آیا می‌دانستید نیتروژن نقش کلیدی در پالایشگاه‌ها و فرآیندهای حفاری دارد؟ استفاده هدفمند از نیتروژن، بهینه‌سازی فرایند تولید نیتروژن در پالایشگاه‌ها، حفظ تجهیزات و انجام صحیح فرآیندهای حفاری را تضمین می‌نماید. همین ویژگی‌ها آن را به یکی از اجزای حیاتی صنعت نفت و گاز تبدیل کرده است. برای آشنایی بیشتر در مورد نقش این گاز در فرایند های حفاری و پالایش همراه ما باشید.
مزایای گاز نیتروژن در فرایند حفاری
در فرایند حفاری نفت، کنترل فشار، پایدارسازی چاه، تسهیل جریان سیالات و حفظ ایمنی عملیاتی از اهمیت بالایی برخوردار است. گاز نیتروژن به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی خاص، نقش مؤثری در این زمینه ایفا می‌کند. این گاز بی‌اثر، غیرقابل اشتعال و سبک‌تر از هواست، به همین دلیل در شرایطی که نیاز به کاهش فشار هیدرواستاتیک چاه و وزن سیال حفاری وجود دارد، عملکرد بسیار مناسبی دارد.
از دیگر مزایای نیتروژن این است که اکسیژن را از محیط حذف می‌کند و محیطی ایمن‌تر فراهم می‌سازد. این موضوع باعث می‌شود از اکسیداسیون تجهیزات جلوگیری شده و خطر انفجار کاهش یابد.
عملکرد نیتروژن در فرایند حفاری
استفاده از نیتروژن بیشتر در شرایطی اتفاق می‌افتد که حفاری در لایه‌های با فشار پایین یا ناپایدار انجام می‌شود. در ادامه، عملکرد نیتروژن در فرآیند حفاری به‌صورت مرحله‌به‌مرحله ارائه شده است.
تزریق اولیه به سیستم حفاری
مرحله آغازین، تزریق نیتروژن به چاه نفت و درون ستون حفاری است.
کنترل فشار درون‌چاهی
در حین حفاری، نیتروژن به‌طور پیوسته وارد جریان سیال می‌شود. این کار فشار داخل چاه را کنترل کرده و از ورود ناگهانی گاز یا مایعات مخزن به داخل چاه جلوگیری می‌کند.
تخلیه سیالات و پاک‌سازی
پس از پایان عملیات حفاری یا در حین آن، نیتروژن برای پاک‌سازی چاه و خشک‌سازی مسیر جریان به‌کار می‌رود. تزریق گاز با سرعت بالا باعث جابجایی سیالات باقیمانده و حذف گل حفاری از مسیر جریان می‌شود.
جلوگیری از ورود سیالات ناخواسته
در برخی سازندها، نیتروژن به‌عنوان مانع فشاری بین چاه و لایه‌های زیرزمینی عمل می‌کند. این فرآیند احتمال آلودگی سیالات حفاری با گازها یا آب شور را کاهش می‌دهد و عملکرد تجهیزات را حفظ می‌نماید.
در ادامه، جدول عملکرد و هدف نیتروژن در فرآیند حفاری را مشاهده می‌کنید:
| هدف | مرحله |
| کاهش فشار هیدرواستاتیک بر سازند | تزریق اولیه |
| جلوگیری از فوران و ناپایداری | کنترل فشار درون‌چاهی |
| بهبود جریان سیالات و آماده‌سازی چاه | تخلیه سیالات و پاک‌سازی
|
| جلوگیری از ورود آب، گاز یا دیگر سیالات ناخواسته، ایمن‌سازی چاه و حفظ تجهیزات | جلوگیری از ورود سیالات ناخواسته |
کاربرد گاز نیتروژن در حفاری و پالایشگاه ها
در این بخش، قصد داریم کاربرد نیتروژن در پالایشگاه و همچنین نقش آن در عملیات حفاری و پالایشگاه را بر اساس عملکرد فنی و کاربردی بررسی کنیم.
افزایش فشار بر چاه‌ها
در برخی مراحل حفاری، لازم است فشار داخل چاه افزایش یابد تا استخراج نفت یا گاز تسهیل شود.
- نیتروژن به درون مخزن تزریق می‌شود تا فشار طبیعی سازند بالا برود.
- این عملیات به خروج بهتر سیالات از منافذ سنگی کمک می‌کند.
- به‌خصوص در مخازنی که دچار افت فشار شده‌اند، نقش جبرانی دارد.
- تزریق نیتروژن در این مرحله، به افزایش بازیافت نفت منجر می‌شود.
