چگونه کیفیت افزودنی میدان نفت را آزمایش کنیم؟

معیارهای کلیدی عملکرد برای ارزیابی کیفیت افزودنی میدان نفت

شاخص های کیفیت اساسی برای اثربخشی افزودنی میدان نفت

برای اینکه افزودنی های نفتی به درستی کار کنند، باید در شرایط شدید ثبات حرارتی را حفظ کنند و همچنین قادر به خنثی کردن اسیدهای موجود و حفظ ذخایر پایه های خود در طول زمان باشند. استانداردهای صنعتی مانند ASTM D943 و D2272 آزمایش می کنند که این محصولات در هنگام افزایش دمای بالای 200 درجه فارنهایت (حدود 93 درجه سانتیگراد) به چه میزان در برابر اکسید شدن مقاومت می کنند. این آزمایش واقعا مهم است چون بسیاری از افزودنی ها در معرض گرما شدید در سوراخ پایین قرار می گیرند. در هنگام بررسی معیارهای عملکرد، افزودنی هایی که تعداد کل اسید (TAN) خود را در زیر 0.5 میلی گرم KOH در هر گرم مطابق ASTM D664 پس از تحمل 1000 ساعت استرس حرارتی حفظ می کنند، برای اکثر برنامه ها به اندازه کافی دوام دارند. آزمایشات ذخیره پایه ای که در ASTM D2896 مشخص شده است به ما می گوید که آیا یک افزودنی توانایی کافی برای مقابله با آن محصولات جانبی اسیدی آزاردهنده دارد که در طول کار ایجاد می شود، که به جلوگیری از مشکلات خوردگی لوله گران قیمت کمک می کند که می تواند عملیات را به طور غیر منتظره متوقف کند.

ارزیابی لزوم، ثبات و سازگاری در افزودنی های نفت

کنترل واسکوسیت در شرایط فشار بالا افزودنی های با عملکرد بالا را از جایگزین های پایین جدا می کند. آزمایشات ASTM D2983 نشان می دهد که چگونه افزودنی ها نرخ جریان مطلوب را در مایعات شکستگی حفظ می کنند، با انحراف بیش از 15٪ نقص های فرمولاسیون سیگنال. ارزیابی سازگاری شامل:

• تعامل مواد روغن با مهر : افزودنی ها نباید استالومرها را در تجهیزات سر چاه تخریب کنند.
• پایداری شیمیایی : جداسازی فاز یا بارندگی در شرایط استاتیک 48 ساعته، 20 درصد از افزودنی ها را در غربالگری های اولیه از بین می برد.

پروتکل های تست استاندارد برای ارزیابی قابل اعتماد افزودنی میدان نفت

استانداردهای مانند API 13A و ISO 13503-5 قوانین را برای چگونگی آزمایش افزودنی ها تعیین می کنند، اساساً اطمینان حاصل می کنند که آنچه در تئوری کار می کند در واقع در شرایط دنیای واقعی دوام می آورد. تحقیقات سال گذشته نشان داد که یک چیز جالب هم هست. وقتی مواد افزودنی از این آزمایشات عبور می کنند، حتی بعد از یک ماه در آب شور، تقریباً 95 درصد از ضخامت اصلی خود را حفظ می کنند. آزمایشگاه های شخص ثالث واقعا چه کاری انجام می دهند؟ خب، آنها شرایط مصنوعی مشابهی را در اعماق زمین ایجاد می کنند، و نمونه ها را با فشارهای به 10 هزار پوند در هر اینچ مربع می رسند در حالی که آنها را به حدود 300 درجه فارنهایت گرم می کنند. این روش دقیق، در مقایسه با حدس زدن بر اساس روش های آزمایش کمتر دقیق، شکست تجهیزات در عملیات حفاری واقعی را حدود ۴۰ درصد کاهش می دهد.

