Қай H2S меркаптан тазартқышы жоғары H₂S мөлшері бар мұнай құдықтарында күкірттің алынуын шешеді?

Дәстүрлі H₂S меркаптан тазартқыштары жоғары қысымды және жоғары температурадағы мұнай құдықтарында неге тиімсіз болады?

Жылулық деградация және кері өзгеріс: Триазиндер 120°C-тан жоғары температурада әсерін қалай жоғалтады?

Саланың өндірістік процестерден сутегі сульфидін алып тастау үшін триазин негізіндегі скавенджерлерге қатты сүйенуі байқалады. Бұл материалдар шамамен 120 °C (бұл шамамен 248 °F) температурадан жоғары температураға ұшыраған кезде ыдырай бастайды. Мұның салдарынан олар өзінің алдыңғы әсерін жояды да, барлық ұстап алынған сутегі сульфидін қайтадан жүйеге шығарады. Орташа температурасы шамамен 150 °C (немесе шамамен 302 °F) болатын жоғары қысымды және жоғары температурада жұмыс істейтін құдықтарда бұл скавенджерлер бірнеше сағат ішінде өз тиімділігінің жетпіс пайызынан астамын жоғалтады. Қысым да жағдайды нашарлатады, қайталанатын ластану циклдарына әкеледі, бұл құрылғылардың зақымдануына және жұмысшылардың қауіпке ұшырауына себеп болады. Триазиндердің басқа жүйелермен салыстырғандағы ең проблемалық жағы — олардың қолданылуынан кейін тұрақты қатты қалдық өнімдері пайда болады, олар ағыс желілерін бітелтеді. Бұл мәселе операцияларда қолайсыз кешігулерге әкеледі. Сахада жиналған деректер бұл бітелулердің геотермалды жобалар мен жоғары қысымды және жоғары температурада жұмыс істейтін жобаларда тоқтату шығындарын шамамен қырық екі пайызға арттыратынын көрсетеді.

Төмен pH-ті мұнай және меркаптандардың басымдығы: Стандартты шағын заттардың химиясындағы селективтілік аралығы

PH-тің 5,5-тен төмен болуы қышқылды мұнай қалыпты шағын заттардың әсерін сутегі иондарының реакциялық орындарға қатысуы арқылы бұзады: сутегі иондары меркаптандарға қарағанда реакциялық орындарға қатысуға басымдық береді, бұл күкірттің ұстап алу әсерін айтарлықтай төмендетеді. Осы жағдайларда:

• Сульфидті қорларда меркаптан концентрациялары H₂S-ке қарағанда 3–5 есе тез өседі
• Стандартты құрамдар H₂S-ке қарағанда меркаптанға 15:1 селективтілік бейімділігін көрсетеді
• Карбонатты қорларда кездесетін 5000 ppm-нен асатын жалпы күкірт жүктемесі реакциялық орындарды күндер ішінде қанықтырады

Сараптамалық деректер дәлелдейді: традициялық химиялық құрамдар төмен pH-ті ортада меркаптандардың 40%-дан аз бөлігін, ал бейтарап мұнайда — 85%-ын жояды. Бұл тиімсіздік инъекциялау жиілігі мен химиялық зат көлемін тұрақсыз деңгейге дейін көтеруге мәжбүрлейді, нәтижесінде құны да, экологиялық қаупі де артады.

Жетілдірілген H₂S және меркаптан шағын заттарының химиясы: оксазолидиндер, мұнайға дисперсияланатын құрамдар және ЖБҚТ-қа төзімді аддукттар

Оксазолидин механизмі: Ковалентті, рН-тұрақты меркаптан тұздарын байланыстыру H₂S регенерациясынсыз

Триазиндермен басты проблема — олар меркаптандармен тұрақты байланыс құрмайды, сондықтан реверсиялық құбылыстар пайда болады. Оксазолидиндер бұл мәселені орнықты ковалентті байланыстар құру арқылы шешеді. Бұл қосылыстарды ерекшелейтін не? Олар pH-ы 4-тен 10-ға дейінгі кең диапазонда тұрақты қалады және шамамен 180 °C-қа дейінгі үздіксіз жылу әсеріне төзімді. Сондықтан көптеген операторлар оларды қышқылды қойнаулықтар немесе жоғары қысым мен жоғары температура (ЖҚЖТ) жағдайлары сияқты қатал орталарда қолдануды ұсынады, өйткені стандартты химиялық өңдеу әдістері мұндай жағдайларда нәтиже бермейді. Дәстүрлі заттарға қарағандағы тағы бір артықшылығы — олар судың орнына мұнаймен жақсы араласады. Бұл олардың уақыт өте келе бөлінбей немесе шөкпей, гидрокарбондық жүйелер бойынша біркелкі таралуын қамтамасыз етеді. Нәтижесінде күкірт қосылыстары осы күшті химиялық байланыстар арқылы тұрақты түрде «құлыпталады», сондықтан кейінгі өңдеу операцияларында мүмкін болатын ластану проблемалары азаяды.

