فرمولاسیون‌های موثر مهارکننده فرسودگی برای محیط‌های سخت زیرزمینی

مکانیسم‌های فرسودگی در محیط‌های سخت زیرزمینی

خوردگی شیرین در مقابل خوردگی ترش: چالش‌های CO₂ و H₂S

برای کسی که در بخش نفت و گاز کار می‌کند، درک تفاوت‌های میان خوردگی شیرین و ترش اهمیت زیادی دارد، چون این دو به مرور زمان آسیب‌های جدی به تجهیزات و لوله‌کشی‌ها وارد می‌کنند. خوردگی شیرین زمانی رخ می‌دهد که دی‌اکسید کربن در آب حل شده و اسید کربونیک تشکیل می‌دهد که سطوح فلزی را فرسایش می‌دهد. این فرآیند باعث ایجاد رسوب‌های کربنات آهن می‌شود که در نهایت منجر به ایجاد حفره‌ها و ضعیف شدن سازه‌های فلزی می‌گردد. سپس خوردگی ترش رخ می‌دهد که به شیوه‌ای متفاوت عمل می‌کند. وقتی هیدروژن سولفید با فلز تماس پیدا می‌کند، ترکیبات سولفید آهن تشکیل می‌شوند که به طور جدی استحکام و دوام فلز را کاهش می‌دهند. این مشکلات تحت شرایط خاصی که اغلب در عملیات میدانی دیده می‌شود، بدتر می‌شوند، مانند تغییرات pH یا دماهای بسیار بالا که واکنش‌های شیمیایی درون لوله‌ها را تسریع می‌کنند.

مشکلات خوردگی در بخش نفت و گاز به شدت احساس می‌شود. طبق یک مطالعه انجام شده توسط انجمن ملی خوردگی، خوردگی ناشی از دی‌اکسید کربن به عنوان یکی از دلایل اصلی شکست لوله‌کشی‌های نفتی در سراسر جهان برجسته شده است. وقتی این اتفاق می‌افتد، تجهیزات عمر مورد انتظار خود را ندارند و شرکت‌ها مجبورند هزینه‌های بیشتری را برای تعمیرات نسبت به شرایط عادی پرداخت کنند. برنامه‌های مناسب مهارکننده خوردگی در جلوگیری از این خسارات نقش بسیار مهمی دارند. برای خوردگی ناشی از دی‌اکسید کربن، بسیاری از بهره‌برداران از موادی استفاده می‌کنند که لایه‌های محافظتی روی قطعات فلزی ایجاد می‌کنند. با این حال، مسائل مربوط به سولفید هیدروژن نیازمند رویکردهای متفاوتی هستند که اغلب شامل مهارکننده‌هایی می‌شوند که به طور خاص برای جلوگیری از تجمع سولفید آهن طراحی شده‌اند. اجرای صحیح این روش‌ها تأثیر زیادی در کاهش خرابی‌های غیرمنتظره ناشی از خوردگی در واحدهای صنعتی دارد.

اثر فشار بالا و شوری بر تخریب فلزات

شرایط چاه، به دلیل فشار بالای مداوم که به مرور زمان باعث خوردگی فلزات می‌شود، مشکلات جدی ایجاد می‌کند. بر اساس یافته‌های اخیر، مشاهده می‌شود که وقتی فشار افزایش می‌یابد، گازهای خورنده مانند دی‌اکسید کربن و هیدروژن سولفید بهتر در مایعات حل می‌شوند و در نتیجه مدت بیشتری باقی می‌مانند و به سطوح فلزی آسیب بیشتری می‌زنند. واکنش شیمیایی این گازها با فلزات، منجر به تشکیل محصولات جانبی خوردگی مختلفی می‌شود که به تدریج مواد جامد را تضعیف کرده و در نهایت باعث خرابی کامل تجهیزات می‌شوند. تحقیقات همچنین نشان می‌دهند که مسئله دیگری نیز وجود دارد: تحت فشارهای شدید، خوردگی حفره‌ای (pitting corrosion) تشدید می‌شود. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که سوراخ‌های ریزی در قطعات فلزی ظاهر شوند؛ هرچند این سوراخ‌ها در ابتدا کوچک به نظر برسند، اما به مرور زمان ساختار کلی را تضعیف کرده و منجر به شکست سازه‌ای می‌شوند.

