Poliakrilamidaren aplikazioa petrolio-industrian

Poliakrilamida (PAM), polimero polifazetikoa, sendo finkatu du bere garrantzia petrolio-industrian. Bere pisu molekular altuak, aldaera anioniko, katioiko eta ez-ionikoetan egokitzeko gaitasunarekin konbinatuta, propietate bereziak ematen dizkio. Ezaugarri hauek PAM ezinbestekoa bihurtzen dute petrolio-eremuko operazioen espektro guztietan, eta nabarmen laguntzen dute petrolioa hobetzen, zulatzeko fluidoen errendimendu optimizatu eta uraren tratamendu eraginkorra.

1. Petrolioaren berreskurapen hobetua (EOR)​

1.1 Polimeroen uholdearen mekanismoa

Petrolioaren erauzketa maximizatzeko asmoz, poliakrilamidaz egindako polimeroen uholdea oso onartutako teknika gisa agertu da. Prozesu honetan PAM-en funtzio nagusia injektatutako uraren biskositatea areagotzea da. Urtegiaren eszenatoki tipiko batean, PAMrik gabeko ura injektatzen denean, bere biskositate nahiko baxuak iragazkortasun handiko guneetatik azkar isurtzen du. Ikerketek adierazten dute injektatutako uraren % 70ak iragazkortasun baxuko eskualdeak saihestu ditzakeela, non petrolio kopuru handi bat harrapatuta geratzen den. Hala ere, PAM sartzen denean, soluzio likatsu bat osatzen du. Kate luzeko polimero molekulak korapilatzen dira, fluxuarekiko erresistentzia handituz. Horrek injektatutako ura iragazkortasun baxuko guneetara bideratzera behartzen du. Laborategiko ikerketek frogatu dute desbideratze honek petrolioaren berreskurapena % 15 - 20 arte handitzea ekar dezakeela urak PAM gabe uholdeekin alderatuta.

[Txertatu 1. irudia hemen: urtegi batean PAM duen eta gabe uraren emaria erakusten duen diagrama eskematikoa. Ezkerreko zatiak PAMrik gabeko iragazkortasun handiko kanaletatik igarotzen den ura erakusten du, eta eskuineko zatiak PAMrekin uraren banaketa uniformeagoa erakusten du iragazkortasun handiko zein baxuko guneetan.]​

1.2 Mugikortasunaren kontrola

PAMek ezinbestekoa du mugikortasunaren kontrolan, ezinbestekoa baita petrolioaren desplazamendu eraginkorra lortzeko. Mugikortasun-ratioa (M), desplazatzen den fluidoaren (injektatutako ura) eta desplazatutako fluidoaren (olioaren) mugikortasunaren arteko erlazioa bezala definitua da, funtsezko parametroa. Mugikortasun-ratio altua sarritan hatzamarratzea eragiten du, non injektatutako urak hatz gisako kanalak sortzen ditu olioan zehar, eta desplazamendu-eraginkortasun eskasa dakar. Injektatutako uraren biskositatea handituz, PAMek mugikortasun ratioa murrizten du. Adibidez, olioaren mugikortasuna μo/ko bada (non μo olioaren biskositatea den eta ko olioarekiko iragazkortasuna) eta injektatutako uraren mugikortasuna μw/kw bada (non μw uraren biskositatea eta kw urarekiko iragazkortasuna den), PAM gehitzeak μw hainbat aldiz handitu dezake. Eremuko aplikazioek frogatu dute mugikortasun-ratioa murrizteak miaketa-eraginkortasuna % 25-30ean hobetu dezakeela, petrolioaren desplazamendu egonkorrago eta eraginkorragoa bermatuz.

1.1 Polimeroen uholdea

Polimeroen uholdea EOR teknika oso onartua da, eta akrilamida polimeroak dira prozesu honen muina. Polimeroen uholdeetan, ur-disolbagarriak diren akrilamida polimeroak olio-biltegira injektatzen dira urarekin batera. Polimero hauek injektatutako uraren biskositatea handitzen dute, eta horrela miaketa-eraginkortasuna hobetzen dute. Urtegiak zenbat eta likatsuagoak diren urak gainezka egiten duen heinean, arroka formazio porotsuetan harrapatutako petrolioa hobeto desplazatu dezake. Akrilamida-polimeroen kate luzeko izaerari esker, ur molekulen artean korapilatzen dira, urak petrolioa ekoizpen-putzuetara bultzatzeko duen gaitasuna areagotuz. Horren ondorioz, petrolioa berreskuratzeko tasak handitu egiten dira, akrilamida-polimeroak aktibo baliotsu bihurtuz EOR eragiketetan.

