بهبود مدیریت چاه‌های نفتی با ترکیبات چندمنظوره و نانوحباب‌ها

باشگاه خبرنگاران جوان - به نقل از ستاد توسعه فناوری‌های نانو، براساس بررسی‌ها ترکیبات شیمیایی چندعملکردی و فناوری نانوحباب، هر دو به‌سرعت در حال تبدیل شدن به ابزار‌های کلیدی در مدیریت خوردگی، رسوب‌گذاری، کنترل پارافین و افزایش دوام تجهیزات هستند.

علم شیمیِ تولید در حال دگرگونی است؛ دگرگونی‌ای که برآمده از تلاش پیوسته شرکت‌ها برای کاهش هزینه‌ها، بهبود مدیریت آب، و حفظ بازده دارایی‌های قدیمی در میدان‌های نفتی است. از آزمایشگاه‌های شرکت‌های فرمولاسیون شیمیایی گرفته تا پایلوت‌های میدانی مبتنی بر فناوری نانوحباب، همگی در تلاش‌اند تا رویکرد‌های تازه‌ای برای مهار خوردگی، کنترل رسوب‌گذاری و تضمین کیفیت آب تولیدی ارائه دهند.

در سال‌های اخیر، داده‌های دقیق‌تر و فناوری‌های نوین، روند انتخاب بهترین ترکیبات شیمیایی را ساده‌تر کرده است. «جاستین دیزنی»، مدیر آزمایشگاه و خدمات تحقیق‌وتوسعه در شرکت جکَم کاتالیست (Jacam Catalyst)، یکی از روند‌های اصلی این حوزه را رشد چشمگیر «فرمولاسیون‌های چندترکیبی» می‌داند؛ محصولاتی که سه یا چهار مشکل شایع از جمله خوردگی، رسوب‌گذاری، پارافین، آهن یا H₂S را به‌طور هم‌زمان هدف قرار می‌دهند.

او می‌گوید: «در گذشته معمول بود که بازدارنده‌های خوردگی و رسوب را ترکیب کنند، اما اکنون میدان به‌سمتی رفته است که نیاز به پیچیدگی بیشتر در یک محصول واحد احساس می‌شود.» این تغییر رویکرد ناشی از محدودیت‌های زیرساختی است؛ به‌ویژه در استان پرمین که تولید نفت و آب از ظرفیت سامانه‌های انتقال پیشی گرفته و شرکت‌ها مجبور شده‌اند استاندارد‌های سخت‌گیرانه‌تری برای کیفیت سیال‌های خروجی اعمال کنند.

آزمایشگاه جکَم کاتالیست در واکنش به این شرایط، نسل تازه‌ای از ترکیبات چندبعدی را توسعه داده است؛ از جمله محصولی مخصوص درون‌چاهی که توانایی حذف H₂S را با بازدارندگی رسوب و خوردگی ترکیب می‌کند. دیزنی توضیح می‌دهد که این محصولات بر اساس چالش‌های هر میدان، به‌صورت اختصاصی تنظیم می‌شوند تا اپراتور‌ها مجبور نباشند هزینه مواد غیرضروری را بپردازند.

اگرچه ترکیبات چندمنظوره در ظاهر قیمت واحد بیشتری دارند، اما هزینه نهایی عملیات را به‌طور قابل توجهی کاهش می‌دهند؛ چرا که تنها یک مخزن ذخیره، یک سامانه تزریق و یک محصول برای مدیریت چند مشکل کافی است. او می‌گوید تعداد شرکت‌هایی که از چند اپراتور محدود، به ده‌ها اپراتور رسیده که اکنون این راهکار‌ها را آزمایش یا اجرا می‌کنند.

موفقیت این محصولات بدون همکاری دقیق میان تیم‌های آزمایشگاهی و نیرو‌های میدانی امکان‌پذیر نیست. جکَم کاتالیست برای توسعه فرمولاسیون‌ها به داده‌های عملیاتی دقیق وابسته است و پایلوت‌های فعال در میدان‌های نفتی پرمین و دنور - جولزبرگ فرصت ارزشمندی برای بازخورد لحظه‌به‌لحظه فراهم می‌کنند.

دیزنی می‌گوید استفاده از سامانه‌های تحلیلی مانند «Power BI» و «Spotfire» کمک کرده تا مشکلات چاه‌ها از روی روند‌های داده‌ای به‌سرعت تشخیص داده شود و حتی نقش هوش مصنوعی در آینده نزدیک پررنگ‌تر خواهد شد.

در سوی دیگر، شرکت سنتریوم انرژی سولوشنز (Centrium Energy Solutions) بر اهمیت بازدارنده‌های خوردگی تأکید دارد. «جان راجرز»، مدیر این شرکت، می‌گوید حدود نیمی از هزینه‌های شیمیایی تولید در حوضه پرمین صرف مقابله با خوردگی می‌شود. او هشدار می‌دهد که استفاده از مواد وارداتی ارزان‌قیمت می‌تواند به شکست زودهنگام تجهیزات، انسداد پمپ‌ها یا واکنش‌های ناخواسته با ضدیخ‌های متانولی منجر شود.

این شرکت با شبیه‌سازی شرایط واقعی دما و شوری، به شرکت‌های کوچک کمک می‌کند فرمولاسیون‌هایشان را بهینه کنند؛ مسیری که باعث شده توجه اپراتور‌ها بار دیگر به مواد شیمیایی تولید داخل جلب شود.

اما شاید نوآورانه‌ترین تحول، ورود فناوری نانوحباب باشد؛ فناوری‌ای که شرکت رپید واتر تکنولوژیز (Rapid Water Technologies) توسعه داده است. این سامانه‌ها بدون نیاز به برق یا گاز خارجی، حدود ۳۵ میلیون نانوحباب در هر میلی‌لیتر ایجاد می‌کنند و به‌گفته متخصصان، موجب کاهش فشار تزریق، بهبود کیفیت آب، حذف رسوب، آزادسازی هیدروکربن‌های محبوس و حتی کاهش چشمگیر باکتری‌های تولیدکننده H₂S می‌شوند.

این نانوحباب‌های ریز، که تنها یک‌پنج‌هزارم قطر دانه نمک هستند، به‌سبب بار منفی و شناوری خنثی، در آب معلق می‌مانند و رسوبات را از دیواره چاه جدا می‌کنند. نتایج اولیه در میدان‌های کانزاس، ایلینوی و تگزاس نشان داده است که فشار تزریق طی چند هفته کاهش و تولید نفت طی چند ماه افزایش یافته است.

با وجود برخی تردید‌های اولیه، داده‌های آزمایشگاهی و نمونه‌های آب تصفیه‌شده باعث شده این فناوری به‌سرعت اعتماد اپراتور‌ها را جلب کند. نانوحباب‌ها گاه جایگزین مواد شیمیایی می‌شوند و گاه کارایی آنها را افزایش می‌دهند؛ و هدف نهایی، مدیریت بهینه و مطمئن جریان سیالات است.