مقدار نمک در خوردگی فلزات تفاوت ایجاد می‌کند. مقدارهای مختلف نمک در آب به معنای سرعت خوردگی متفاوت است و به طور کلی، محیط‌های شورتر باعث می‌شوند فلزات سریع‌تر و بیشتر زنگ بزنند. به عنوان مثال، آب دریا دارای نمک بسیاری است و واکنش‌های شیمیایی که به مرور فلزات را از بین می‌برند را تسریع می‌کند. وقتی مهندسان مواد را برای شرایط سخت زیرزمینی طراحی می‌کنند، باید نحوه تعامل محیط با ویژگی‌های فلز و نوع مقاومتی که داریم را در نظر بگیرند. راه‌حل‌های عملی اغلب شامل آلیاژهای خاص و پوشش‌های محافظتی است که با سطح واقعی نمک و فشارهای موجود در شرایط دنیای واقعی هماهنگ می‌شوند. این روش‌ها به حفظ قطعات فلزی کمک می‌کنند تا حتی در شرایط سخت، جایی که مواد معمولی به سرعت دچار مشکل می‌شوند، عمر بیشتری داشته باشند و عملکرد بهتری از خود نشان دهند.

مؤلفه‌های اساسی فرمولاسیون‌های با عملکرد بالا

نمک‌های آمونیوم چهارمی برای محافظت از جذب

نمک‌های آمونیوم چهارظرفیه به دلیل خصوصیات ویژه خود، به طور واقعی عملکرد مهارکننده‌های خوردگی را افزایش می‌دهند. این ترکیبات این کار را با ایجاد لایه‌های محافظتی روی سطوح فلزی انجام می‌دهند که از اثرات خورنده جلوگیری می‌کنند. وقتی این مواد روی فلزها جذب می‌شوند، یک لایه مانعی بسیار محکم ایجاد می‌کنند که در واقع عملکرد بهتری نسبت به بیشتر مهارکننده‌های سنتی موجود دارد. تحقیقات نشان داده‌اند که در صورت استفاده از این نمک‌ها در فرمول‌ها، قطعات فلزی در شرایط سخت مانند کارخانه‌های شیمیایی یا مناطق ساحلی که در معرض آب شور قرار دارند، عمری دو برابر بیشتر از حالت معمولی دارند. برای شرکت‌هایی که با تجهیزات فلزی سروکار دارند، به خصوص در بخش‌های تولیدی که زنگ زدگی می‌تواند مشکلات بزرگی ایجاد کند، استفاده از نمک‌های آمونیوم چهارظرفیه در روش‌های نگهداری و تعمیرات، از نظر صرفه‌جویی در هزینه‌ها و همچنین افزایش قابلیت اطمینان عملیاتی، بسیار منطقی است.

ترکیبات هم‌سازگار با شیمیایی‌های حذف پناه صنعتی

ضدکفها نقش کلیدی در سیستمهای سیال حفاری ایفا میکنند، زیرا به کاهش تشکیل کف کمک میکنند که باعث اختلال در عملکرد تجهیزات و کندی فرآیندها میشود. انتخاب ترکیب مناسب مواد شیمیایی امری بسیار مهم است تا اطمینان حاصل شود که ضدکف به درستی با هرگونه ماده ضدخوردگی که استفاده میشود، هماهنگ عمل میکند و در نهایت کارایی را در عمق بیشتر بهبود میبخشد. چیزی که باعث میشود این دو نوع افزودنی با یکدیگر به خوبی کار کنند، در واقع تکمیل کنندگی یکدیگر در بهبود بازدهی سیال حفاری بدون اینکه از میزان حفاظت در برابر زنگ زدگی و تخریب کاسته شود، میباشد. آزمایشات میدانی که در سکوهای نفتی مختلف انجام شده است نشان میدهد که این راهکارهای ترکیبی معمولاً باعث انجام روانتر عملیات میشوند و در بلندمدت هزینههای کمتری را نیز به همراه دارند، زیرا نیاز به تعمیرات ناشی از مشکلات تخریب فلزی کاهش مییابد.

ثبات‌دهنده‌های گرمایی برای مقاومت در دمای فراگیر

پایدارکننده‌های حرارتی نقش بحرانی در حفاظت از فرمول‌های شیمیایی در برابر آسیب‌های ناشی از قرار گرفتن در معرض گرمای شدید ایفا می‌کنند، که این امر به حفظ عملکرد مناسب بازدارنده‌های خوردگی در طول زمان کمک می‌کند. عامل اصلی در موثر بودن این افزودنی‌ها، توانایی آن‌ها در حفظ ساختار مولکولی بازدارنده‌ها حتی در شرایط سخت است که در آن سایر مواد ممکن است کاملاً تجزیه شوند. علم پشت این موضوع شامل خواص مقاومت حرارتی افزایش یافته است که از فرآیندهای تجزیه شیمیایی جلوگیری می‌کند، زمانی که دماها از محدوده‌های عملیاتی عادی فراتر می‌روند. بر اساس تحلیل‌های اخیر از بازار، واحدهایی که پایدارکننده‌های حرارتی را در برنامه‌های نگهداری خود ادغام کرده‌اند، معمولاً عمر تجهیزات خود را 30 تا 50 درصد بیشتر از واحدهایی که این کار را انجام نمی‌دهند، گزارش می‌دهند. این موضوع برای عملیات‌های صنعتی که در مکان‌هایی مانند پالایشگاه‌ها یا نیروگاه‌ها انجام می‌شوند بسیار اهمیت دارد، زیرا خرابی تجهیزات می‌تواند منجر به توقف‌های گران‌قیمت و خطرات ایمنی شود.

