مواد ضد لجن (Anti sludge agent)

آنتی اسلاج (Anti-sludge) به مواد شیمیایی اطلاق می شود که برای جلوگیری و یا کاهش تشکیل لجن در چاه های نفت خام به کارگیری می شوند. از آن جایی که تشکیل لجن در چاه های نفتی باعث مشکلات زیادی از جمله آسیب به تجهیزات و افزایش هزینه های عملیاتی می شود، بنابراین نقش آنتی اسلاج، یک نقش کلیدی در فرآیندهای حفاری و اسیدکاری چاه های نفت خام است.

ترکیب شیمیایی فرمولاسیون آنتی اسلاج مخلوطی از دیسپرسانت و سورفکتنت هاست. دیسپرسانت های مورد استفاده می تواند که از گروه پلیمرها انتخاب شود. همچنین برای عملکرد بهتر آنتی اسلاج گاهی افزودنی های دیگری نیز به فرمولاسیون آن افزوده می شود.

لجن چیست؟

در چاه های نفت خام، لجن به مواد نیمه جامدی گفته می شود که معمولا شامل آسفالتین ها، موم (Wax) و مواد معدنی است. در برخی از مواقع تشکیل لجن به دلیل جذب ترکیبات روغنی بر روی ذرات جامد و سپس ته نشین آن هاست. این ذرات جامد می تواند ناخالصی هایی مانند گل حفاری، فلزات و غیره باشد که هنگام استخراج نفت خام به چاه وارد می شوند.

یکی دیگر از عواملی که بر خواص و ترکیب شیمیایی لجن می تواند که تاثیر گذار باشد، نوع مخزن و نفت خام است. چون در نفت های مختلف ، ترکیب درصد مواد به ویژه درصد آسفالتین ها و ساختار شیمیایی آن ها متفاوت است.

چرایی تشکیل لجن

تشکیل لجن در چاه های نفت خام، یک فرآیند پیچیده است که می تواند علت های گوناگونی داشته باشد. در ادامه به برخی از این موارد اشاره می شود.

شرایط محیطی: اسیدی شدن محیط، می تواند باعث افزایش برهم کنش الکتروستاتیک بین یون ها و گروه های قطبی آسفالتین شود. همچنین اسید کاری چاه های نفت یکی از مواردی است که در آن احتمال تشکیل لجن خیلی بالاست و استفاده از آنتی اسلاج در این مواقع ضروریست.
تغییرات دمایی: تغییرات دمایی می تواند برخی باعث رسوب برخی از مواد داخا نفت خام شود، که از جمله می توان به موم ها و آسفالتین ها اشاره کرد.
ترکیبات شیمیایی: وجود هیدروکربن های سنگین به علت ساختار ویژه خود می تواند که احتمال تشکیل لجن را افزایش دهد.
شرایط عملیاتی: سرعت پایین سیال و یا راکد شدن آن می تواند که باعث ایجاد رسوب و لجن در چاه های نفت خام شود.
عدم سازگاری: میزان سازگاری فرمولاسیون های مورد استفاده در اسید کاری با ماتریس نفت خام بسیار مهم است و حتی عدم ناسازگاری فرمولاسیون آنتی اسلاج با ماتریس نفت خام می تواند که میزان تشکیل لجن را تشدید کند.

مضرات ایجاد لجن

کاهش بازده تولید: لجن می تواند که منافذ چاه را مسدود کند و یا راه وردودی لوله ها را ببیند (یا این که قطر مفید لوله را کاهش دهد) در نتیجه سرعت جریان هیدروکربنی را کاهش می دهد.
افزایش افت فشار: انباشت لجن باعث افزایش افت فشار می شود که باعث نیاز به انرژی بیشتر می شود.
آسیب به تجهیزات: این بخش از آسیب ها را می توان به چند بخش تقسیم بندی کرد. الف) خوردگی: ایجاد لجن در سطوح می تواند باعث افزایش تماس عوامل خورنده با سطح شود که در نتیجه خوردگی افزایش پیدا می کند. ب) سایش: ذرات جامد که در لجن موجود است می تواند باعث ساییده شدن و فرسایش اجزا مکانیکی شوند. ج) مسدودن کردن: منظور از مسدود کردن در این بخش، انسداد فیلترها و پمپ ها با لجن است که در نتیجه میزان هزینه ها را افزایش می دهد.
افزایش هزینه های عملیاتی: خرابی های ناشی از انباشت لجن می تواند باعث خرابی دستگاه ها و خاموشی های غیر منتظره شود که در نتیجه به توقف فرآیند منجر می شود.

