بازدارنده خوردگی میدان نفتی

یک بازدارنده خوردگی میدان نفتی با تشکیل یک لایه محافظ بر روی سطوح فلزی که در معرض عوامل خورنده هستند، از خوردگی جلوگیری یا کاهش می دهد. این لایه محافظ بسته به نوع بازدارنده و کاربرد خاص می تواند از چندین جزء تشکیل شده باشد.

برخی از مکانیسم های رایجی که توسط آن بازدارنده های خوردگی میدان نفتی کار می کنند عبارتند از:
حفاظت کاتدی:بازدارنده ها می توانند به عنوان محافظ کاتدی عمل کنند و با کاهش سرعت واکنش آندی از تشکیل سلول های خوردگی جلوگیری کنند. این مکانیسم شامل اهدای الکترون به سطح فلز در حال خوردگی است که نیروی محرکه خوردگی را کاهش می دهد.

تشکیل یک لایه غیرفعال:برخی از بازدارنده ها می توانند یک لایه محافظ بر روی سطح فلز تشکیل دهند که به عنوان لایه غیرفعال شناخته می شود که از تماس مستقیم عوامل خورنده با فلز جلوگیری می کند. این لایه بسته به بازدارنده مورد استفاده می تواند از مواد مختلفی مانند فیلم های اکسیدی، هیدروکسیدها یا سایر ترکیبات تشکیل شده باشد.

عوامل کیلینگ:برخی از بازدارنده‌ها حاوی عوامل کیلیت هستند که می‌توانند محکم به یون‌های فلزی متصل شوند و از شرکت آنها در واکنش‌های خوردگی جلوگیری کنند. این عوامل با کمپلکس شدن با یون های فلزی از اکسید شدن آنها و در نتیجه کاهش سرعت خوردگی جلوگیری می کنند.

خنثی سازی عوامل خورنده:بازدارنده های خوردگی میدان نفتی همچنین می توانند با خنثی کردن عوامل خورنده مانند اسیدها یا اکسیژن محلول در فاز نفت یا آب کار کنند. این را می توان از طریق واکنش های شیمیایی بین بازدارنده و عامل خورنده به دست آورد و محصولات بی ضرری را تشکیل داد که دیگر تهدیدی برای سطح فلز نیست.

شایان ذکر است که کارایی بازدارنده های خوردگی میدان نفتی بسته به عواملی مانند نوع و غلظت عوامل خورنده موجود، pH محیط، دما و ویژگی های خاص سطح فلز می تواند متفاوت باشد. بنابراین، انتخاب بازدارنده مناسب برای یک کاربرد معین مستلزم بررسی دقیق این عوامل است.

طبق یک مطالعه اخیر توسط انجمن حفاظت از مواد و عملکرد (AMPP، قبلاً NACE)، خوردگی مسئول بیش از 2.5 تریلیون دلار (با "T") ضرر و زیان سالانه به اقتصاد جهانی است. برای کسانی که امتیاز را حفظ می کنند، این 3.4 درصد از تولید ناخالص داخلی جهانی است.
این به سادگی حیرت انگیز است. واضح است که مهار خوردگی برای صنعت جهانی از اهمیت مالی بالایی برخوردار است.

اول، مفید است که به طور خاص به خوردگی در نفت و گاز پرداخته شود. به زبان ساده، خوردگی فرآیندی است که طی آن فلزات تصفیه شده، مانند فولاد، تحت یک واکنش شیمیایی قرار می گیرند که باعث تخریب شیمیایی یا الکتروشیمیایی فلز می شود.
در فرآیندهای نفت و گاز، خوردگی تجهیزات فلزی معمولاً از یکی از فرآیندهای زیر رخ می دهد
خوردگی شیرین - هنگامی که آب وجود دارد فلز در معرض دی اکسید کربن (CO2) یا اکسیژن (O2) قرار می گیرد.
خوردگی ترش - هنگامی که آب وجود دارد، فلز در معرض سولفید هیدروژن (H2S) قرار می گیرد
خوردگی ناشی از میکروبی (MIC) - فلز در معرض مواد زائد خورنده مانند CO2، H2S و اسیدهای تولید شده توسط باکتری ها قرار می گیرد.
خوردگی گالوانیکی - فلز هنگامی که در معرض فلزات دیگر در یک الکترولیت، اغلب آب ناخالص قرار می گیرد، خورده می شود.
در بسیاری از موارد از بازدارنده های خوردگی برای جلوگیری از این نوع خوردگی در فرآیندهای نفت و گاز استفاده می شود.

بازدارنده خوردگی یک ترکیب شیمیایی است که برای جلوگیری یا به تعویق انداختن فرآیند خوردگی از طریق ابزارهای فیزیکی یا شیمیایی طراحی شده است.
بازدارنده های خوردگی به عنوان یک افزودنی حالت پایدار برای فرآیندهای نفت و گاز استفاده می شوند، به این معنی که به طور مداوم برای جلوگیری از خوردگی تزریق می شوند.
بازدارنده های خوردگی تنها یکی از راه هایی است که صنعت نفت و گاز با خوردگی مبارزه می کند. روش های دیگر عبارتند از حفاظت کاتدی، پوشش های محافظ و انتخاب مواد مناسب.