راهکارهای سفارشی شده بازدارنده خوردگی لانزو کِم

مهارکننده دمای پایین F2136: دفاع اسید کلریدریک 90 درجه سانتی‌گرادی

مهارکننده F2136 شرکت لانزو کِم به منظور مقابله با مشکلات خوردگی در سیستم‌های اسید کلریدریک که در دماهای پایین‌تر از 90 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند، توسعه داده شده است. این محصول از طریق تشکیل یک لایه محافظتی روی سطوح فلزی با استفاده از یک ترکیب خاص آمونیوم کواترنری بر پایه پیریدین عمل می‌کند. چیزی که باعث عملکرد خوب آن می‌شود، نحوه عملکرد این فیلم است که از واکنش مستقیم اسید با زیرلایه فلزی جلوگیری می‌کند. آزمایش‌های میدانی که در چندین سایت صنعتی انجام شده است، کاهش نرخ خوردگی را حتی در شرایط کاری سخت، به میزان زیر 20 درصد نشان داده است. مهندسان مجرب کارخانه که از این مهارکننده استفاده کرده‌اند، مزایای واقعی دیگری را نیز گزارش داده‌اند. یک مدیر واحد تولیدی اشاره کرد که از زمان استفاده از این مهارکننده، تعمیرات تجهیزات فرآورشی به میزان قابل توجهی کاهش یافته است، که این امر به معنای صرفه‌جویی در هزینه‌ها و همچنین افزایش عمر دارایی‌های عملیاتی است.

بازدارنده خوردگی در دماهای پایین واکنش خوردگی بین اسید و فلز را مهار می‌کند

F2136 یک معلول‌کننده سال نشانه‌دار پیریدین مرکب است که با جذب جهت‌دار، یک فیلم محافظ حفاظتی روی سطوح فلزی ایجاد می‌کند و واکنش‌های الکترودی بین اسید و فلز را در محیط‌های اسید هیدروکلریک بالا معلول می‌کند و مقاومت عالی علیه فرسایش و کاهش آن را نشان می‌دهد.

مهارکننده دمای بالا F2146: عملکرد چاه‌های عمیق در 160 درجه سانتی‌گراد

در عملیات چاه‌های عمیق، وقتی دما بیش از حد بالا می‌رود، مشکلات واقعی رخ می‌دهد. مهارکننده دمای بالای F2146 شرکت لانزو کِم به‌طور خاص برای این شرایط سخت طراحی شده است و حتی در دماهای اطراف 160 درجه سانتی‌گراد نیز به‌خوبی کار می‌کند. فرمول این ماده شامل نمک‌های آمونیوم چهار ظرفیتی است که با سورفکتانت‌های خاصی ترکیب شده‌اند تا در محلول‌های اسید کلریدریک به‌خوبی پخش شود. این موضوع به معنای حفاظت بهتر از دستگاه‌ها در برابر آسیب و انجام عملیات به‌صورت روان‌تر است. آزمایش‌های واقعی نشان داده‌اند که این محصول زمان توقف تجهیزات را کاهش می‌دهد و هزینه‌های تعمیراتی را صرفه‌جویی می‌کند، چرا که خوردگی را قبل از تبدیل شدن به مشکل بزرگی متوقف می‌کند. برای هر کسی که در چاه‌های عمیق کار می‌کند و دما یک نگرانی مداوم است، F2146 خود را در شرایط واقعی میدانی اثبات کرده است.

بازدارنده خوردگی اسیدزایی با دمای بالا 160 برای اسیدزایی حفاری میدان نفتی

F2146 یک مهارکننده دماهای بالا است که از نمک‌های آمین چهارمی، عوامل سینرژیستیک و جوهرهای رسانه‌ای تشکیل شده است و به طور کارآمد در محیط‌های اسید هیدروکلریک تحت دماهای بالا عمل می‌کند و نیاز به نگهداری مکرر را کاهش می‌دهد.

