Полиакриламидті мұнай өнеркәсібінде қолдану

Полиакриламид (ПАМ), әмбебап полимер, мұнай өнеркәсібінде өзінің маңыздылығын дәлелдеді. Оның жоғары молекулалық салмағы анионды, катиондық және иондық емес нұсқаларға бейімделу қабілетімен үйлеседі, оған бірегей қасиеттер береді. Бұл сипаттамалар мұнай өндіруді жақсартуға, бұрғылау сұйықтығының оңтайландырылған өнімділігіне және суды тиімді тазартуға айтарлықтай үлес қоса отырып, мұнай кәсіпшіліктерінің барлық спектрінде PAM-ды қажет етеді.

1. Жетілдірілген майды алу (EOR).

1.1 Полимерді су басудың механизмі

Мұнай өндіруді барынша арттыру мақсатында полиакриламидпен полимерді толтыру кеңінен қабылданған әдіс ретінде пайда болды. Бұл процесстегі PAM негізгі функциясы айдалатын судың тұтқырлығын арттыру болып табылады. Әдеттегі резервуар сценарийінде, PAM жоқ су айдалған кезде, оның салыстырмалы түрде төмен тұтқырлығы оның жоғары өткізгіштік аймақтары арқылы жылдам ағып кетуіне әкеледі. Зерттеулер көрсеткендей, айдалатын судың 70%-ы мұнайдың айтарлықтай мөлшері ұсталып қалатын төмен өткізгіштік аймақтарды айналып өтуі мүмкін. Дегенмен, PAM енгізілгенде, ол тұтқыр ерітінді құрайды. Ұзын тізбекті полимер молекулалары ағынға төзімділікті арттыра отырып, шатастырылады. Бұл айдалатын суды өткізгіштігі төмен аймақтарға бұруға мәжбүр етеді. Зертханалық зерттеулер көрсеткендей, бұл бұрмалау PAM-сыз су тасқынымен салыстырғанда мұнай өндіруді 15 - 20% -ға дейін арттыруға әкелуі мүмкін.

[1-суретті осы жерге енгізіңіз: Су қоймасындағы PAM бар және онсыз су ағынын көрсететін схемалық диаграмма. Сол жақ бөлікте судың негізінен PAM-сыз жоғары өткізгіштігі бар арналар арқылы ағып жатқанын көрсетеді, ал оң жақ бөлігі жоғары және төмен өткізгіштік аймақтарында PAM бар судың біркелкі таралуын көрсетеді.]​

1.2 Ұтқырлықты басқару

PAM ұтқырлықты басқаруда шешуші рөл атқарады, бұл мұнайды тиімді ығыстыру үшін маңызды. Ауыстырылатын сұйықтықтың (айтылған су) қозғалғыштығының ығыстырылған сұйықтықтың (майдың) қозғалғыштығына қатынасы ретінде анықталатын қозғалғыштық коэффициенті (M) негізгі параметр болып табылады. Жоғары ұтқырлық арақатынасы жиі саусақпен саусаққа әкеледі, онда айдалатын су май арқылы саусақ тәрізді арналар құрайды, бұл төмен ығысу тиімділігіне әкеледі. Инъекцияланған судың тұтқырлығын арттыру арқылы PAM ұтқырлық коэффициентін тиімді төмендетеді. Мысалы, егер мұнайдың қозғалғыштығы μo/ko болса (мұндағы μo - мұнайдың тұтқырлығы және ko - мұнай өткізгіштігі) және айдалатын судың қозғалғыштығы μв/кВ (мұндағы μw - судың тұтқырлығы және кВ - су өткізгіштігі), PAM қосу μw бірнеше есе арттыруы мүмкін. Далалық қолданбалар ұтқырлық коэффициентін төмендету сыпыру тиімділігін 25-30%-ға арттырып, мұнайдың тұрақты және тиімді ығысуын қамтамасыз ететінін көрсетті.

1.1 Полимерлі су тасқыны

Полимерді су басу - бұл кең таралған EOR әдісі және акриламидті полимерлер бұл процестің негізі болып табылады. Полимерді су басуда мұнай қабатына сумен бірге суда еритін акриламидті полимерлер айдалады. Бұл полимерлер айдалатын судың тұтқырлығын арттырады, осылайша тазарту тиімділігін арттырады. Қабатты неғұрлым тұтқыр су басқан сайын, ол кеуекті тау жыныстарының түзілімдерінде қалған мұнайды жақсырақ ығыстыра алады. Акриламидті полимерлердің ұзын тізбекті табиғаты олардың су молекулаларымен араласуына мүмкіндік береді, бұл судың мұнайды өндіру ұңғымаларына қарай итеру қабілетін арттырады. Бұл акриламидті полимерлерді EOR операцияларында құнды активке айналдырып, мұнай алу жылдамдығын арттырады.

1.2 Ұтқырлықты бақылау

Акриламид негізіндегі полимерлер де EOR кезінде ұтқырлықты бақылауда шешуші рөл атқарады. Гетерогенді қабаттарда айдалатын сұйықтықтың өткізгіштігі төмен аймақтарда мұнайдың едәуір мөлшерін қалдырып, жоғары өткізгіштігі бар аймақтар арқылы өту үрдісі байқалады. Акриламидті полимерлердің көмегімен айдалатын сұйықтықтың тұтқырлығын реттеу арқылы айдалатын сұйықтық пен май арасындағы қозғалғыштық қатынасын оңтайландыруға болады. Бұл мұнайдың жалпы ығысу тиімділігін арттыра отырып, айдалатын сұйықтықтың қабат бойына біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Мысалы, айқаспалы акриламидті полимерлер арнайы реологиялық мінез-құлыққа ие болуы үшін жобалануы мүмкін, бұл айдалатын сұйықтықтың ағынын резервуардың қол жетімді емес жерлеріне бұруға көмектеседі.

