استخراج نفت و حذف امولسیون های نفتی

یكی از مشكلات بزرگ صنعت نفت در عصر حاضر دمولسیفیكاسیون موثر امولسیو نهای نامطلوب آب در نفت است که در طی مراحل مختلف پالایش نفت خام ایجاد می شوند. این نوع امولسیو نها مشكلات متعددی را ایجاد می کنند که مهمترین آ نها ایجاد آسیب در تجهیزات پالایشگاه، کاهش کیفیت و کمیت نفت خام و آلودگی های زیست محیطی ناشی از دفع نامناسب آنها به محیط است. در حال حاضر روش شیمیایی دمولسیفیكاسیون با استفاده از دمولسیفایرها (تعلیق شكن ها) یكی از پرکاربردترین رو شها برای حذف این امولسیونها است.

در فرآیند تولید و استخراج نفت، نفت خام استخراج شده از چاه با مقادیر قابل توجهی از آب، گل ولاي و دیگر ترکیبات همراه است. عوامل امولسیون کننده طبیعی موجود در نفت خام مانند رزین ها و آسفالتن ها موجب می شوند که بخش بزرگی از این آب همراه با نفت خام، امولسیون نفتی پایداري را تشکیل دهد. سالانه میلیون ها تن از امولسیون های نفتی به دنبال استخراج نفت ایجاد می شود. این امولسیون ها مشکلات فراوانی در حوزه های مختلف به ویژه در صنعت نفت ایجاد می کنند، لذا حذف آ نها از اهمیت ویژه ای در این صنعت برخوردار است. در دهه های اخیر حذف این امولسیون ها و آب زدایی از نفت خام استخراج شده به یکی از چالش های جدی در صنعت نفت تبدیل شده است، به گونه ای که شناخت ساختار امولسیون های نفتی و عوامل موثر بر آن را ضروری کرده است.

امولسیون مخلوطی از دو مایع امتزا جناپذیر مانند آب و روغن است که از دو فاز پیوسته و پراکنده تشکیل شده است. به طورکلی امولسیون هاي نفتی براساس فاز پیوسته شان به دو گروه تقسیم می شوند:

  1. امولسیون هاي آب در نفت (W/O)
  2. امولسیون هاي نفت در آب (O/W)

از میان انواع امولسیون نفتی نام برده شده، امولسیون هاي آب در نفت بیشترین نوع امولسیون تولید شده در طي استخراج نفت هستند عدم جداسازي مناسب آب از نفت خام در این امولسیون ها باعث کاهش کیفیت و کمیت نفت خام حاصله، افزایش هزینه هاي پمپاژ و ذخیره، خوردگي و ایجاد آسیب در تأسیسات، تجهیزات پالایشگاه و سیستم هاي انتقال مي شود. از طرفي حضور این نوع امولسیون ها در مخازن و سیستم هاي انتقال نفت موجب رشد میکروارگانیسم ها در نواحي مرطوب از خطوط لوله و مخازن ذخیره سازي و تشکیل بیوفیلم در آنها می گردد که این امر باعث کاهش ظرفیت مخازن و انسداد خطوط لوله مي شود. در صنعت، جداسازي این آب از نفت خام از طریق فرآیندی تحت عنوان فرآیند تعلیق شکني یا شکست امولسیون صورت می گیرد. این فرآیند شامل آب زدایی نفت خام و نمک زدایي آن است. به طورکلی شکست امولسیون هاي نفتي با چهار روش مکانیکي، حرارتي، شیمیایي و الکتریکي قابل انجام است که بیشترین روش مورد استفاده براي این کار روش شیمیایي است. در مقیاس تجاري امولسیون هاي نفتي با ترکیبي از رو ش هاي فیزیکي و شیمیایي تیمار می شوند. در روش شیمیایی از یک سري ترکیبات شیمیایي تحت عنوان تعلیق شکن استفاده می شود. تعلیق شکن هاي شیمیایي سورفاکتانت هایي پلیمري هستند. این ترکیبات با توجه به فعالیت سطحي که دارند به سطح میان ذرات نفت و مولکول هاي آب جذب شده و باعث تحریک فرآیند تعلیق شکني می گردند.