PRO3®HT және PROM® қораптары бойынша дәлелдемелер: Мексика шығанағының жоғары қысымды және жоғары температурадағы (HPHT) скважиналарында өрісте тексерілген өнімділік

Мексика шығысындағы жоғары қысымды/жоғары температурадағы скважиналарда өткізілген сынақтар PRO3®HT және PROM® құрамдарының күкірттің 98%-ға жуығын алып тастауын көрсетті. Осы арнайы мұнайға ерігіш сорғыштар оксазолидин химиясына негізделген және экстремалды тереңдіктегі жағдайлармен баса алу үшін арнайы әзірленген. Ерекше назар аударғансыз, бұл өнімдер өңдеуден кейін 90 күннен аса уақыт бойы өндірістік сұйықтықтарда сутегі күкіртінің деңгейін 5 миллионнан бір бөліктен (ppm) төмен ұстап тұрды, бұл 15 000 psi-дан жоғары қысым мен 150 °C-тан жоғары температура жағдайларында да орын алды. 2023 жылғы «Offshore Technology Report» журналында жарияланған соңғы зерттеуге сәйкес, бұл құрамдар меркаптандарды алып тастауда дәстүрлі триазин негізіндегі өнімдерге қарағанда дозалау нормалары бірдей болған кезде үш есе тиімдірек болды. Бұл қазіргі заманғы әдістердің көбісі меркаптандар құрамы бойынша химиялық профилі доминантты болатын қойнаулықтармен жұмыс істеген кезде селективтілік мәселелеріне ұшырайды, сондықтан бұл маңызды жетістік болып табылады.

Дұрыс H₂S меркаптан тазартқышты таңдау: молекулалық дизайнды қойма жағдайларына сәйкестендіру

Тазартқышты таңдау кезінде молекулалық дизайн үш қоймаға тән айнымалыларға — температура режиміне, сұйықтықтың pH деңгейіне және H₂S пен меркаптандардың салыстырмалы мөлшеріне сәйкес келуі тиіс. «Бір өлшемі барлығына сай» тәсілдері химиялық шығындарды, операциялық қауп-қатерлерді және нормаларға сәйкессіздікке ұшырау қаупін арттырады.

Температура шектері мен термиялық тұрақтылық шектеулері

Стандартты триазин қосылыстары температура шамамен 120 градус Цельсийден жоғары көтерілген кезде тез ыдырайды. Бұл жағдайда жиі сутегі сульфидінің кері қайтуына әкеледі және бұрғылау операцияларында ағыс қамтамасыз ету мәселелері туындайды. Осы температура шегінен жоғары жұмыс істеген кезде сорғыштардың тиімділігін сақтау әсіресе қазіргі кезде барынша кең таралып келе жатқан жоғары қысымды жоғары температурадағы (ЖҚЖТ) скважиналық орталарда өте қиын болады. Қолайлы жағдайда, оксазолидин қосылыстары сияқты жаңа шешімдер мен арнайы әзірленген ЖҚЖТ-тің ыстық шарттарында тұрақты аддукттар ұзақ уақыт бойы ыдырамай, әсерлі қалады. Бұл заттар құрылымдарын сақтайды және 150 градус Цельсийден жоғары температурада да тиімді реакцияға түседі. Нәтижесінде ұзақ мерзімді өңдеулер мен кеңейтілген операциялар бойынша сенімді процестер қамтамасыз етіледі, сонымен қатар ыдырау кезінде улы қалдықтар пайда болмайды.

pH-ге тәуелді реакциялық қабілеттің оптимизациясы

Сілтілік белсендірілген сорбенттердің тиімділігі pH 5,5-тен төмендеген кезде резко төмендейді, себебі протондар олардың қызметіне араласады. Келесі болатын нәрсе — бұл тек қарапайым түзу төмендеу емес; әрі қарай қышқыл деңгейі артқан сайын олардың тиімділігі сызықтық емес тәсілмен төмендейді. Алайда, оксазолидиндер сияқты ковалентті байланыс құратын заттар pH-тағы өзгерістерден тәуелсіз жұмыс істейді. Бұл қосылыстар қышқылды мұнай, бейтарап мұнай немесе тіпті сілтілі мұнай өңдеу кезінде меркаптандарды тұрақты түрде байқайды. Олардың қосымша pH реттеуіне қажеттілігі жоқ болғандықтан, операторлар уақыт пен ақшаны үнемдейді. pH бақылауы үшін қосымша химиялық реагенттерді қоймада сақтау қажеті жоқ, сонымен қатар өңдеу зауыттарында үнемі реттеулер жасау нәтижесінде пайда болатын коррозия мәселелерін басқару да жеңілдейді.

Меркаптан/Н₂S қатынасының динамикасы

Меркаптандар жиі биологиялық белсенді немесе ескі карбонатты қойнаулықтарда табылатын күкірт қосылыстарының 60%-дан астамын құрайды. Сутегі сульфидіне ғана арналған дәстүрлі шағын заттар осы шарттарға ұшырағанда өзінің реакциялық қуатының жартысынан астамын жоғалтады. Меркаптандарға нақты бағытталған жаңа химиялық құрамдар сол мөлшерде өнім қолданғанда жақсы нәтижелерге қол жеткізеді, жұмыс істеу кезінде аз шаң-тозаң түзеді және өңдеу аралығын ұзартады. Сала деректері бұл мамандандырылған құрамдар химиялық реагенттердің пайдаланылуын шамамен 45% қысқартуға қабілетті екенін көрсетеді; сонымен қатар, олар көптеген өндірістердің қиындығын туғызатын тәттісіз иістерді бақылау мен жабдықтардың коррозиялануын болдырмауда да тиімдірек жұмыс істейді.