مثبط تآكل حقول النفط

يعمل مثبط التآكل في حقول النفط على منع أو إبطاء التآكل عن طريق تكوين طبقة واقية على الأسطح المعدنية المعرضة للعوامل المسببة للتآكل. يمكن أن تتكون هذه الطبقة الواقية من عدة مكونات، اعتمادًا على نوع المانع والتطبيق المحدد.

تتضمن بعض الآليات الشائعة التي تعمل بها مثبطات تآكل حقول النفط ما يلي:
الحماية الكاثودية:يمكن أن تعمل المثبطات كحاميات كاثودية، مما يمنع تكوين خلايا التآكل عن طريق تقليل معدل التفاعل الأنودي. تتضمن هذه الآلية منح الإلكترونات إلى سطح المعدن المتآكل، مما يقلل من القوة الدافعة للتآكل.

تشكيل طبقة التخميل:يمكن أن تشكل مثبطات معينة طبقة واقية على سطح المعدن، تُعرف باسم طبقة التخميل، والتي تمنع العوامل المسببة للتآكل من التلامس المباشر مع المعدن. يمكن أن تتكون هذه الطبقة من مواد مختلفة، مثل أفلام الأكسيد، أو الهيدروكسيدات، أو مركبات أخرى، اعتمادًا على المثبط المستخدم.

عوامل كيلات:تحتوي بعض المثبطات على عوامل مخلبية يمكنها الارتباط بإحكام بأيونات المعادن، مما يمنعها من المشاركة في تفاعلات التآكل. من خلال التعقيد مع أيونات المعادن، تمنع هذه العوامل تأكسدها وبالتالي إبطاء معدل التآكل.

تحييد العوامل المسببة للتآكل:يمكن أن تعمل مثبطات التآكل في حقول النفط أيضًا عن طريق تحييد العوامل المسببة للتآكل، مثل الأحماض أو الأكسجين المذاب، في مرحلة الزيت أو الماء. ويمكن تحقيق ذلك من خلال التفاعلات الكيميائية بين المانع وعامل التآكل، مما يشكل منتجات غير ضارة لم تعد تشكل تهديدًا على سطح المعدن.

تجدر الإشارة إلى أن فعالية مثبطات التآكل في حقول النفط يمكن أن تختلف اعتمادًا على عوامل مثل نوع وتركيز العوامل المسببة للتآكل الموجودة، ودرجة الحموضة في البيئة، ودرجة الحرارة، والخصائص المحددة للسطح المعدني. ولذلك، فإن اختيار المانع المناسب لتطبيق معين يتطلب دراسة متأنية لهذه العوامل.

وفقًا لدراسة حديثة أجرتها جمعية حماية المواد والأداء (AMPP، NACE سابقًا)، فإن التآكل مسؤول عن ما يزيد عن 2.5 تريليون دولار (مع "T") من الخسائر والأضرار التي تلحق بالاقتصاد العالمي كل عام. بالنسبة لأولئك الذين يسجلون النتائج، فإن ذلك يمثل 3.4% من الناتج المحلي الإجمالي العالمي.
وهذا أمر مذهل بكل بساطة. ومن الواضح أن منع التآكل له أهمية مالية قصوى بالنسبة للصناعة العالمية.

أولاً، من المفيد أن نتناول على وجه التحديد ما هو التآكل في النفط والغاز. ببساطة، التآكل هو العملية التي تخضع بها المعادن المكررة، مثل الفولاذ، لتفاعل كيميائي يسبب التدهور الكيميائي أو الكهروكيميائي للمعدن.
في عمليات النفط والغاز، يحدث تآكل المعدات المعدنية عادةً نتيجة إحدى العمليات التالية
التآكل الحلو - يتعرض المعدن لثاني أكسيد الكربون (CO2) أو الأكسجين (O2) عند وجود الماء
التآكل الحامض - يتعرض المعدن لكبريتيد الهيدروجين (H2S) عند وجود الماء
التآكل المستحث بالميكروبات (MIC) - يتعرض المعدن لمنتجات النفايات المسببة للتآكل، مثل ثاني أكسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والأحماض التي تنتجها البكتيريا.
التآكل الجلفاني - يتآكل المعدن عند تعرضه لمعادن أخرى في محلول كهربائي، وغالبًا ما يكون الماء غير نقي
في كثير من الحالات، يتم استخدام مثبطات التآكل لمنع هذه الأنواع من التآكل في عمليات النفط والغاز.

مثبط التآكل هو مركب كيميائي مصمم لمنع أو تأجيل عملية التآكل من خلال الوسائل الفيزيائية أو الكيميائية.
تُستخدم مثبطات التآكل كمادة مضافة ثابتة لعمليات النفط والغاز، مما يعني أنه يتم حقنها باستمرار لمنع التآكل.
تعتبر مثبطات التآكل إحدى الطرق التي تستخدمها صناعة النفط والغاز في مكافحة التآكل. وتشمل الطرق الأخرى الحماية الكاثودية، والطلاءات الواقية، واختيار المواد المناسبة.

