناريوهات الرئيسية ما يلي: 

١) رأس البئر وروابط التجميع والنقل - بعد تفريغ السائل المُنتَج من رأس البئر، يخضع أولًا لفصل أولي (كما في عملية فصل الماء الحر). يمكن أن تُزيل إضافة عامل إزالة الماء المستحلب المُزيل للاستحلاب في هذه المرحلة الماء الحر بسرعة، مما يُقلل محتوى الماء في النفط الخام (من أكثر من ٥٠٪ إلى أقل من ١٠٪)، ويُقلل من حمل المعالجة اللاحقة. بالنسبة للنفط الخام عالي اللزوجة وعالي المحتوى الشمعي، غالبًا ما تُستخدم إضافات مزيلات الاستحلاب لعوامل النفط الخام مع مُخفِّضات اللزوجة ومثبطات البارافين لتحسين كفاءة التجميع والنقل. 

2) عملية تجفيف النفط الخام

إزالة الماء بالطرق الكيميائية الحرارية: بإضافة عامل إزالة الماء إلى الماء المُنتَج تحت ظروف تسخين (40-80 درجة مئوية، مع تقليل اللزوجة)، يُفصل معظم الماء عن طريق الترسيب الساكن. هذه الطريقة مناسبة للمستحلبات متوسطة إلى منخفضة الاستقرار. 

إزالة الماء بالكهرباء: للمستحلبات عالية الاستقرار (مثل نوع W/O مع نسبة عالية من المستحلبات)، تحت تأثير مجال كهربائي (تتحرك قطرات الماء في اتجاه واحد مع الشحنة)، يتم دمجها مع مزيل المستحلب لتعزيز تصادم واندماج قطرات الماء، مما يؤدي في النهاية إلى تقليل محتوى الماء في النفط الخام إلى أقل من 0.5٪ (تلبية معيار التصدير). 

3) معالجة مياه الصرف الصحي الزيتية 

تحتوي مياه الصرف الصحي الناتجة عن تجفيف السوائل المُنتجة على نسبة عالية من الزيت (1000-10000 ملغم/لتر)، وتحتاج إلى معالجة إضافية (للوفاء بمعايير إعادة الحقن أو التصريف). بالنسبة لمستحلب الزيت/الماء في مياه الصرف الصحي، يجب إضافة مُضاف مُزيل مستحلب قابل للذوبان في الماء للنفط الخام لتفكيك الطبقة السطحية لقطرات الزيت، مما يُؤدي إلى اندماجها وطفوها. بعد ذلك، من خلال عمليات مثل التعويم والترشيح، يُقلل محتوى الزيت إلى أقل من 10 ملغم/لتر. 

4) معالجة السوائل المنتجة الخاصة 

سوائل إنتاج استخلاص النفط الثالثي: مثل سوائل إنتاج غمر البوليمر (التي تحتوي على بام) وغمر ASP (التي تحتوي على قلويات، ومواد خافضة للتوتر السطحي، وبوليمر). تتميز المستحلبات بثباتية عالية للغاية. يتطلب الأمر عمليات تجفيف خاصة مقاومة للأملاح والقلويات في عوامل المياه المنتجة (مثل البولي إيثرامينات المعدلة والبوليمرات المشتركة)، ويتم تحقيق إزالة المستحلب من خلال بنية جزيئية مقاومة للبيئات القاسية. 

سوائل إنتاج النفط الثقيل/النفط الثقيل جدًا: نظرًا لارتفاع نسبة الأسفلتينات والراتنجات، تتميز المستحلبات بلزوجة عالية. يتطلب الأمر إزالة الماء في عوامل مائية مُنتجة ذات قيمة إتش إل بي عالية (مثل بوليمرات البولي أوكسي إيثيلين-بولي أوكسي بروبيلين الكتلية)، مع درجات حرارة عالية (100-200 درجة مئوية) لتعزيز إزالة المستحلب. 

4. اختيار وتطبيق مادة مُضافة لإزالة المستحلب من النفط الخام 

١). التوافق: يجب اختيار نوع عامل إزالة الماء من مُزيل المستحلب وفقًا لنوع المستحلب (W/O أو O/W)، وخصائص النفط الخام (الكثافة، اللزوجة، تركيب المُستحلبات)، وجودة الماء (درجة التمعدن، الرقم الهيدروجيني). تُعدّ مُزيلات المستحلب غير الأيونية الأكثر استخدامًا (مثل البولي إيثرات)؛ بينما تُناسب مُزيلات المستحلب الكاتيونية الأنظمة ذات المحتوى العالي من الطين. 

٢. ضبط الجرعة: تتراوح الجرعة عادةً بين ٥٠ و٥٠٠ ملغم/لتر (حسب السائل المُنتَج). قد تُسبِّب الجرعة الزائدة استحلابًا ثانويًا، ويجب تحديد الجرعة المُثلى من خلال اختبارات الزجاجة. 

3. تنسيق العملية: يرتبط تأثير إزالة المستحلب ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة ووقت الإقامة وكثافة التحريك (على سبيل المثال، تعمل درجة الحرارة المرتفعة على تسريع إزالة المستحلب ولكنها تزيد من استهلاك الطاقة، ويجب إيجاد التوازن). 

4. المتطلبات البيئية: يجب إعطاء الأفضلية لعوامل تجفيف المستحلب القابلة للتحلل البيولوجي والمنخفضة السمية (مثل منتجات البوليمر الطبيعية المعدلة) لتجنب تلويث التربة أو المياه الجوفية. 

5. اتجاهات التطوير مع تقدم استخراج النفط والغاز نحو الآبار العميقة، والنفط الثقيل، وحقول استخراج النفط الثالثية، فإن تجفيف المستحلب المستحلب يتطور نحو:

عالية الكفاءة (جرعة منخفضة، إزالة المستحلب بسرعة)، متعددة الوظائف (الجمع بين إزالة المستحلب، وخفض اللزوجة، ومنع الترسب)، صديقة للبيئة (قابلة للتحلل البيولوجي)، والذكاء (تصميم البنية الجزيئية حسب الطلب للسوائل المنتجة المحددة) لتلبية متطلبات معالجة السوائل المنتجة المعقدة. 

باختصار، يعد عامل تجفيف المستحلب أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق تنقية النفط الخام ومعالجة مياه الصرف الصحي المتوافقة من خلال تعطيل استقرار المستحلبات في السوائل المنتجة بدقة، مما يؤثر بشكل مباشر على الأداء الاقتصادي والبيئي لاستخراج النفط والغاز.

السمات الخاصة بالصناعة

سمات أخرى

القدرة على التوريد

مهلة

ورشة التوليف جيوفانغ التكنولوجيا

مختبر جيوفانغ