Нефтяная и газовая промышленность известна своей сильной зависимостью от синтетических материалов, однако растущее движение меняет наш подход к этой отрасли.

Сегодня давайте поговорим о природных полимерах для применения в нефтегазовой промышленности. Они быстро набирают обороты. Что движет этими изменениями и почему вам следует обратить на это внимание?

Я провел годы в этой области, и то, что я увидел, впечатляет. Природные полимеры не только «экологичны», они предлагают реальные практические преимущества, которые меняют мир.

В этой статье я расскажу, почему происходит переход к природным полимерам в нефтегазовой отрасли, какой захватывающий потенциал они таят в себе и как может выглядеть будущее этой важной области.

Содержание:

• Расцвет природных полимерных материалов
  • Что такое природные полимерные материалы?
  • Природные и синтетические полимеры в нефтегазовой промышленности
  • Применение природных полимеров в нефтегазовой промышленности
  • Состав бурового раствора с использованием материалов биологического происхождения
  • Бурение на перегрузке и на депрессии
  • Природные полимеры для химического увеличения нефтеотдачи (cEOR)
  • Контроль соответствия в нефтегазовой отрасли с использованием природных полимеров
• Заключение

Расцвет природных полимерных материалов

Почему такой ажиотаж вокруг натуральных полимерных материалов?  

Потому что растет признание того, что нефтегазовая отрасль должна стать более устойчивой.

Речь идет не только об общественном имидже; речь идет о реальном бизнес-преимуществе. Чему я стал свидетелем из первых рук?

Компании, стремящиеся снизить воздействие на окружающую среду, открывают золотую жилу в этих природных материалах.

Более того, природные полимеры часто работают так же хорошо, если не лучше, чем их синтетические аналоги.

Что такое природные полимерные материалы?

Мы можем получить эти встречающиеся в природе полимеры из нескольких источников, таких как растения или животные, а не производить их из ископаемого топлива, как большинство синтетических полимеров.

Многие эксперты сходятся во мнении, что использование природных полимеров в нефтегазовой отрасли сыграет большую роль в достижении целей устойчивого развития отрасли.

Они являются отличными заменителями в тех случаях, когда в настоящее время используются синтетические полимеры.

Сюда входят такие виды деятельности, как буровые растворы, повышение нефтеотдачи пластов, контроль соответствия и очистка пластовой воды.

Природные и синтетические полимеры в нефтегазовой промышленности

Нефтяная и газовая промышленность использует полимеры в нескольких областях.

Одним из таких применений является отделение взвешенных твердых частиц, следов углеводородов и других загрязнений из пластовой воды при нефтепромысловых операциях.

Возможно, вы знаете их как флокулянты или коагулянты. Они объединяют эти загрязнения, чтобы их было легче удалить из воды.

Существует два основных типа полимеров: природные и синтетические.

Синтетические полимеры производятся из нефтепродуктов. Природные полимеры происходят из природы. Подумайте о таких вещах, как растения или морская жизнь.

Однако существуют некоторые проблемы с обычными синтетическими полимерами и солями металлов, такими как полиакриламид и полидадмак.

Они могут быть вредны для окружающей среды и во многих случаях не разлагаются в природе.

 Это важный вопрос, потому что мы хотим защитить экосистемы, в которых мы живем.

Однако природные полимеры устроены иначе. Они лучше для окружающей среды, поскольку получены из природы и обычно со временем разрушаются естественным путем.

Один природный полимер, привлекающий много внимания, называется Zeoturb. Это экологичный жидкий биоорганический флокулянт. Он получен из морской жизни и действительно хорошо связывает следы нефти и других загрязнений, которые операторы нефтегазовой отрасли не хотят видеть в своих водах.

В рамках многоступенчатого процесса очистки это помогает очистить воду для устойчивого повторного использования или сброса.

Применение природных полимеров в нефтегазовой промышленности

Природные полимеры привлекают значительное внимание в нефтегазовой отрасли благодаря своим экологически чистым свойствам и универсальному применению.

На этапе добычи эти полимеры используются в качестве добавок к буровым растворам, помогая контролировать вязкость, снижать потери жидкости и улучшать стабильность ствола скважины. Они также служат эффективными смазками, снижая трение во время бурения и сводя к минимуму износ оборудования.

Кроме того, природные полимеры используются в методах повышения нефтеотдачи пластов (EOR), где они действуют как загустители, повышая эффективность охвата и увеличивая добычу нефти на зрелых месторождениях.

В процессе переработки природные полимеры играют решающую роль в различных процессах разделения.

Их используют в качестве деэмульгаторов для разрушения водонефтяных эмульсий, облегчая отделение нефти от воды в добываемых жидкостях.

