Что объединяет нефть с майонезом и зачем при ее добыче используют «незамерзайку»
Зубная паста, жидкость для мытья посуды, стеклоомывайка для автомобиля — все это химические средства. Химические добавки содержатся и в продуктах питания. На нефтепромысле без химии тоже не обойтись. Какие вещества и зачем используют нефтяники, «Энергии+» рассказал эксперт нефтепромысловой химии Восточно-Мессояхского месторождения Матвей Прошутинский.
О «натуральности», майонезе и очистке нефти
Вся жизнь — это химическая реакция, и если знаешь базу, то многие происходящие вокруг процессы перестают пугать и становятся понятными. Некоторые люди почему-то опасаются «химии» и предпочитают окружать себя «натуральным». Однако если погрузиться в тему, то быстро поймешь: одни и те же реакции протекают внутри сепаратора на нефтедобывающем предприятии, на кухне при приготовлении обеда и даже в организме человека.
Нефтепромысловая химия — это направление химии, связанное с производством и применением реагентов в добыче нефти и газа, их подготовке к транспортировке и переработке в топливо, удобрения, пластмассу, компоненты для лекарств и многое другое.
На этикетках пищевых продуктов перечислены эмульгаторы. Это компоненты, которые помогают смешать несмешиваемое — например, масло и воду в составе соусов. Они делают смесь стойкой, чтобы при длительном хранении соус не расслоился. Самый простой пример — майонез: яичный желток в нем является природным эмульгатором.
При добыче нефти мы регулярно используем деэмульгаторы — вещества с противоположным действием. Жидкость, которая добывается из скважины, — это водонефтяная эмульсия. Наша задача — разделить нефть, воду и другие примеси, чтобы получить чистый, готовый к транспортировке продукт. Добиться этого непросто: частицы воды и нефти в составе эмульсии очень мелкие. Дать жидкости отстояться, чтобы более тяжелая в сравнении с нефтью вода опустилась под действием гравитации, недостаточно. Особенно если разница в плотности воды и нефти невелика — это характерно для битуминозной нефти, добываемой в Арктике на Восточно-Мессояхском месторождении.
Добытая из скважины эмульсия поступает на центральный пункт сбора нефти, проходит несколько этапов сепарации, в том числе с предварительным нагревом, и накапливается в резервуарах. Для качественного и быстрого разделения эмульсии мы применяем химреагенты. Деэмульгаторы разрушают границы, отделяющие нефть и воду друг от друга, позволяя каплям сливаться в более крупные. После этого воду собирают и отделяют, получая обезвоженную нефть.
Обезвоженная и очищенная от примесей нефть поступает в нефтепровод. Воду мы закачиваем обратно в нефтеносный пласт, чтобы с ее помощью вытеснить нефть в соседние добывающие скважины.
О «горючем льде» и незамерзайке
При добыче нефти мы сталкиваемся с гидратами. Они представляют собой структуру из молекул газа (например, метана) и воды. Визуально гидраты похожи на лед, но при высоком давлении могут существовать при температурах выше нуля. Как раз такое давление в скважинах и трубопроводах. Гидраты могут закупорить трубопровод. Для борьбы с ними мы применяем вещества, которые предотвращают замерзание, — ингибиторы гидратообразования: спирты, гликоли. Они взаимодействуют с молекулами воды, не давая им участвовать в образовании гидратных структур.
«Химию» с похожими действием и составом знает каждый автомобилист — это незамерзайка, которую зимой заливают в бачок стеклоомывателя машины. В ее составе есть изопропиловый спирт и этиленгликоль. Стеклоомывающая жидкость помогает справиться с обледенением: если побрызгать ее на лобовое стекло, иней начнет таять, несмотря на мороз. Наши реагенты тоже растворяют гидратные пробки, а не только предотвращают их образование.
О накипи в чайнике и в фильтре насоса
Процесс, аналогию с которым можно найти на каждой кухне, — отложение солей под воздействием высокой температуры. Накипь в чайнике — это отложение солей, присутствующих в воде.
На одной из стадий подготовки эмульсию нагревают. На фильтрах насосов, которые закачивают горячую воду обратно в пласт, образуются твердые отложения солей — например, карбоната кальция. Чтобы этого не происходило, перед нагревом эмульсии мы добавляем ингибиторы солеотложения. Реагенты на молекулярном уровне не дают кристаллам солей расти и образовывать твердые структуры.
Дома ингибиторы солеотложения применять не стоит: лишние примеси в питьевой воде ни к чему. Зато можно заменить реагенты лимонной кислотой — прокипятить ее в чайнике и растворить накипь. Правда, с точки зрения химии это другой процесс — растворение. В отличие от ингибиторов растворители не предотвращают проблему, а борются с возникшей.
Об отличиях промысловой химии от бытовой
Чем же тогда отличается химия нефтедобычи от химии в быту? Вещества и составы, которые продаются в супермаркетах, соответствуют высоким требованиям к безопасности, ведь они предназначены для пользователей без специальных знаний. Достаточно применить бытовую химию согласно инструкции, чтобы получить результат.
Реагенты на нефтепромысле требуют больше знаний от пользователей. Их применение регламентируется стандартами. На каждый реагент оформляются разрешительная документация, паспорт безопасности, технические условия, сертификаты соответствия. Перед применением вещество проходит несколько этапов контроля качества.
Перед приобретением и использованием реагентов на промысле важно правильно подобрать химию. В России много уникальных месторождений с особыми условиями, которые требуют адресного подбора эффективных реагентов и даже разработки специальных рецептур.
