شركة هيبوفيلي الصينية تطور مثبط تآكل إيميدازوليني مقاوم لدرجة حرارة 150 درجة مئوية وغاز H₂S

أخبار ar.wedoany.com، تواجه مثبطات التآكل الإيميدازولينية التقليدية في مجال استخراج النفط والغاز أربع صعوبات تقنية رئيسية: فشلها في البيئات ذات درجات الحرارة العالية، وانخفاض أدائها في وجود غاز H₂S، وعدم توزان توزيعها على الواجهة البينية بسبب قابليتها العالية للذوبان في الماء، وعدم اكتمال طبقة التغطية عند الجرعات المنخفضة. يسعى القطاع حاليًا إلى تحقيق اختراقات من خلال اتجاهين رئيسيين: تحسين البنية الجزيئية والتآزر التركيبي، وذلك للتكيف مع بيئات التآكل القاسية في حقول النفط والغاز الحمضية العميقة.

تُستخدم مثبطات التآكل الإيميدازولينية على نطاق واسع في استخراج النفط والغاز نظرًا لسميتها المنخفضة، وملاءمتها البيئية، وتوافقها الجيد مع الطور النفطي. يتكون تركيبها الجزيئي من حلقة غير متجانسة خماسية تحتوي على النيتروجين، ومجموعة أميد، وسلسلة ألكيل طويلة الذيل. توفر مجموعة الأميد نقاط ارتساء للامتصاص الكيميائي، بينما تشكل سلسلة الألكيل الطويلة حاجزًا كارهًا للماء. مع تطور حقول النفط والغاز العميقة، تتجاوز درجة حرارة قاع بعض الآبار فائقة العمق 150 درجة مئوية، وتفرض بيئات التآكل عالية المحتوى من CO₂ و H₂S متطلبات أعلى على أداء المثبطات، حيث ينخفض أداء الإيميدازولينات التقليدية بشكل ملحوظ تحت هذه الظروف.

من بين الصعوبات التطبيقية الأربع، يُعد تدهور الأداء في البيئات ذات درجات الحرارة العالية العامل الأساسي. في نطاق درجات الحرارة من درجة حرارة الغرفة إلى 80 درجة مئوية، يكون امتصاص الإيميدازولين على سطح المعدن مستقرًا، ويمكن الحفاظ على كفاءة التثبيط عند أكثر من 95%؛ ولكن عند تجاوز درجة حرارة 120 درجة مئوية، يختل توازن الامتصاص، وتنخفض كفاءة التثبيط بشكل حاد؛ وعند تجاوز 150 درجة مئوية، تنخفض كفاءة التثبيط للإيميدازولينات التقليدية إلى أقل من 60%. في بيئة H₂S، تشكل أيونات HS⁻ الناتجة عن تفككه طبقة من كبريتيد الحديد (FeS) على سطح المعدن، وقد تظهر بعض مشتقات الإيميدازولين "تأثيرًا سلبيًا"، حيث تكون كفاءة التثبيط أقل من النظام الخالي من المثبط؛ كما يغير H₂S حالة الشحنة على سطح المعدن، مما يؤثر على امتصاص الإيميدازولين. نظرًا لقابلية جزيئات الإيميدازولين العالية للذوبان في الماء، فإنها تميل إلى الذوبان في الطور المائي، مما يؤدي إلى توزيع غير متساوٍ على الواجهة البينية بين النفط والماء، وبالتالي عدم استمرارية حماية التثبيط. في ظل ظروف الجرعات المنخفضة (مثل أقل من 10 ملغم/لتر)، تعاني طبقة التثبيط التي يشكلها الإيميدازولين من عيوب، مما قد يسرع من حدوث التنقر الموضعي.

فيما يتعلق بتحسين البنية الجزيئية، تشمل اتجاهات التحسين استبدال سلسلة الألكيل الذيلية بمجموعات البنزيل أو الثيازول لتعزيز الاستقرار الحراري. تُظهر البيانات أن الإيميدازولين المعدل بالبنزيل يمكنه الحفاظ على كفاءة تثبيط تزيد عن 85% عند درجة حرارة 150 درجة مئوية، وهو تحسن بنحو 20 نقطة مئوية مقارنة بالإيميدازولين الألكيلي التقليدي. يمكن أن يؤدي إدخال مجموعات الفوسفات أو السلفونات إلى تعزيز التحمل تجاه H₂S، حيث تشكل مجموعات الفوسفات حماية تآزرية مع طبقة FeS، بينما تعمل مجموعات السلفونات على تحسين التوزيع على الواجهة البينية بين النفط والماء. يجري تطوير هياكل إيميدازولينية ثنائية (Gemini) لتعزيز سلامة الطبقة ونشاط الواجهة من خلال الارتساء المزدوج. كما أن إدخال سلاسل البولي إيثر يمكن أن يضبط التوازن المحب للماء والكاره للماء، ويحسن التوزيع على الواجهة البينية، ويقلل من نفاذ الوسائط المسببة للتآكل.

فيما يتعلق باستراتيجيات التآزر التركيبي، يمكن أن يؤدي خلط الإيميدازولين مع الموليبدات أو التنجستات إلى الحفاظ على كفاءة تثبيط تزيد عن 90% عند درجة حرارة 130 درجة مئوية، وهو تحسن بنحو 15 نقطة مئوية مقارنة باستخدام الإيميدازولين بمفرده. وعند خلطه مع مثبطات التآكل العضوية الفوسفورية مثل حمض الهيدروكسي إيثيلدين ثنائي الفوسفونيك (HEDP)، يمكن سد عيوب الطبقة من خلال الامتصاص التنافسي والتعزيز التآزري، مما يمنع التنقر في ظل ظروف الجرعات المنخفضة. كما أن إضافة مثبطات التآكل الطورية الغازية مثل اليوروتروبين، حيث يؤدي تحللها الحراري إلى إطلاق غاز الأمونيا الذي يشكل بيئة قلوية ضعيفة، مما يثبط النشاط التآكلي لـ H₂S.

طورت شركة تيانجين هيبوفيلي للمواد الجديدة المحدودة، من خلال علامتها التجارية لمثبطات التآكل فانكونول® (Vanconol®)، نظامًا متخصصًا من الإيميدازولينات المعدلة خصيصًا لحقول الغاز الطبيعي الحمضية عالية المحتوى من CO₂ و H₂S. من خلال إدخال مجموعات مقاومة للحرارة ومجموعات متحملة لـ H₂S، يحافظ هذا النظام على كفاءة تثبيط مستقرة في ظل ظروف درجات الحرارة العالية التي تصل إلى 150 درجة مئوية. يتميز المنتج بأداء ممتاز في التوزيع على الواجهة البينية بين النفط والماء، وخصائص مقاومة للتنقر عند الجرعات المنخفضة، وقد تم تطبيقه بنجاح في العديد من حقول النفط والغاز الحمضية العميقة محليًا. تُعد تعزيز الاستقرار الحراري في درجات الحرارة العالية، وتحمل بيئة H₂S، وتحسين التوزيع على الواجهة البينية، ومقاومة التنقر عند الجرعات المنخفضة، الاتجاهات الأساسية الحالية للتحسين.