مکانیزم عملکرد آنتی اسلاج (Anti-sludge)

تغییر تر شوندگی: سورفکتنت های موجود در فرمول آنتی اسلاج با تغییر ترشوندگی سطوح می توانند امکان تشکیل لجن بر روی سطوح را کاهش دهند.
دیسپرسانت (Dispersant): این دسته از مواد با چسبیدن بر روی سطح ذرات لجن، یک سد ایجاد می کند که مانع تجمع ذرات لجن با یک دیگر می شود. یک دسته دیگر از دیسپزسانت ها با معلق نگه داشتن ذرات لجن در داخل سیال مانع از رسوب لجن و انسداد منافذ و لوله ها می شوند.
نگه دارنده واکس: نگه دارنده های واکس نیز به دو صورت عمل می کنند. بخشی از آن ها باعث تغییر رفتار بلور شدن واکس ها می شوند که در نتیجه از تشکیل رسوب جامد که به تشکیل لجن کمک می کند جلوگیری می کند. کنترل هسته زایی: این دسته از مواد شیمیایی فرآیند بلورزایی موم ها را تغییر می دهد و باعث کوچک تر شدن آن ها می شود. در حالی که تجمع برگ تر می تواند که احتمال تشکیل رسوب را افزایش دهد.
پایدار کننده آسفالتین: همان طور که قبلا اشاره شد، آسفالتین ها از اجزا اصلی لجن هستند. بنابراین موادی که بتواند که آسفالتین را در نفت خام به صورت پراکنده نگه دارند، از تشکیل لجن جلوگیری می کنند.

کاهش گرانروی توسط Anti-sludge

وجود لجن (رسوب آسفالتین به همراه سایر مواد آلی و معدنی) باعث افزایش قابل توجه گرانروی نفت خام می شود که مشکلات زیادی از جمله در بحث حمل و نقل نفت خام به وجود می آورد. بنابراین استفاده از ضد لجن باعث کاهش گرانروی و جلوگیری از افزایش هزینه های نفت خام می شود.

برهم کنش بین آسفالتین و آنتی اسلاج (ضد لجن)

برهم کنش بین آسفالتین و آنتی اسلاج در مورد تشکیل لجن بسیار مهم و البته پیچیده است. در ادامه به برخی از موارد که بر این برهمکنش اثر می گذارد، اشاره می شود.

ساختار شیمیایی: آسفالتین های مختلف دارای هترو اتم و گروه های عاملی متفاوتی هستند که در نتیجه بر روی بر هم کنش آن ها با ضد لجن تاثیر می گذارد. از طرف دیگر نیز فرمولاسیون های متفاوت از ضد لجن که ساختار شیمیایی متفاوتی دارند می توانند که باعث تغییر در نوع و میزان قدرت برهم کنش بین ضد لجن و آسفالتین شوند.
شرایط محیطی: شرایطی که آسفالتین وAnti–sludge با یک دیگر برهم کنش دارند، می تواند بر رفتار این دو با یک دیگر اثر گذار باشد. به عنوان مثال، به طور کلی دمای بالاتر باعث انحلال بیشتر آسفالتین در نفت خام می شود و به هدف آنتی اسلاج کمک می کند، در حالی که تغییر فشار می تواند باعث رسوب آن شود.

آنتی اسلاج و غیر امولسیفایر

هر دو محصول غیر امولسیفایر و آنتی اسلاج با وجود این که وظایف مختلفی دارند ولی هر دو در صنعت حفاری کاربرد دارند، و نقش های کلیدی در استخراج نفت خام دارند. همان طور که قبلا توضیح داده شد، آنتی اسلاج می تواند که گرانروی را کاهش دهد که در نتیجه باعث ناپایداری سریع تر امولسیون می شود.

ویژگی های آنتی اسلاج شیمیایی تصفیه

شرکت دانش بنیان شیمیایی تصفیه با سابقه طولانی در زمینه صنعت نفت و گاز برای اسید کاری چاه، اقدام به فرمولاسیون و ساخت ضد لجن (Anti-sludge) کرده اند. برخی از ویژگی های این محصول به شرح زیذ است.