بالا بردن ایمنی در عملیات حفاری
در فرآیند حفاری، مدیریت ایمنی حیاتی است و نیتروژن در حفظ کنترل چاه نقش دارد.
- در حفاری با فشار پایین، نیتروژن جایگزین برخی اجزای سیال حفاری می‌شود.
- ورود کنترل‌شده نیتروژن باعث پایداری دیواره چاه می‌گردد.
- جلوگیری از ورود سیالات غیرقابل کنترل به چاه از طریق نیتروژن انجام می‌شود.
- این گاز در شرایط اضطراری برای مهار فشارهای ناگهانی استفاده می‌شود.
پاک‌سازی چاه و خطوط لوله
پس از انجام عملیات حفاری یا نگهداری در پالایشگاه، پاک‌سازی اهمیت دارد.
- نیتروژن با فشار بالا به چاه یا لوله‌ها تزریق می‌شود.
- گل حفاری، سیالات باقیمانده و آلودگی‌ها را از مسیر خارج می‌سازد.
- این فرآیند بدون نیاز به شستشو با مواد شیمیایی انجام می‌شود.
- در پالایشگاه‌ها نیز نیتروژن برای پاک‌سازی مسیرهای فرآیندی به‌کار می‌رود.
کاهش وزن سیال حفاری
در حفاری برخی سازندها، باید فشار وارد بر سازند کاهش یابد.
- نیتروژن به سیال حفاری افزوده می‌شود تا وزن آن کاهش یابد.
- کاهش فشار هیدرواستاتیک مانع از شکسته شدن لایه‌های سنگی می‌شود.
- این روش برای حفاری سازندهای ناپایدار یا کم‌فشار مناسب است.
- همچنین باعث بهبود کنترل جریان سیالات می‌شود.
جلوگیری از خوردگی تجهیزات
در پالایشگاه ها و محیط‌هایی که اکسیژن و رطوبت حضور دارند، خوردگی یک تهدید جدی است.
- نیتروژن جایگزین اکسیژن در فضای بین تجهیزات و خطوط لوله می‌شود.
- این جایگزینی باعث کاهش واکنش‌های اکسیداسیون می‌شود.
- در مخازن ذخیره، فضای خالی بالای مایع با نیتروژن پر می‌شود.
- همچنین از ورود اکسیژن به سیستم‌های حساس جلوگیری می‌کند.
جا‌به‌جایی ساده‌تر مواد
در برخی فرآیندها، انتقال سیالات نیاز به فشار یا گاز حامل دارد.
- نیتروژن به‌عنوان گاز محرک برای جابجایی مایعات استفاده می‌شود.
- در خطوط لوله انتقال، جریان مواد را به شکل یکنواخت حفظ می‌کند.
- در شرایط خاص، برای تخلیه خطوط از مواد باقیمانده نیز استفاده می‌گردد.
- این کاربرد در فرآیندهای پالایش و همچنین عملیات میدانی رایج است.
خلوص نیتروژن در پتروشیمی و پالایش
در صنایع پتروشیمی و پالایش، دقت در میزان خلوص نیتروژن بسیار حیاتی است. هر یک از کاربردهای نیتروژن به سطح مشخصی از خلوص گاز نیاز دارند. استفاده از نیتروژن با خلوص پایین در فرآیندهای حساس ممکن است منجر به آلودگی محصولات، کاهش کیفیت عملیات یا خوردگی تجهیزات شود. از این‌رو، تعیین دقیق درصد خلوص بر اساس نوع مصرف، نوع فرایند و استانداردهای ایمنی، در هنگام خرید گاز نیتروژن مهم است و باید استانداردهای عملیاتی در واحدهای پتروشیمی و پالایشگاهی را داشته باشند.
سطوح خلوص رایج نیتروژن در پتروشیمی و پالایشگاه‌ها:
- ۹۵٪ تا ۹۹٪: مناسب برای کاربردهای عمومی مانند پر کردن فضاهای خالی یا جابجایی مواد.
- ۹۹.۵٪ تا ۹۹.۹٪: استفاده در پاک‌سازی خطوط لوله، خشک‌سازی سیستم‌ها و جداسازی اکسیژن.
- ۹۹.۹۹٪: کاربرد در فرآیندهای حساس که نیاز به کمترین میزان اکسیژن دارند.
- ۹۹.۹۹۹٪ (۵۹): مخصوص محیط‌های فوق‌حساس مانند تماس مستقیم با مواد شیمیایی واکنش‌پذیر یا تجهیزات کاتالیستی.