في صناعة النفط والغاز، هناك ثلاثة أنواع رئيسية من المواد الكيميائية المستخدمة لمنع التآكل:
مثبطات التآكل المكونة للفيلم
تعمل مثبطات التآكل المكونة للفيلم على منع التآكل فعليًا عن طريق تشكيل طبقة على الجزء الداخلي من خط الأنابيب أو الوعاء. يطرد هذا الغشاء الماء الذي يحتوي على عناصر مسببة للتآكل، مما يمنع ملامسة سطح خط الأنابيب. هناك أنواع عديدة من المواد الكيميائية المستخدمة في مثبطات التآكل المكونة للأغشية، على الرغم من أن المنتجات الثانوية من الآزول والبيريميدين تستخدم غالبًا. في بعض الحالات، يمكن أيضًا استخدام مثبطات التآكل المكونة للفيلم لمنع تراكم الرواسب غير المرغوب فيها، مثل القشور، على الأجزاء الداخلية لخطوط الأنابيب. وتسمى هذه غالبًا "المثبطات المختلطة" أو "المثبطات المركبة".

كاسحات الغاز، مثل كاسحات الأكسجين، كاسحات ثاني أكسيد الكربون، كاسحات كبريتيد الهيدروجين، تمنع التآكل عن طريق تحويل الغازات المسببة للتآكل إلى مواد غير قابلة للتآكل من خلال التفاعلات الكيميائية. غالبًا ما تحتوي هذه الكيمياء على تريازين أو أمينات مختلفة.

تمنع المبيدات الحيوية التآكل الناجم عن الميكروبات (MIC) عن طريق قتل ومنع تكوين المستعمرات البكتيرية. الجلوتارالدهيد هو مبيد حيوي شائع يستخدم في صناعة النفط والغاز.

يتم حقن هذه الأنواع الثلاثة من مثبطات التآكل في عمليات النفط والماء والغاز الطبيعي لمنع تآكل المعدات وخطوط الأنابيب والأوعية.

التحدي، بالطبع، هو معرفة كمية مثبطات التآكل التي يجب حقنها. نظرًا لأن العديد من هذه المواد الكيميائية يمكن أن تسبب صداعًا للعمليات النهائية والتكرير، فمن المهم تقليل الإفراط في استخدام المواد الكيميائية. وفي الوقت نفسه، يؤدي نقص الاستثمار إلى تعريض الأصول لخطر الفشل.

على هذا النحو، يبحث مشغلو النفط والغاز ومقدمو الخدمات عن طرق أفضل للاتصال بحسابات معدل الحقن لمثبطات التآكل وأتمتة تركيزات المعالجة.

نظرًا لأن الحقن الكيميائي الدقيق لمثبطات التآكل أمر بالغ الأهمية لخفض التكاليف في جميع عمليات النفط والغاز، يجب على المشغلين من جميع الأحجام التفكير في وسائل اقتصادية لأتمتة حقن مثبطات التآكل.
فيما يلي 3 نصائح مفيدة لأتمتة حقن مانع التآكل في عمليات النفط والغاز.

● استخدم مقياس التدفق
تتمثل إحدى أبسط الطرق لتقليل هدر مثبطات التآكل مع الحفاظ على سلامة الأصول المقبولة في استخدام البيانات من مقياس التدفق في الوقت الحقيقي لإبلاغ معدلات الحقن.
في معظم الحالات، يتم حقن مثبطات تكوين الفيلم بتركيزات دقيقة في عملية تعتمد على قطع المياه ومستويات الشوائب المعروفة في تلك العملية. بافتراض أن هذه النسب تظل مستقرة، يمكن لمقياس التدفق معرفة الحجم الضروري لمثبطات التآكل بناءً على التركيز المحدد.
وهذا مفيد بشكل خاص في العمليات التي تتقلب فيها معدلات التدفق بشكل كبير يومًا بعد يوم، كما هو الحال في التخلص من المياه المالحة أو أنظمة نقل المياه المنتجة.

● قياس المصب لإبلاغ التطبيقات المستقبلية
إحدى الطرق الأكثر شيوعًا لضمان مستويات المعالجة المناسبة لمثبطات تكوين الفيلم هي قياس المخلفات الكيميائية في اتجاه مجرى النهر. يتضمن قياس المخلفات أخذ عينات من السوائل النهائية للكشف عن تركيزات مثبطات التآكل في العملية.

إذا تم استخدام مثبطات التآكل بتركيزات مناسبة، فيجب أن يكون هناك بعض الكيمياء المتبقية، على الرغم من الحد الأدنى منها. إذا لم تكن هناك أي بقايا، فقد نفترض أننا لا نحصل على الحماية الكاملة. إذا قمنا بقياس عدد كبير جدًا من البقايا، فيمكننا أن نفترض أننا نبالغ في المعالجة.