Эти полимеры также находят применение в газопереработке, где они действуют как ингибиторы гидратообразования, предотвращая образование газовых гидратов, которые могут блокировать трубопроводы и оборудование.

Кроме того, природные полимеры используются в трубопроводном транспорте в качестве понизителей сопротивления для повышения эффективности потока и снижения затрат на перекачку.

При очистке пластовой воды используются природные полимеры, такие как Zeoturb стали эффективными флокулянтами и коагулянтами. Они помогают удалять взвешенные вещества, капли нефти и другие загрязнения из добываемой воды, обеспечивая более эффективную очистку и повторное использование воды.

Эти полимеры также могут действовать как ингибиторы накипи и коррозии, предотвращая образование минеральных отложений в очистном оборудовании и трубопроводах.

Использование природных полимеров при очистке пластовой воды не только улучшает качество воды для повторного использования или утилизации, но также помогает нефтегазовым компаниям соблюдать все более строгие экологические нормы и цели устойчивого развития.

Состав бурового раствора с использованием материалов биологического происхождения

В операциях на нефтяных месторождениях буровой раствор играет жизненно важную роль, однако этот «грязь» (как мы часто называем его на месте) представляет собой проблему: химические вещества, необходимые для эффективного бурового раствора, часто представляют опасность для окружающей среды.

Буровые растворы сложны, в них входит много всего; они предназначены не только для смазки и охлаждения бурового долота, но и для удаления примесей из скважин, поддержания контроля давления и стабилизации ствола скважины.

В течение многих лет мы использовали множество синтетических химикатов, чтобы сделать все это, а это обходилось дорого.

В чем самая большая проблема, которую я видел? Если у вас проект в чувствительной экологической зоне, использование обычных жидкостей просто невозможно.

Решение? Класс буровых растворов на водной основе, называемый растворами на водной основе (WBM). Хотя некоторые по-прежнему используют добавки, такие как частично гидролизованный полиакриламид, натуральные полимеры в этих случаях предлагают лучший вариант, о котором я расскажу в следующем разделе.

Бурение на перегрузке и на депрессии

Одним из важных факторов, о которых следует учитывать при выборе буровых растворов, является конкретная используемая техника бурения: Бурение с перевесом (OBD) по сравнению с бурением на депрессии (UBD).

Бурение с перегрузкой означает, что вы бурите с большим давлением, чем то, которое выдает пласт. Это считается более безопасным выбором с точки зрения стабильности ствола скважины и управления давлением.

Однако при бурении на депрессии жидкость в скважине имеет меньшее давление, чем то, которое выталкивает пласт.

Этот метод действительно может помочь в повышении производительности скважин, поскольку вы уменьшаете закупорку скважины такими веществами, как буровые растворы.

Однако бурение на депрессии требует очень точного контроля, и добиться правильного результата сложно. Я работал над проектами, в которых UBD был выбран из-за чувствительных условий пласта.

Я увидел следующее: выбор правильных жидкостей, часто основанный на расположении скважины и конкретных экологических нормах, решает или разрушает проект бурения на депрессии.

Примеры природных полимеров для приготовления буровых растворов

Многочисленные исследования указывают на различные применения, в которых встречающиеся в природе полимеры предлагают жизнеспособные решения, включая следующие:

• Соевый протеин:

Этот обильный белок может быть переработан в изолят соевого белка (SPI) и эффективно добавляется в буровой раствор.

Что в этом уникального? При низкой концентрации соевый белок в буровом растворе образует толстый пористый слой, называемый фильтрационной коркой, который идеально подходит в тех случаях, когда жизненно важно поддерживать стабильное давление.

Хотя это может показаться проблематичным, при бурении на депрессии, где необходимы высокая проницаемость и более быстрый поток, соевый белок вступает в игру.

Однако более высокие концентрации приводят к образованию более тонкой и менее пористой фильтрационной корки, что идеально подходит в тех случаях, когда важен более жесткий контроль и меньшая потеря жидкости.

• Рисовой шелухи:

Этот удивительный материал тоже пригодится. Рисовая шелуха уникальна, поскольку она содержит встречающиеся в природе полимеры, устойчивые к воде, и ее довольно сложно разложить.

Это означает, что это экологически чистый ингредиент, повышающий стабильность и эффективность ваших буровых растворов.

• Дата яма:

Этот побочный продукт обработки данных — суперзвезда.

Химический состав косточек фиников делает их исключительно полезными.

Подумайте о контроле вязкости, управлении плотностью жидкости и даже улучшении тепловых свойств.

У меня была возможность использовать косточки фиников в качестве добавки, и что удивительно, вы можете буквально настраивать характеристики бурового раствора, изменяя размер и концентрацию частиц косточек фиников.