1.2 Mugikortasunaren kontrola

Akrilamidan oinarritutako polimeroek ere funtsezko zeregina dute mugikortasunaren kontrolean EORn. Urtegi heterogeneoetan, injektatutako fluidoa iragazkortasun handiko guneetan zehar kanalizatzeko joera dago, eta iragazkortasun baxuko eskualdeetan petrolio-kopuru nabarmena utziz. Injektatutako fluidoaren biskositatea akrilamida polimeroen bidez egokituz, injektatutako fluidoaren eta olioaren arteko mugikortasun-erlazioa optimizatu daiteke. Horrek injektatutako fluidoaren banaketa uniformeagoa bermatzen du urtegi osoan zehar, olioaren desplazamenduaren eraginkortasun orokorra hobetuz. Esate baterako, gurutzatutako akrilamida polimeroak portaera erreologiko espezifiko bat izateko diseina daitezke, eta horrek injektatutako fluidoaren fluxua urtegiaren eremu ez hain irisgarrietara desbideratzen laguntzen du.

2.Drilling Fluid Gehigarria

​

2.1 Biskositatea eta Erreologia Kontrola

Zulaketa-eragiketetan, zulatzeko fluidoaren biskositate eta erreologia egokia mantentzea oso garrantzitsua da. Poliakrilamida biskosifikatzaile eraginkor gisa balio du. Zulatzeko fluido-sistema batean, PAM molekulek partikula solidoekin elkarreragiten dute, hala nola buztinekin. PAM-en kate luzeko egitura buztin-partikulen gainazalean xurgatzen da, haien artean zubi eginez. PAM kateen partikulen agregazio honek zulaketa-fluidoaren biskositatea nabarmen handitzen du. Biskositate egokia behar da, normalean 30 - 60 zentipoise bitartekoa zulaketa-eragiketa gehienetarako, ebakinak gainazalera eraginkortasunez eramateko. Gainera, putzuaren kolapsoa saihesten laguntzen du presio hidrostatiko nahikoa emanez eta fluidoen galera kontrolatzen du

[Txertatu 2. irudia hemen: zulaketa fluidoan buztinezko partikulekin elkarreraginean dagoen PAMaren ikuspegi mikroskopikoa. PAM kateak buztin-partikula ugari lotzen erakusten dira, fluidoaren biskositate orokorra handituz.]​

2.2 Fluido-galeren kontrola

Formazio iragazkorren bidez zulatzean, zulaketa-fluidoa formazioan sartu daiteke, eta putzu-zuloan presio hidrostatikoa murriztea eta eraketa-kalteak eragin ditzake. PAM-ek iragazki-tarta bat osatzen du putzuaren horman. PAM anionikoak, bereziki, eraketan kargatutako gainazal positiboekin elkarreragiten du. Iragazki tarta honek hesi gisa jokatzen du, fluido-galera murrizten du. Ikerketek frogatu dute PAM erabiltzeak fluido-galera % 50 - 60 arte murrizten duela, zundaketaren eta formazioaren osotasuna bermatuz.

3.Uren tratamendua petrolio-eremuetan

​

3.1 Solido esekien flokulazioa

Petrolio-eremuko ekoiztutako urak solido esekiak izan ohi ditu, harea, limoa eta olio-tantak barne. Poliakrilamida malutatzaile gisa funtzionatzen du. PAM molekulen kargatutako taldeek esekitako partikulen gainazaleko kargarekin elkarreragiten dute. PAM katioikoak, adibidez, negatiboki kargatutako solido esekiak erakartzen ditu. 3. Irudian ikusten den bezala, polimero-kateek partikula anitzen arteko zubia egiten dute, eta floku handiagoetan elkartzen dira. Orduan, floku hauek uretatik errazago bereiz daitezke sedimentazio edo iragazketa prozesuen bidez. Flokulazioan PAM erabiltzeak solido esekien bereizketa-eraginkortasuna % 70-80 handitu dezake.

[Txertatu 3. irudia hemen: PAM-ek ekoitzitako petrolio-eremuko solido esekien maluketa-prozesua erakusten duen diagrama bat. Esekitako partikula txikiak floku handiagoetan biltzen dira PAM-en eraginez.]​

3.2 Olioa - Ur-emultsioak deshidratatzea

Petrolio-uraren emultsioak dira nagusi petrolio-eremuko operazioetan. PAMek emultsio hauek hautsi ditzake eta ureztaketa erraztu. Polimeroak olio-ura interfazean xurgatzen du, emultsioaren egonkortasuna eten egiten du. Interfazial tentsioa aldatuz eta ur tanten koaleszentzia sustatuz, PAMek ur-fasea olio-fasea bereizten laguntzen du. Bereizketa hori funtsezkoa da ekoitzitako ura behar bezala tratatzeko eta ezabatzeko eta petrolioaren osagai baliotsuak berreskuratzeko.

Ondorioa

Poliakrilamidak petrolio-industrian dituen aplikazioak askotarikoak eta zabalak dira. Petrolioaren berreskurapena hobetzetik zulaketaren funtzionamendu ona eta uraren tratamendu eraginkorra bermatzera, ezinbesteko produktu kimiko bihurtu da. Petrolioaren industriak erauzketa-metodo eraginkorragoak eta iraunkorragoak aztertzen jarraitzen duen heinean, poliakrilamida aplikazioen garapena eta optimizazioa ikerketaren eta berrikuntzaren abangoardian jarraituko du, zalantzarik gabe.