على غرار القياس المتبقي، يجب على الشركات أن تبدأ في قياس التآكل الفعلي في المعدات الموجودة أسفل حقن مثبط التآكل باستخدام مجسات التآكل. يمكن لعملية "إغلاق الحلقة" هذه، مع مرور الوقت، أن تظهر مدى فعالية مثبطات التآكل في منع التآكل فعليًا.
يمكن أن تكون عملية قياس التآكل صعبة بالطبع. قد يكون من الصعب معرفة مكان وضع المجسات ومتى يتم أخذ القراءات. في التطبيقات الفردية، قد يكون هذا قليل الفائدة.

● قياس الاستخدام الفعلي للمواد الكيميائية
بالنسبة لأي مشغل للنفط والغاز أو مزود خدمة حريص على تقليل تكلفة التآكل ومثبطات التآكل، يمكن للطريقتين المذكورتين أعلاه أن تقطع شوطا طويلا.
ومع ذلك، يجب أن تكون هاتان الطريقتان على علم ببيانات الاستخدام الكيميائي الدقيقة.
في كثير من الأحيان، يفترض أن الجرعة الكيميائية الفعلية تحدث بالمعدل الموصوف. يفترض التحليل اللاحق أنه إذا تم ضبط المضخة على 15 جالونًا في اليوم، فإنها تحقن 15 جالونًا في اليوم خلال تلك الفترة الزمنية.
في الواقع، هذا الافتراض خاطئ تمامًا، وإذا تم الاعتماد عليه فسوف يستمر في إرباك أولئك الذين يحاولون تحسين برامج التشغيل الآلي لمثبطات التآكل الخاصة بهم.
قامت WellAware بمسح الآلاف من أنظمة الحقن الكيميائي في جميع أنحاء العالم. لقد قمنا بمراقبة وأتمتة الأنظمة التي قامت بحقن ما يزيد عن 860،000 جالون من مثبطات التآكل في العام الماضي.

تصريف المياه الملوثة:يمكن أن تتسرب مثبطات التآكل إلى المياه المنتجة أو مياه الصرف الصحي أثناء إنتاج النفط والغاز، مما قد يؤدي إلى تلويث المياه السطحية أو المياه الجوفية إذا لم تتم معالجتها بشكل صحيح قبل التصريف.
التأثير على النظم البيئية:يمكن أن يكون للمواد الكيميائية الموجودة في مثبطات التآكل آثار ضارة على الحياة المائية، مثل تغيير توازن الرقم الهيدروجيني أو التدخل في الوظائف البيولوجية الطبيعية للكائنات الحية.

التعامل السليم والتخلص:يجب التعامل مع مثبطات التآكل وفقًا لبروتوكولات السلامة الصارمة والتخلص منها من خلال مرافق إدارة النفايات المناسبة التي يمكنها معالجة المياه لإزالة الملوثات قبل التصريف.

ادارة المياه:يجب على المشغلين تنفيذ استراتيجيات فعالة لإدارة المياه لتقليل حجم المياه المنتجة وإعادة تدويرها أو إعادة استخدامها قدر الإمكان، مما يقلل من الحاجة إلى المياه العذبة وتصريف المياه المعالجة.

تقنيات التخفيض الكيميائي:يمكن أن يساعد استخدام التقنيات التي تقلل من كمية الإضافات الكيميائية المطلوبة، مثل المواد والطلاءات المتقدمة، في تقليل البصمة البيئية لمثبطات التآكل.

مثبطات مقبولة بيئيا:التحقيق في واستخدام مثبطات التآكل المصممة باستخدام مواد كيميائية صديقة للبيئة والتي تشكل خطرًا أقل على النظم البيئية إذا تم إطلاقها عن طريق الخطأ.

المراقبة والاختبار المنتظم:قم بمراقبة واختبار تلوث مياه الصرف الصحي بانتظام، والتأكد من استيفائها للمعايير التنظيمية قبل تصريفها.

التدريب والتوعية:توفير التدريب للموظفين المشاركين في التعامل مع مثبطات التآكل لزيادة الوعي بالمخاطر المحتملة وأهمية اتباع إجراءات التعامل الصحيحة.

التعاون مع الهيئات التنظيمية:العمل بشكل وثيق مع الوكالات البيئية والالتزام باللوائح المحلية والمعايير الدولية للتأكد من أن استخدام مثبطات التآكل ضمن الحدود البيئية المقبولة.

ومن خلال تنفيذ هذه التدابير، يمكن لصناعة النفط والغاز التخفيف من الأثر البيئي لمثبطات تآكل حقول النفط مع الاستمرار في حماية سلامة أصول حقول النفط.