روش های آزمایش آزمایشگاهی برای عملکرد افزودنی میدان نفت

تجزیه و تحلیل رئولوژیکی برای اندازه گیری رفتار جریان افزودنی های میدان نفت

وقتی به رئولوژی نگاه می کنیم، اساسا می خواهیم بدانیم که افزودنی های مختلف چگونه بر ضخامت (سفتی) مایعات و پاسخ آنها به استرس برش در طول عملیات واقعی تأثیر می گذارد. ویسکومترهای مدرن می توانند شرایط فشاری شدید را که در سوراخ پایین می بینیم بازسازی کنند، و به ما اجازه می دهند دقیقاً میزان مقاومت جریان را اندازه گیری کنیم. این خیلی مهم است چون اگر مایع حفاری شروع به فرو رفتن کند، باعث انواع مشکلات می شود. به نظر می رسد که محدوده ایده آل برای اکثر برنامه ها در حدود 35 تا 65 سانتیپوز در هنگام آزمایش در سرعت برش نزدیک به 511 در ثانیه است. نگه داشتن این پنجره به شما کمک می کند تا سنگ های قطع شده را به طور موثر از چاه خارج کنید بدون اینکه پمپ ها خیلی سریع از کار بروند. اما تحقیقات اخیر سال گذشته چیزی جالب نشان داد: وقتی مواد نانویی را در برابر افزودنی های پلیمری معمولی آزمایش کردند، مواد نانویی حتی در شرایط فشار بسیار شدید، نسبت به 28 درصد بهتر در خصوصیت های لزوم خود باقی ماندند.

آزمایش ثبات حرارتی در شرایط شبیه سازی شده حفره

در محیط آزمایشگاه، اتاق های اتوکلاو معمولاً برای ایجاد شرایط مشابهی مانند آن هایی که در مخازن شیل عمیق یافت می شوند، استفاده می شود، درجه حرارت به 350 درجه فارنهایت (حدود 177 سانتیگراد) و سطوح فشار که می توانند از 10,000 پوند در هر اینچ مربع فراتر روند. برای اینکه یک افزودنی در چارچوب استانداردهای صنعت قابل قبول باشد، باید حداقل تجزیه را نشان دهد، به طور خاص کمتر از 5٪ تجزیه در هنگام آزمایش در طول سه روز در این شرایط زمین گرمایی شبیه سازی شده. یک مطالعه اخیر که در ژورنال تولید تمیزتر در سال 2022 منتشر شد، به این موضوع نگاه کرد. این تحقیق نشان داد که افزودنی هایی که با ذرات سیلیس تقویت شده اند، حدود 94 درصد از خواص حرارتی اصلی خود را حتی پس از 500 ساعت در معرض حدود 302 درجه فارنهایت (که تقریبا 150 درجه سانتیگراد است) حفظ می کنند. این در واقع بسیار قابل توجه است در مقایسه با جایگزین های سنتی، آنها را تقریباً 19 درصد از لحاظ عملکرد شکست می دهد.

مطالعه موردی: ارزیابی عملکرد یک افزودنی میدان نفت در شبیه سازی مخازن شیل

محققان بررسی کردند که چگونه یک نوع جدید کاهش دهنده اصطکاک بر هدایت شکستگی از طریق آزمایش هسته شیل مصنوعی تأثیر می گذارد. وقتی این افزودنی فقط 2 درصد استفاده شود فشار اصطکاک را تقریبا 40 درصد کاهش می دهد. جالب اینه که هنوز حدود ۸۹ درصد از نفوذ بسته ی اصلی را حفظ کرده، که در واقع نشان دهنده ی یک جهش 22 نقطه ای در مقایسه با نسخه های قدیمی تر این محصولات است. خبر خوب هم به اونجا ختم نشده آزمايش هاي ميداني واقعي که در درون تشكيلات شايل ولفكامپ انجام شد، آنچه در محیط هاي کنترل شده دیده شده را پشتيبان مي كند. چاه هایی که با این فرمول جدید درمان شده اند عملکرد قابل توجهی بهتر را نشان دادند، با تولید 14٪ بیشتر در 90 روز در مقایسه با چاه های نزدیک که به افزودنی های سنتی متکی بودند.

اعتباربخشی در زمینه و نظارت بر عملکرد در دنیای واقعی

آزمایش آزمایشی افزودنی های میدان نفت در محیط های حفاری فعال

آزمایش های آزمایشی کنترل شده در چاه های عملیاتی نشان می دهد که چگونه افزودنی های میدان نفت تحت فشار واقعی، دمای و پویایی مایعات عمل می کنند. داده های اخیر نشان می دهد که افزودنی هایی که در تشکیلات شیل آزمایش شده اند، طول عمر حفاری را 18٪ بهبود بخشیده و در عین حال از دست دادن مایع را 22٪ در مقایسه با شبیه سازی های آزمایشگاهی کاهش می دهد (SPE Drilling & Completion 2023).

اپراتورها سنسورهای پایین سوراخ و اندازه گیری جریان سطح را برای ضبط تغییرات لزوم در زمان واقعی و سازگاری با مایعات مخزن بومی در طول این آزمایشات ادغام می کنند.