2.Бұрғылау сұйықтығының қоспасы

مور

2.1 Тұтқырлық пен реологияны бақылау

Бұрғылау жұмыстары кезінде бұрғылау сұйықтығының сәйкес тұтқырлығы мен реологиясын сақтау өте маңызды. Полиакриламид тиімді тұтқыр ретінде қызмет етеді. Бұрғылау сұйықтығы жүйесінде PAM молекулалары саз сияқты қатты бөлшектермен әрекеттеседі. PAM ұзын тізбекті құрылымы саз бөлшектерінің бетіне адсорбцияланып, олардың арасында көпір жасайды. Бөлшектердің PAM тізбегі бойынша бұл агрегациясы бұрғылау сұйықтығының тұтқырлығын айтарлықтай арттырады. Бұрғылау операцияларының көпшілігі үшін әдетте 30 - 60 центипоаз аралығындағы тиісті тұтқырлық кесінділерді бетіне тиімді тасымалдау үшін қажет. Ол сондай-ақ жеткілікті гидростатикалық қысымды қамтамасыз ету арқылы ұңғыма оқпанының құлауын болдырмауға көмектеседі және сұйықтықтың жоғалуын бақылайды

[2-суретті осы жерге енгізіңіз: Бұрғылау сұйықтығындағы саз бөлшектерімен әрекеттесетін PAM микроскопиялық көрінісі. PAM тізбектері сұйықтықтың жалпы тұтқырлығын арттыра отырып, бірнеше саз бөлшектерін біріктіретіні көрсетілген.]​

2.2 Сұйықтықтың жоғалуын бақылау

Өткізгіш қабаттар арқылы бұрғылау кезінде бұрғылау сұйықтығы қабатқа сіңіп кетуі мүмкін, бұл ұңғыма оқпанындағы гидростатикалық қысымның төмендеуіне және қабаттың ықтимал зақымдалуына әкеледі. PAM ұңғыма қабырғасында сүзгі тортын құрайды. Аниондық PAM, атап айтқанда, қабаттағы оң зарядталған беттермен әрекеттеседі. Бұл сүзгі торты сұйықтықтың жоғалуын азайта отырып, тосқауыл ретінде әрекет етеді. Зерттеулер көрсеткендей, PAM пайдалану сұйықтықтың жоғалуын 50-60%-ға дейін азайтып, ұңғыма оқпанының және қабаттың тұтастығын сақтайды.

3. Мұнай кен орындарындағы суды тазарту

مور

3.1 Қалған қатты заттардың флокуляциясы

Мұнай кәсіпшілігінің өндірілген суында көбінесе құм, лай және мұнай тамшылары сияқты қалқымалы заттар болады. Полиакриламид флокулянт қызметін атқарады. PAM молекулаларындағы зарядталған топтар ілінген бөлшектердің беттік зарядтарымен әрекеттеседі. Мысалы, катиондық PAM теріс зарядталған қалқымалы қатты заттарды тартады. 3-суретте көрсетілгендей, полимерлік тізбектер бірнеше бөлшектер арасында көпір жасайды, бұл олардың үлкенірек флоктарға бірігуін тудырады. Содан кейін бұл флоктарды тұндыру немесе сүзу процестері арқылы судан оңай бөлуге болады. Флокуляцияда PAM пайдалану суспензиядағы қатты заттардың бөліну тиімділігін 70 - 80%-ға арттыруы мүмкін.

[Мұнда 3-суретті енгізіңіз: ПАМ арқылы мұнай кәсіпшілігінің өндірілген суындағы қалқымалы қатты заттардың флокуляциялану процесін көрсететін диаграмма. Кішкентай суспензиялы бөлшектер PAM әсерінен үлкенірек флоктарға біріктірілгені көрсетілген.]​

3.2 Мұнайды сусыздандыру – су эмульсиялары

Мұнай кәсіпшіліктерінде мұнай-су эмульсиялары басым. PAM бұл эмульсияларды бұзады және сусыздандыруды жеңілдетеді. Полимер май-су шекарасында адсорбцияланып, эмульсияның тұрақтылығын бұзады. Фазааралық кернеуді өзгерту және су тамшыларының бірігуіне ықпал ету арқылы PAM су фазасын май фазасынан бөлуге көмектеседі. Бұл бөлу өндірілген суды дұрыс өңдеу және кәдеге жарату және мұнайдың құнды компоненттерін қалпына келтіру үшін өте маңызды.

Қорытынды

Полиакриламидтің мұнай өнеркәсібінде қолдану аясы алуан түрлі және ауқымды. Мұнайдың берілуін арттырудан бастап бұрғылаудың бірқалыпты жұмысын қамтамасыз етуге және суды тиімді тазартуға дейін ол маңызды химиялық затқа айналды. Мұнай өнеркәсібі неғұрлым тиімді және тұрақты өндіру әдістерін зерттеуді жалғастыруда, полиакриламидті қолдануды дамыту және оңтайландыру зерттеулер мен инновациялардың алдыңғы қатарында қалатыны сөзсіз.