هل يمكن استخدام الراتنج الفينولي لحقول النفط في حقول النفط البحرية؟

مقدمة

الراتنجات الفينوليةهي أنظمة راتينج متصلدة بالحرارة تستخدم في التطبيقات الصناعية بما في ذلك الطلاءات والمواد المركبة والمجلدات والمواد المصنعة. في إنتاج النفط والغاز البحري، يعتمد ما إذا كان النظام القائم على الراتنج الفينولي مناسبًا على دوره المادي، وبناء النظام الكامل، وبيئة الخدمة، ومتطلبات التأهيل.

تشمل العمليات الخارجية العديد من بيئات الخدمة المتميزة. لا ينبغي افتراض أن نظام المواد المناسب لبيئة ما مناسب لبيئة أخرى تلقائيًا. ولذلك يمكن تقييم أنظمة الراتنج الفينولية لتطبيقات بحرية مختارة، ولكن لا يمكن تحديد مدى ملاءمتها من خلال كيمياء الراتنج أو فئة المنتج وحدها.

إن الخدمات الخارجية ليست بيئة خدمة واحدة

تشتمل العمليات البحرية على مواقع خدمة مختلفة ذات ظروف تعرض مختلفة:

- قد تشتمل تطبيقات الجانب العلوي على التعرض للغلاف الجوي، والأشعة فوق البنفسجية، وتغير درجات الحرارة، والهباء الجوي البحري.

- قد تشتمل تطبيقات منطقة الرش على اتصال متقطع بمياه البحر، والتجوية، والتحميل المرتبط بالمكون الكامل.

- قد تشتمل التطبيقات تحت سطح البحر على الغمر المستمر في مياه البحر، والضغط الهيدروستاتيكي حيثما كان ذلك مناسبًا، وظروف درجة الحرارة التي تختلف باختلاف العمق والجغرافيا وظروف العملية.

- قد تتضمن التطبيقات في قاع البئر أو حفرة البئر ارتفاعًا في درجة الحرارة أو الضغط أو الهيدروكربونات أو المحاليل الملحية أو بيئات كيميائية أخرى اعتمادًا على البئر.

على سبيل المثال، قد يكون التعرض للأشعة فوق البنفسجية ذا صلة بالمواد العلوية المكشوفة ولكنه لا يعد عمومًا عاملاً أثناء الخدمة للمكونات المغمورة بالكامل. ولذلك ينبغي أن يبدأ تقييم المواد بموقع الخدمة المقصود وملف التعرض الفعلي.

تحديد الدور المادي قبل تقييم الملاءمة

يصف "الراتنج الفينولي" فئة واسعة من المواد ذات كيمياء ودرجات وأشكال مختلفة واستخدامات مقصودة. يجب تحديد وظيفة الراتينج داخل نظام المواد الكامل قبل تقييم مدى ملاءمته للبحر.

تشمل الأدوار المحتملة ما يلي:

- راتنج مصفوفة في مركب مقوى بالألياف.

- مادة رابطة في مادة مركبة.

- أحد مكونات نظام الطلاء أو البطانة.

- جزء من المتخصصةتوصيل حقول النفط أو صياغة العلاج.

- وظائف أخرى خاصة بالتطبيق.

تختلف متطلبات الأداء بشكل كبير بين هذه الأدوار. لا يمكن نقل درجة الراتينج المستخدمة بنجاح كمواد رابطة تلقائيًا إلى تطبيق الطلاء، ولا يمكن التنبؤ بأداء المركب القائم على الفينول من خلال خصائص الراتينج الأنيقة وحدها.

التعرض الحراري

يختلف السلوك الحراري بين درجات وتركيبات الراتنج الفينولية. تشمل العوامل ذات الصلة ما يلي:

- كيمياء الراتنج و درجته .

- علاج الدولة وتطوير الشبكة.

- درجة حرارة التشغيل المستدامة.

- ركوب الدراجات الحرارية.

- مدة التعرض.

- بناء النظام الكامل.

يجب تحديد نطاق التعرض الحراري المسموح به لتركيبة الراتينج الدقيقة ونظام المواد الكامل باستخدام البيانات الفنية والاختبارات ذات الصلة بالتطبيق.