در صنعت نفت و گاز از 3 نوع شیمیایی اصلی برای مهار خوردگی استفاده می شود:
بازدارنده های خوردگی تشکیل دهنده فیلم
بازدارنده های خوردگی تشکیل دهنده فیلم به طور فیزیکی با تشکیل یک لایه در داخل خط لوله یا کشتی از خوردگی جلوگیری می کنند. این فیلم آب حاوی عناصر خورنده را دفع می کند و از تماس با سطح خط لوله جلوگیری می کند. انواع مختلفی از مواد شیمیایی در بازدارنده های خوردگی تشکیل دهنده فیلم استفاده می شود، اگرچه محصولات جانبی آزول و پیریمیدین اغلب مورد استفاده قرار می گیرند. در موارد خاص، بازدارنده های خوردگی تشکیل دهنده فیلم نیز می توانند برای جلوگیری از تجمع رسوبات ناخواسته، مانند رسوب، در قسمت های داخلی خط لوله استفاده شوند. اینها اغلب «مهارکننده‌های ترکیبی» یا «بازدارنده‌های ترکیبی» نامیده می‌شوند.

جاذب‌های گاز مانند اکسیژن‌گیرها، حذف‌کننده‌های دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن، با تبدیل شیمیایی گازهای خورنده به مواد غیرخورنده از طریق فعل و انفعالات شیمیایی، خوردگی را مهار می‌کنند. این مواد شیمیایی اغلب حاوی تریازین یا آمین های مختلف هستند.

زیست‌کش‌ها با کشتن و جلوگیری از تشکیل کلونی‌های باکتری، خوردگی ناشی از میکروبی (MIC) را مهار می‌کنند. گلوتارآلدئید یک بیوسید رایج است که در صنعت نفت و گاز استفاده می شود.

این سه نوع بازدارنده خوردگی به فرآیندهای نفت، آب و گاز طبیعی تزریق می‌شوند تا از خوردگی تجهیزات، خطوط لوله و کشتی‌ها جلوگیری کنند.

البته چالش این است که بفهمیم چه مقدار بازدارنده خوردگی باید تزریق شود. از آنجا که بسیاری از این مواد شیمیایی می توانند برای فرآیندهای پایین دستی و پالایش سردرد ایجاد کنند، به حداقل رساندن استفاده بیش از حد از مواد شیمیایی مهم است. در عین حال، تزریق کم دارایی ها را در معرض خطر شکست قرار می دهد.

به این ترتیب، اپراتورهای نفت و گاز و ارائه دهندگان خدمات آنها به دنبال راه‌های بهتری برای محاسبه نرخ تزریق برای بازدارنده‌های خوردگی و خودکارسازی غلظت‌های تصفیه هستند.

از آنجایی که تزریق شیمیایی دقیق بازدارنده‌های خوردگی برای کاهش هزینه در تمام فرآیندهای نفت و گاز ضروری است، اپراتورها در هر اندازه باید ابزارهای اقتصادی را برای خودکارسازی تزریق بازدارنده‌های خوردگی در نظر بگیرند.
در اینجا 3 نکته مفید برای خودکارسازی تزریق بازدارنده خوردگی در فرآیندهای نفت و گاز آورده شده است.

● از دبی سنج استفاده کنید
یکی از ساده‌ترین راه‌ها برای به حداقل رساندن ضایعات بازدارنده‌های خوردگی با حفظ یکپارچگی دارایی قابل قبول، استفاده از داده‌های یک جریان سنج بلادرنگ برای اطلاع از نرخ‌های تزریق است.
در بیشتر موارد، بازدارنده‌های تشکیل‌دهنده فیلم با غلظت‌های دقیق به فرآیندی بر اساس قطع‌های شناخته شده آب و سطوح ناخالصی در آن فرآیند تزریق می‌شوند. با فرض ثابت ماندن این درصدها، یک فلومتر می‌تواند حجم لازم بازدارنده‌های خوردگی را بر اساس غلظت تعیین‌شده اعلام کند.
این به ویژه در فرآیندهایی که نرخ جریان روزانه به طور قابل توجهی در نوسان است، مانند دفع آب شور یا سیستم های انتقال آب تولید شده مفید است.

● پایین دست را برای اطلاع رسانی به برنامه های آینده اندازه گیری کنید
یکی از رایج‌ترین راه‌ها برای اطمینان از سطوح تصفیه مناسب بازدارنده‌های تشکیل فیلم، اندازه‌گیری باقیمانده‌های شیمیایی پایین دست است. اندازه گیری باقیمانده شامل نمونه برداری از سیالات پایین دست برای تشخیص غلظت بازدارنده های خوردگی در فرآیند است.

اگر بازدارنده‌های خوردگی در غلظت‌های مناسب استفاده می‌شوند، باید مقداری، هرچند حداقل، شیمی باقی‌مانده در پایین دست وجود داشته باشد. اگر هیچ باقیمانده ای وجود نداشته باشد، ممکن است تصور کنیم که حفاظت کاملی دریافت نمی کنیم. اگر مقدار زیادی باقیمانده را اندازه گیری کنیم، می توانیم فرض کنیم که بیش از حد درمان می کنیم.