انواع امولسیون های نفتی

امولسیون های نفتی مانند سایر سیستم های امولسیونی بر اساس نسبت آب به نفت تشکیل دهنده شان به چهار گروه کلی امولسیون های آب در نفت (W/O) ، امولسیون های نفت در آب (O/W) ، امولسیون های آب در نفت در آب (W/O/W) و نفت در آب در نفت (O/W/O) تقسیم می شوند که دو گروه اول در زمره امولسیون های ساده و گروه های سوم و چهارم در زمره امولسیون های پیچیده  یا چند گانه قرار می گیرند. نوع امولسیونی که تشکیل می شود به عوامل متعددی بستگی دارد که مهم ترین آ نها نسبت دو فاز به یکدیگر است. در صورتی که این نسبت خیلی کوچک یا بزرگ باشد، آن فازی که حجم کمتری دارد غالباً فاز پراکنده را تشکیل می دهد. در صورتی که این نسبت به یک نزدیک باشد، عوامل دیگری در تعیین نوع امولسیون تشکیل شده دخیل هستند. مثال هایی از انواع امولسیون های نفتی تشکیل شده در صنعت نفت در جدول زیر آمده است. از میان انواع امولسیون مذکور امولسیون آب در نفت بیشترین نوع امولسیونی است که در مراحل مختلف استخراج و پالایش نفت خام شکل می گیرد.

امولسیون های نامطلوب
نوع امولسیون نامطلوبوقوع
W/Oامولسیون های سرچاهی
W/Oامولسیون ناشی از نشست سوخت در محیط های آبی
W/Oامولسیون ناشی از شناوری شن و ماسه نفت، کف
O/W/Oامولسیون ناشی از شناوری شن و ماسه نفت، کف رقیق شده
W/Oامولسیون ناشی از نشت نفت
O/Wامولسیون ناشی از رخنه تانکرها
امولسیون های مطلوب
نوع امولسیون مطلوبوقوع
امولسیون خط لوله نفت سنگینO/W
مایع حاصل از فرآیند شناوری شن و ماسه نفتO/W
امولسیون مایع حفاری، امولسیون گل روغنیO/W
امولسیون مایع حفاری، گل نفتیW/O
امولسیون قیریO/W
امولسیون های ناشی از افزایش بازیافت نفتO/W

مشکلات و خسارت های ناشی از امولسیون های نفتی

عمده امولسیون های نفتی به ویژه امولسیون هایی که از پراکنش آب در نفت شکل می گیرند، امولسیون های نامطلوبی هستند که اثرات مخرب و نگرانی های زیست محیطی فراوانی را به دنبال دارند.  اینگونه امولسیون ها مشکلات متعددی را ایجاد می کنند که مهم ترین آنها به شرح زیر است:

  • کاهش کیفیت و کمیت نفت خام حاصله براساس استانداردهای بین المللی.
  • افزایش هزینه های پمپاژ و ذخیره نفت خام.
  • رسوب املاح و ایجاد آسیب در تأسیسات و تجهیزات پالایشگاه و خطوط انتقال.
  • سمی کردن کاتالیست ها.
  • کاهش ظرفیت مخازن و انسداد خطوط انتقال.
  • ایجاد آلودگی مستقیم محیطی به دنبال ورود امولسیون های نفت به محیط های همچون خاک و آب.
  • ایجاد آلودگی ثانویه در محیط و آسیب به اکوسیستم ها به دنبال جداسازی و دفع نامناسب آب از این امولسیون ها.
  • افزایش مداخله در عملیات پالایش و هزین ههای مربوط به آن.