قامت دراسة منشورة بتقييم نظام الراتنج الفينولي كواحد من أنظمة التوصيل العديدة لتطبيق محدد للاسترداد الحراري للزيت الثقيل البحري (Liu et al., 2018). يوفر هذا مثالاً على تركيبة حقول نفط متخصصة بدلاً من دليل على أن الراتنجات الفينولية كفئة مواد عامة مناسبة للخدمة البحرية ذات درجة الحرارة العالية.

مياه البحر والتعرض للمواد الكيميائية

يمكن أن يؤثر التعرض لمياه البحر والمواد الكيميائية على أنظمة المواد المختلفة بطرق مختلفة.

للمعدات المعدنية ذات أنظمة الطلاء

ينبغي تقييم أداء الحماية من التآكل على مستوى نظام الطلاء أو البطانة بالكامل بدلاً من تقييمه من خلال كيمياء الراتينج وحدها.

قد تشمل العوامل ذات الصلة ما يلي:

- حالة الركيزة وإعداد السطح.

- صياغة الطلاء.

- طريقة التطبيق .

- حالة الشفاء.

- سمك الفيلم وسلامته.

- الالتصاق.

- ظروف الغمر.

- درجة الحرارة والتعرض للمواد الكيميائية.

إن وجود مكون راتينج الفينول لا يؤدي في حد ذاته إلى إنشاء أداء للحماية من التآكل.

للبوليمرات والأنظمة المركبة

قد يؤثر التعرض لمياه البحر على:

- امتصاص الماء.

- واجهات بين الراتنج والتسليح.

- السلوك الأبعاد.

- الاحتفاظ بالخصائص الفيزيائية والميكانيكية.

تعتمد الاستجابة على الصيغة الكاملة ونوع التعزيز وحالة المعالجة ودرجة حرارة التعرض ومدة الغمر وجودة الواجهة وتصميم المكونات.

متطلبات النظام الميكانيكية والمركبة

القدرة الميكانيكية أمركب على أساس الفينوليتم تحديده من خلال النظام المركب الكامل بدلاً من الراتنج وحده.

تشمل العوامل المهمة ما يلي:

- نوع التسليح وبنيته.

- محتوى الألياف واتجاهها.

- جودة واجهة التعزيز من الراتنج.

- تصميم صفح أو مكون.

- جودة التصنيع ومراقبة العمليات.

- تحميل الخدمة.

- الشيخوخة البيئية.

لا يمكن استنتاج الملاءمة الهيكلية من خصائص الراتنج الأنيق وحدها. ينبغي دعم التطبيقات الهيكلية أو الحاملة عن طريق اختبار النظام المركب الكامل في ظل الظروف ذات الصلة بالخدمة المقصودة.

المتانة والشيخوخة على المدى الطويل

قد يعتمد الأداء البحري على المدى الطويل على عدة عوامل قديمة:

- امتصاص الماء والشيخوخة المرتبطة بالرطوبة.

- ركوب الدراجات الحرارية.

- الأشعة فوق البنفسجية والتجوية حيثما كان ذلك مناسبًا للتطبيقات المكشوفة.

- ثبات واجهات التسليح بالراتنج أو الركيزة أو الراتنج.

- الاحتفاظ بالخصائص الفيزيائية والميكانيكية ذات الصلة.

- التصاق الطلاء حيثما ينطبق ذلك.

- آثار الغمر على المدى الطويل.

وتتغير الأهمية النسبية لهذه العوامل مع تغير موقع الخدمة. وبالتالي، تتطلب أنظمة الجانب العلوي المكشوفة والأنظمة المغمورة بشكل دائم تقييمات مختلفة للمتانة. بيئة الخدمة وحدها لا تحدد الملاءمة المادية.

التأهيل والاختبار

لا يمكن تحديد الملاءمة البحرية من خلال كيمياء الراتنج وحدها. اعتمادًا على التطبيق، قد يشمل التقييم ما يلي:

- أداء التعرض الحراري والاحتفاظ بالخصائص.

- مقاومة سوائل الخدمة المتوقعة.

- مياه البحر أو غمر الشيخوخة.

- الالتصاق عند الاقتضاء.

- الاحتفاظ بالخاصية الميكانيكية بعد الشيخوخة.

- ثبات الأبعاد عند الاقتضاء.

- سلامة الطلاء عند الاقتضاء.

- الأداء الميكانيكي على المستوى المركب.

- إمكانية تكرار العملية ومراقبة الجودة.

- أداء طويل الأمد في ظل ظروف التعرض التمثيلية.