نظارت بر بهره وری بلند مدت در چاه های تولید

نظارت پس از استفاده، عملکرد افزودنی میدان نفت را در طول چرخه های تولید 12 تا 24 ماه پیگیری می کند. تجزیه و تحلیل سال 2024 از 47 چاه نشان داد که افزودنی ها 89 درصد از ظرفیت کاهش اصطکاک اولیه خود را پس از 18 ماه استفاده مداوم حفظ می کنند. اپراتورها نمونه گیری ماهانه مایعات را با فشار سنجهای فعال شده توسط اینترنت اشیاء برای تشخیص الگوهای تخریب ترکیب می کنند، که برنامه های پیش بینی شده ای را برای تکمیل مجدد فراهم می کند که از توقف چاه تا 34٪ جلوگیری می کند.

انطباق با استانداردهای صنعت و صدور گواهینامه توسط شخص ثالث

رعایت الزامات API و ISO برای کیفیت افزودنی های میدان نفت

برای اینکه افزودنی های میدان نفتی در عملیات های شکستگی مناسب کار کنند، باید هم با استانداردهای API Spec 19D برای مواد شکستگی هیدرولیکی و هم با سیستم های مدیریت کیفیت ISO 9001 مطابقت داشته باشند. اين مطمئن مي شه که اين محصولات ميتونن با هر چيزي که مادر طبيعت بهشون ميده کنار بيارن. مشخصات اساساً بررسی می کنند که آیا مواد شیمیایی در فشار های فوق العاده بالای ۱۵۰۰۰ psi و دمای بالای ۳۰۰ درجه فارنهایت (حدود ۱۴۹ درجه سانتیگراد) پایدار هستند. بدون این ثبات، چاه ها آسیب می بینند که هیچ کس نمی خواهد. با نگاه به داده های گزارشات مایعات حفاری در سال 2023، شرکت های گواهینامه ایزو 9001 به نظر می رسد تغییرات تولید را حدود 22٪ در مقایسه با شرکت هایی که گواهینامه ندارند کاهش می دهند. واقعاً منطقی است - کیفیت ثابت مهم است وقتی با چنین محیط های سخت زیرزمینی برخورد می کنیم.

فرآیند صدور گواهینامه توسط شخص ثالث برای تولید کنندگان افزودنی های میدان نفت

بررسی مستقل از طریق سازمان های صدور گواهینامه معتبر با استاندارد ISO 17065، عملکرد افزونه را تحت فشار های شبیه سازی شده مخزن ارزیابی می کند. این فرآیند شامل:

• آزمایش سازگاری شیمیایی با مایعات تشکیل
• تجزیه و تحلیل تخریب حرارتی طولانی مدت
• ارزیابی تاثیرات زیست محیطی

گواهینامه شخص ثالث خطر شکست پمپ را در محیط های با نمک بالا 34٪ کاهش می دهد، همانطور که در مطالعات موردی استخراج شیل 2024 نشان داده شده است. بازرسی های سالانه گواهینامه اطمینان از انطباق مداوم با پروتکل های در حال تکامل صنعت مانند API RP 19B برای آزمایش پروپانت را فراهم می کند.

‫سوالات متداول‬

شاخص های کیفیت اساسی برای افزودنی های نفتی چیست؟ شاخص های کیفیت اساسی شامل ثبات حرارتی، مقاومت در برابر اکسیداسیون، خنثی سازی اسید و حفظ ذخایر پایه است.

چگونه پروتکل های تست استاندارد ارزیابی قابل اعتماد افزودنی های میدان نفت را تضمین می کنند؟ آنها شرایطی را ایجاد می کنند که سناریوهای دنیای واقعی را تکرار می کنند و کیفیت ثابت را از طریق روش های آزمایش دقیق مانند API 13A و ISO 13503-5 تضمین می کنند.

تجزیه و تحلیل رئولوژیکی در زمینه افزودنی های میدان نفت چیست؟ این روش رفتار جریان مواد افزودنی را در شرایط شدید اندازه گیری می کند تا تاثیر آن بر لزوم و اثربخشی در عملیات تعیین شود.

چرا رعایت API و ISO برای افزودنی های میدان نفت مهم است؟ انطباق تضمین می کند که افزودنی ها می توانند به فشار و دمای بالا مقاومت کنند و از آسیب به چاه ها و عملیات جلوگیری کنند.