Наш опыт в области концентрации может обеспечить высокую эффективность ваших операций с нефтью и газом.

• Измельченные семена финиковой пальмы:

Я видел ситуации на нефтяных вышках, когда во время бурения вы сталкивались с неожиданными пустотами и разрывами в пласте. Это называется потерей циркуляции.

Это вызывает внезапное падение давления жидкости и может нанести ущерб проекту.

Но измельченные семена финиковой пальмы невероятно хорошо затыкают эти надоедливые отверстия и гарантируют, что вы сможете продолжать беспрепятственно сеять.

Эти семена невероятно прочны и могут использоваться даже при более высоких температурах.

• Крахмал маниоки:

Выбор сорта маниоки имеет огромное значение. В частности, маниока с высоким уровнем амилозы создает жидкость с более высокой вязкостью и обеспечивает столь необходимый контроль потери жидкости.

Я вспоминаю ситуацию, когда один из наших клиентов столкнулся с проблемными пластовыми глинами, которые все время хотели набухать и закупоривать ствол скважины.

Вы должны убедиться, что жидкость течет, чтобы операция бурения проходила гладко, но при таком большом количестве агрессивных химических разбавителей это может оказаться сложной ситуацией.

Но специальные порошки крахмала маниоки сделали свое дело.

• Карбоксиметилцеллюлоза (англ.CMC), Гуаровая камедь и крахмал:

Комбинация карбоксиметилцеллюлозы, гуаровой камеди и специфических крахмалов дает превосходное многоцелевое решение, которое проверяет все параметры бурового раствора для добычи нефти и газа.

Природные полимеры для химического увеличения нефтеотдачи (cEOR)

Когда мы говорим о добыче нефти, существуют первичные, вторичные и третичные методы добычи.

Но здесь мы сосредоточимся на химическом увеличении нефтеотдачи пластов (cEOR), которое часто сокращают до просто EOR.

После того, как вы изучили первоначальный поток пласта, вам потребуются дополнительные стратегии, и именно здесь используется этот третичный метод.

Одним из таких химических методов повышения нефтеотдачи пластов является полимерное заводнение, которое в последние годы стало широко использоваться такими гигантами отрасли, как Saudi Aramco и Exxonmobil.

По сути, он включает в себя закачку специальных жидкостей в скважину для получения оставшейся сырой нефти, которую не удалось получить первоначальными методами добычи, как показано ниже:

Проблемы повышения нефтеотдачи и устойчивые альтернативы

Хотя принцип достаточно прост, химическое увеличение нефтеотдачи представляет собой практические препятствия.

Большая? Расходы. Это ресурсоемко. Кроме того, цены на нефть сильно колеблются, иногда традиционные полимеры просто выходят за рамки бюджета.

Несмотря на то, что традиционные синтетические полимеры имеют свои сильные стороны, они не работают, когда вы получаете соленые или горячие резервуары.

Эти сложные условия просто ломают их.

Вот что становится интересным: на протяжении десятилетий компании тратили миллиарды долларов на совершенствование химии полимеров и поверхностно-активных веществ. Но теперь ученые углубляются в материалы природного происхождения.

Их преимущества?

Экологичные, меньшие нагрузки на окружающую среду часто прекрасно работают в таких суровых условиях.

И зачастую стоят значительно дешевле. Звучит безумно, правда?

Этот сдвиг только начинается. Давайте подробнее посмотрим, как проходят исследования:

• Ватная резинка:

Меня удивляет, что исследования в таких местах, как Ближний Восток, где климат и условия невероятно требовательны, открывают новые подходы к легкодоступным природным ресурсам.

Ватная камедь с завода Госсипиум травяной найденные в таких местах, как Пакистан и другие страны, обладают преимуществами, аналогичными другим целлюлозным полимерам. Однако они также обладают дополнительными уникальными качествами, а также более устойчивы к соленым водоемам.

• Мыльные орехи:

Орехи мыльного ореха дают нам природные сапонины, которые могут действовать как поверхностно-активные вещества.

Исследования показывают, что этот легкодоступный растительный экстракт в сочетании с гуаровой камедью может повысить нефтеотдачу.

Вы получаете меньше отходов, которые нужно утилизировать, меньшее воздействие на окружающую среду и потенциально меньший риск повреждения резервуара по сравнению с синтетическими альтернативами.

• Дата яма:

Яма Дата не только отлично подходит для приготовления буровых растворов, но и является «агентом контроля подвижности».

Он обладает уникальным свойством сгущать воду, используемую в процессе экстракции.

Знаешь, что мне в этом нравится?