عامل آزادسازی طولانی‌مدت اسید عضوی F2145: فشرده‌سازی چند یونی ضد فرسودگی

چیزی که F2145 را واقعاً خاص می‌کند، روش خاص آن در مقابله با مشکلات خوردگی چندگانه یونی با استفاده از اسیدهای آلی خاص است. این محصول حاوی ترکیبی از پلیمرهای کامپوزیتی همراه با مواد فعال سطحی است که به آن خواص قابل توجهی در جلوگیری از خوردگی می‌دهد. صحبت از نرخ‌های کارایی بالای 80 درصد و یا حتی بیشتر در بسیاری از موارد است. در مقایسه با سایر محصولات موجود در بازار، F2145 به‌طور مداوم حفاظت بهتری ارائه می‌دهد که نسبت به راه‌حل‌های دیگر دوام بیشتری دارد. تجهیزاتی که با این محلول درمان می‌شوند، عمر بسیار طولانی‌تری دارند و نیاز به تعویض کمتری دارند. صنایعی که در شرایط سخت فعالیت می‌کنند، مانند میدان‌های نفتی و تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، به‌طور گسترده از F2145 استفاده می‌کنند، چرا که این محصول به خوبی از خوردگی ناشی از محیط‌های اسیدی جلوگیری می‌کند. این تأسیسات اغلب در شرایط بسیار سخت کاری عملیات خود را انجام می‌دهند که در آن‌ها تخریب فلزات معمولاً یک مشکل جدی محسوب می‌شود.

عامل آزادسازی پایدار اسید آلی بازدارنده خوردگی می‌تواند از ماتریس فلزی محافظت کند

F2145 با پلیمرهای مرکب و جابجایی‌کننده‌ها فرسایش چند یونی را کاهش می‌دهد و کارایی بالایی در مبارزه با فرسایش دارد که بیش از 80٪ است، مناسب برای کاربردهای میدان نفت و تصفیه آب فاضله.

استراتژی‌های اعمال و رعایت مقررات زیست‌محیطی

تکنیک‌های تزریق در سیستم‌های مایع حفاری

دریافت مهارکننده‌های خوردگی به‌صورت مناسب در عمق چاه به‌شدیدی به تکنیک‌های مناسب تزریق در سیستم‌های گل حفاری بستگی دارد. استفاده از روش‌هایی مانند کار با لوله پیچشی و انجام عملیات تزریق فشاری به مهارکننده‌ها کمک می‌کند تا دقیقاً به جایی که نیاز است برسند، که این امر موجب کاهش هدررفت محصول و افزایش بهره‌وری آنها می‌شود. تزریق هدفمند بهتر از روش‌های قدیمی است، زیرا درمان را دقیقاً در نقاط بحرانی متمرکز می‌کند. این یعنی مقدار کمتری از مواد شیمیایی به‌صورت غیرضروری پخش می‌شود. از دیدگاه محیط زیستی، این موضوع اهمیت زیادی دارد، چرا که مانع ورود مواد شیمیایی به اکوسیستم‌های اطراف می‌شود. با تشدید نظارت‌های مقرراتی در حال حاضر، شرکت‌های نفت و گاز باید مطمئن شوند که برنامه‌های مهارکننده‌های آنها در چارچوب محدوده‌های قانونی باقی می‌مانند. شرکت‌هایی که می‌خواهند به فعالیت‌های خود به‌صورت پایدار ادامه دهند و از جریمه‌های گزاف اجتناب کنند، باید این روش‌های هوشمندانه‌تر تزریق را در تمام عملیات خود به کار بگیرند.

روند نظارت واقع‌بین و فرمولاسیون‌های بیوشناخته‌پذیر

نظارت در زمان واقعی هنگام استفاده از مواد مهارکننده خوردگی امری ضروری شده است، زیرا بازخورد فوری فراهم می‌کند تا بتوان به سرعت تنظیمات لازم را انجام داد و تجهیزات را به‌خوبی مورد بهره‌برداری قرار داد. با جریان داده‌های مداوم، اپراتورهای نیروگاه در واقع از اتفاقات به وقوع پیوسته در سایت اطلاع دارند و دیگر حدس نمی‌زنند، که این امر به آنها کمک می‌کند تا از تجهیزات بهتر محافظت کنند. در همین حال، شاهد این هستیم که شرکت‌های بیشتری به فرمول‌های زیست‌تخریب‌پذیر مواد مهارکننده روی می‌آورند. این محصولات جدید به رعایت مقررات سخت‌گیرانه زیست‌محیطی کمک می‌کنند و خسارات وارد بر اکوسیستم‌ها را کاهش می‌دهند. مطالعات اخیر نشان می‌دهند که گزینه‌های سبز عملکردی همانند مواد سنتی دارند و بدون اینکه اثربخشی آنها کاهش یابد، قابل استفاده هستند. متخصصان صنعت اشاره می‌کنند که این حرکت به سمت پایداری تنها مفید برای سیاره نیست. بسیاری از تولیدکنندگان گزارش می‌دهند که با گذشت زمان و تطبیق فرآیندهای خود با این مواد جدید و دوست‌دار محیط زیست، صرفه‌جویی در هزینه‌ها را تجربه می‌کنند.