مشابه اندازه گیری باقیمانده، شرکت ها باید اندازه گیری خوردگی واقعی در تجهیزات پایین دست تزریق بازدارنده خوردگی را با استفاده از پروب های خوردگی شروع کنند. این فرآیند «بستن حلقه» می‌تواند در طول زمان نشان دهد که مهارکننده‌های خوردگی تا چه اندازه در جلوگیری از خوردگی مؤثر هستند.
البته فرآیند اندازه گیری خوردگی می تواند چالش برانگیز باشد. دانستن محل قرار دادن پروب ها و زمان انجام قرائت ها ممکن است دشوار باشد. در برنامه های تک، این ممکن است کاربرد کمی داشته باشد.

● مصرف واقعی مواد شیمیایی را اندازه گیری کنید
برای هر اپراتور نفت و گاز یا ارائه دهنده خدماتی که علاقه مند به کاهش هزینه خوردگی و بازدارنده های خوردگی هستند، دو روش فوق می تواند راه درازی داشته باشد.
با این حال، این دو روش باید با اطلاعات دقیق استفاده از مواد شیمیایی مطلع شوند.
اغلب اوقات، فرض بر این است که دوز شیمیایی واقعی با نرخ تجویز شده اتفاق می افتد. تجزیه و تحلیل پس از واقعیت فرض می کند که اگر پمپ روی 15 GPD تنظیم شده باشد، در آن بازه زمانی 15 GPD تزریق می کند.
در واقعیت، این فرض کاملاً نادرست است، و اگر به آن تکیه شود، همچنان کسانی که سعی در بهینه سازی برنامه های اتوماسیون بازدارنده خوردگی خود دارند، سردرگم می شود.
WellAware هزاران سیستم تزریق مواد شیمیایی را در سراسر جهان بررسی کرده است. ما سیستم‌هایی را کنترل و خودکار کرده‌ایم که در سال گذشته بیش از 860،000 گالن بازدارنده خوردگی تزریق کرده‌اند.

تخلیه آب آلوده:بازدارنده‌های خوردگی می‌توانند در حین تولید نفت و گاز به آب یا فاضلاب تولید شده نفوذ کنند و اگر قبل از تخلیه به درستی تصفیه نشوند، به طور بالقوه آب‌های سطحی یا آب‌های زیرزمینی را آلوده می‌کنند.
تاثیر بر اکوسیستم:مواد شیمیایی موجود در بازدارنده‌های خوردگی می‌توانند اثرات مضری بر زندگی آبزیان داشته باشند، مانند تغییر تعادل pH یا تداخل با عملکرد طبیعی بیولوژیکی موجودات.

حمل و دفع صحیح:بازدارنده‌های خوردگی باید طبق پروتکل‌های ایمنی دقیق کار شوند و از طریق تأسیسات مدیریت زباله مناسب که می‌توانند آب را برای حذف آلاینده‌ها قبل از تخلیه تصفیه کنند، دفع شوند.

مدیریت آب:اپراتورها باید استراتژی های مدیریت آب موثری را برای کاهش حجم آب تولیدی و بازیافت یا استفاده مجدد تا حد امکان اجرا کنند و نیاز به آب شیرین و تخلیه آب تصفیه شده را به حداقل برسانند.

فن آوری های کاهش شیمیایی:استفاده از فناوری‌هایی که میزان افزودنی‌های شیمیایی مورد نیاز را کاهش می‌دهند، مانند مواد پیشرفته و پوشش‌ها، می‌تواند به کاهش ردپای محیطی بازدارنده‌های خوردگی کمک کند.

مهارکننده های قابل قبول محیطی:بررسی و استفاده از بازدارنده های خوردگی طراحی شده با مواد شیمیایی سازگار با محیط زیست که در صورت رها شدن تصادفی خطر کمتری برای اکوسیستم ایجاد می کنند.

نظارت و آزمایش منظم:به طور منظم فاضلاب را از نظر آلودگی کنترل و آزمایش کنید، و اطمینان حاصل کنید که قبل از تخلیه، استانداردهای نظارتی را برآورده می کند.

آموزش و آگاهی:ارائه آموزش به پرسنل درگیر در کار با بازدارنده های خوردگی به منظور افزایش آگاهی از خطرات بالقوه و اهمیت پیروی از روش های رسیدگی مناسب.

همکاری با نهادهای نظارتی:همکاری نزدیک با آژانس های زیست محیطی و رعایت مقررات محلی و استانداردهای بین المللی برای اطمینان از اینکه استفاده از بازدارنده های خوردگی در محدوده قابل قبول زیست محیطی است.

با اجرای این اقدامات، صنعت نفت و گاز می تواند اثرات زیست محیطی بازدارنده های خوردگی میدان نفتی را کاهش دهد و در عین حال از یکپارچگی دارایی های میدان نفتی محافظت کند.