Вы просто измельчаете эти финиковые косточки, смешиваете их с гидроксидом натрия (NaOH) в воде, и вуаля — у вас есть недорогое решение, которое может улучшить нефтеотдачу за счет уменьшения тенденции закачиваемой воды обходить участки, богатые нефтяными отложениями.

• Био поверхностно-активные вещества из фиников:

Когда дело касается фиников, мы не ограничиваемся ямой.

Что, если я скажу вам, что мы можем создавать «биоповерхностно-активные соединения, используя отработанную патоку?

Увлекательный мир микроорганизмов может превращать обычные потоки отходов, которые мы считали совершенно бесполезными, в ценные продукты, такие как «био-поверхностно-активные вещества».

Они действуют очень похоже на обычные химические поверхностно-активные вещества, снижая поверхностное натяжение в пласте, что делает выход нефти гораздо более эффективным.

Я нахожу недавние исследования, проводимые с «Bacillus subtilis», разновидностью безвредных бактерий, невероятно интересными, поскольку они обеспечивают очень высокий уровень извлечения при оптимальных затратах.

На это следует обратить пристальное внимание. Это действительно подчеркивает, насколько взаимосвязаны вещи.

Вы не рассматриваете эти химические реакции как совершенно отдельные вещи.

Контроль соответствия в нефтегазовой отрасли с использованием природных полимеров

Вы вложили массу труда в колодец и обнаружили, что из него выходит слишком много воды.

Это больше, чем просто производственная задача. Химическая обработка избыточной воды не всегда целесообразна и экономически эффективна, поэтому мы используем контроль соответствия.

Что еще хуже?

Избыток воды может создать кошмарные проблемы с коррозией. Это может разрушить вашу инфраструктуру – трубопроводы, кожухи и т. д. – не говоря уже о том, что это создает проблемы с образованием накипи, которые могут снизить темпы добычи.

В прошлом компании просто смирялись со строительством крупных водоочистных сооружений, которые могли стоить дорого.

Но вот что получилось в результате многолетних академических исследований: природные материалы могут улучшить наши меры контроля соответствия для решения этих проблем и повышения устойчивости нефтяной промышленности. Давайте посмотрим поближе:

• Полимерные гели:

Один из основных методов, который используется для изоляции воды и газа, предполагает использование специальных «гелей».

Думайте о них как о закупоривающем материале, который мы стратегически вводим.

Эти гели заполняют эти пустоты и нежелательные пути, чтобы не дать воде или газу вернуться обратно в ствол скважины, заставляя их проходить по желаемому пути добычи в пласте.

• Улучшенные гидрогели финиковых семян:

Если бы я сказал вам, что мы можем использовать ямы Date, чтобы «настроить» схватывание нашего тампонирующего материала, что бы вы сказали?

Оказывается, смешивание натурального порошка финиковых косточек с обычно используемыми полимерами (часто в форме гидрогелей) значительно повышает эффективность.

Отключение газа:

Примечательно, что эти исследования не ограничиваются водой: некоторые исследователи применяют новый подход к решению проблемы избыточного газа при добыче.

Как мы делаем это? Операторы нефтегазовой отрасли могут использовать композиты Date Pit/полисульфон для контроля потока газа. Полисульфон известен тем, что делает отличные фильтры – прочные, надежные, хорошо выдерживают экстремальные температуры и давления.

Смешивание тонко измельченного порошка финиковых косточек с полисульфоном не только дает нам устойчивый газоблокирующий фильтр, но и значительно повышает его эффективность по сравнению со стандартными материалами.

Это помогает нам лучше заботиться об окружающей среде, снижая нашу зависимость от синтетических химикатов.

Это действительно привлекло мое внимание: здесь есть огромный потенциал для нефтегазовой отрасли, которая может оптимизировать свою деятельность наиболее устойчивым способом с помощью природы.

Заключение

Удивительно то, что в течение многих лет природные полимеры для применения в нефтегазовой промышленности казались «альтернативным» подходом.

Как человек, который видел недостатки традиционных традиционных методов в широком диапазоне условий эксплуатации, я считаю, что они становятся чем-то большим, чем просто приятно иметь.

Они станут жизненно важными для долгосрочного успеха и устойчивости нефтяной промышленности.

Почему я так уверен в этом предсказании?

Проще говоря, речь идет не только о сохранении окружающей среды и повышении экологичности — эти натуральные полимерные материалы во многих случаях превосходят стандартные синтетические варианты.

Хотите узнать больше о том, как биополимеры, такие как Zeoturb, могут помочь оптимизировать ваши нефтегазовые операции?

Свяжитесь со специалистами по очистке воды и сточных вод в Genesis Water Technologies, Inc. по телефону 1-321-280-2742 или свяжитесь с нами по электронной почте по адресу customersupport@genesiswatertech.com обсудить вашу конкретную заявкуион.