يجب تحديد معايير الصناعة المطبقة، أو مواصفات المالك أو المشغل، أو إجراءات التأهيل الداخلية للتطبيق المقصود.

ما الذي يجب على صانعي المواد ومهندسي المواد تقييمه؟

عند تقييم نظام راتينج الفينول للتطبيق البحري، يجب على الفرق الفنية مراعاة ما يلي:

- التعيين الدقيق لدرجة الراتنج.

- كيمياء الراتنج ونوعه.

- النموذج المقدم.

- الدور المادي المقصود .

- نظام العلاج وشروطه.

- نوع الركيزة أو التسليح.

- الحشو أو المواد المضافة حيثما ينطبق ذلك.

- بيئة الخدمة المستهدفة، مثل الجانب العلوي، أو منطقة الرش، أو تحت سطح البحر، أو خدمة قاع البئر.

- درجة حرارة التشغيل والضغط عند الاقتضاء.

- التعرض للمواد الكيميائية والغمر.

- التعرض للأشعة فوق البنفسجية أو العوامل الجوية حيثما كان ذلك مناسبًا.

- اعتبارات الرطوبة وامتصاص الماء.

- متطلبات الواجهة والالتصاق.

- سلوك الشيخوخة والاحتفاظ بالممتلكات.

- ظروف المعالجة وإعداد السطح عند الاقتضاء.

- ضبط الخلل والباطل .

- تجارب الصياغة أو المعالجة على نطاق صغير.

- اختبار النظام الكامل.

- المؤهلات الخاصة بالتطبيق.

ما يجب على المشترين التحقق منه

يجب على متخصصي المشتريات أن يطلبوا ويراجعوا ما يلي:

- التعيين الدقيق للصف.

- كيمياء الراتنج ونوعه.

- النموذج المقدم.

- المقصود التطبيق والدور المادي.

- ورقة البيانات الفنية (TDS).

- صحيفة بيانات السلامة (SDS).

- شهادة التحليل (CoA).

- طرق وشروط الاختبار المذكورة.

- توثيق العلاج.

- بيانات المقاومة الكيميائية حيثما كان ذلك مناسبا.

- بيانات الغمر أو الشيخوخة عند الاقتضاء.

- تقارير الاختبار الخاصة بالتطبيق.

- وثائق التأهيل أو الشهادة عند الاقتضاء.

- عينة من المواد لتقييم المحاكمة.

تحدد TDS وCoA درجة الراتينج الموردة أو دفعة الإنتاج ولكنها لا تثبت في حد ذاتها ملاءمتها للعمل خارج البلاد. يجب مراجعة البيانات الفنية الخاصة بالتطبيق واختبار التأهيل قبل الموافقة على المواد.

خاتمة

يمكن تقييم أنظمة الراتنج الفينولية لتطبيقات النفط والغاز البحرية المختارة، ولكن لا يمكن تحديد مدى ملاءمتها من خلال كيمياء الراتنج أو فئة المنتج وحدها. يجب أن يأخذ التقييم في الاعتبار درجة الراتنج الدقيقة، والتركيبة، ودور المادة، وبناء النظام الكامل، وظروف التعرض، ومتطلبات التقادم، ومعايير التأهيل الخاصة بالتطبيق.

لا ينبغي افتراض أن نظام المواد الذي يعمل بشكل مناسب في طبقة واحدة أو مركب أو تركيبة حقول نفط متخصصة مناسب تلقائيًا لحالة خدمة بحرية أخرى.

بالنسبة لاختيار المواد، يجب على المشترين والفرق الفنية مراجعة الوثائق الخاصة بالصف واستخدام بيانات التجربة أو التأهيل ذات الصلة بالتطبيق قبل الموافقة عليها.

مراجع

1. جاردزيلا، أ.، بيلاتو، لوس أنجلوس، ونوب، أ. (2000). الراتنجات الفينولية: الكيمياء والتطبيقات والتوحيد القياسي والسلامة والبيئة (الطبعة الثانية). سبرينغر برلين، هايدلبرغ. دوى: 10.1007/978-3-662-04101-7. غلاف فني رقم ISBN: 978-3-540-65517-6.

2. ليو، ي.، لي، زد، وبان، م. (2018). نظام توصيل بدرجة حرارة عالية لاستعادة الحرارة من النفط الثقيل البحري. بلوس وان، 13(6)، e0199709. دوى: 10.1371/journal.pone.0199709.