بخشی از مقاله
چکیده
آب تولید شده مخلوطی از ترکیبات آلی و غیر آلی می باشد که بیشترین فراورده جانبی است که طی عملیات بازیافت گاز و نفت تولید می شود. ظرفیت و پتانسیل آب تولید شده یک میدان نفتی می تواند یک منبع آب تازه برای کشورهای تولید کننده نفت که در مضیقه آب هستند باشد. علی رغم افزایش سختگیری های قانونی در خصوص نگرانی های ورود این آب ها به محیط زیست این فراورده می تواند یک سهم عمده ای در تجارت گاز و نفت داشته باشد.
با توجه به خاصیت شوری و رادیو اکتیوی بودن این آب نیاز لازم است که قبل از تخلیه به محیط به عنوان پساب تصفیه شود. لذا در ابتدا نیاز است که آب تولیدی را به طور کامل شناخته و عواملی که حجم این آب را افزایش میدهند را دسته بندی کرده و مواد معدنی موجود در این آب را به طور کامل شناسایی کرد تا تمهیدات لازم و کامل را درخصوص تصفیه و مدیریت این آب بتوان به کار برد.
این مقاله توضیحات کاملی در خصوص تعریف آب تولیدی - produced water - و عوامل موثر برحجم این آب را رائه داده و مواد معدنی محلول در آن را نام برده و به تفصیل آن دسته از این مواد که باعث شوری و رادیواکتیوی شدن این آب می شوند می پردازد و همچنین تاثیرات و آلودگی هایی که این آب برروی محیط زیست می گذارد را شرح داده و فن آوری های رایج برای مدیریت این آب تولیدی را مرور می نمایدودر ادامه روش های معمول صنعت نفت را که برای تصفیه این آب ها به کار برده می شوند را دسته بندی کرده و در انتها به طور مختصر به ارائه دو روش کاربردی از بهترین روش ها موجود برای مدیریت این آب میپردازد.
.1 مقدمه
آب تولید شده - Produced Water - اصطلاحی است که در صنایع نفت برای توضیح آبی که به عنوان یک فراورده جانبی همرا با نفت و گاز تولید می شود اطلاق می گردد. مخازن نفت و گاز اغلب دارای آب و همچنین هیدروکربن هستند که بعضی مواقع این آب در منطقه زیر هیدروکربن ها و گاهی هم در مناطق مشابه ای که نفت و گاز وجود دارد قرار دارد. چاه های نفت بعضی مواقع حجم زیادی آب همرا با نفت تولید می کنند در حالیکه چاه های گاز مقدار کمتری آب تولید می نمایند.
برایبدست آوردن حداکثر بازیابی نفت تزریق آب به مخازن انجام می شود تا نیرو و فشار کافی برای تولید نفت در چاه ها فراهم شود. بیشتر آب تولید شده آب نمک بوده و مواد جامد محلول در آن به اندازه ای زیاد است که قابلیت استفاده برای شرب و مصارف کشاورزی را نداردو بعضی از آب های تولید شده حاوی مقادیر کمی مواد رادیواکتیو هستند که ممکن است در داخل لوله های نفت رسوب نمایند.
رشد روز افزون فعالیت های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست محیطی و مدیریت نامناسب پسماندهای تولیدی از سوی دیگر ، سبب شده در چند دهه اخیر مقادیر زیادی از پسماندهای ناشی از فعالیت های نفتی به محیط زیست راه پیدا کند. درصورتی که برنامه ریزی مناسب جهت تصفیه یاحذف آب تولیدی قابل تخلیه به محیط زیست انجام نشود اثرات هیدروکربن ها و مواد سمی موجود در آب تولیدی بر اکوسیستم، گیاهان، جانوران و انسان ها از مهمترین مشکلات خواهد بود.[1]
با توجه به توسعه روزافزون صنعت نفت و گاز در ایران و اینکه به طور معمول با گذشت زمان به دلایل مختلف تولید آب همراه نفت و گاز افزایش می یابد در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت کاهش این صدمات و پیشگیری از آن ضروری به نظر می رسد. امروزه انتخاب فناوری مناسب جهت تصفیه ی آب تولیدی در سکوهای نفتی یکی از مسائل مهم در بخش پسماندهای صنعت بالادستی نفت مطرح است.
.2 مواد معدنی محلول
در طبیعت ترکیبات محلول غیر آلی و یا ترکیبات معدنی در مقادیر و غلظت های بالایی یافت می شوند و این مواد در دو گروه کاتیون ها و آنیون ها طبقه بندی می گردند و به طور طبیعی مواد رادیو اکتیو و فلزات سنگین را تشکیل می دهند. کاتیون ها و آنیون ها نقش مهمی در شیمی آب تولید شده ایفا می نمایند و یون های سدیم و کلر در محدوده ای از چند میلی گرم در لیتر تا حدود 300000 میلی گرم در لیتر عامل شوری آب می باشند.[2]
یون هایSO42− ،Cl−، CO32− ، HCO3− ، Na+ ، K+ ، Ca2+ ، Ba2+ ،Mg2+، Fe2+ و Sr2+ هدایت الکتریکی و پتانسیل رسوب گذاری را تحت تاثیر قرار می دهند. آب تولید شده در چاه های نفت معمولی بسته به شکل گیری زمین شناختی و طول عمر چاه های نفت دارای مقادیر و غلظت های متفاوتی از فلزات سنگین هستند.[3,4]
در این چاه ها غلظت فلزات سنگین در آب تولید شده معمولاً از غلظت آب چاه هایی که برای افزایش بازیافت نفت، به آن ها آب تزریق می شود و همچنین از غلظت فلزات سنگین آب دریا نیز بیشتر است.226Ra [2]و228Ra فراوان ترین عناصر رادیو اکتیو طبیعی هستند که در آب تولید شده یک میدان نفتی وجود دارند.[4] خاصیت رادیو اکتیویته آب تولید شده در درجه اول نتیجه رادیمی است که با سولفات باریم و یا سایر رسوبات تشکیل می شود. غلظت یون های باریم موجود در آب تولید شده می تواند شاخص مناسبی از ایزوتوپ های رادیوم در آن باشد..[5] در بعضی از میدان های نفتی بیش از 121Bq/L از 228Raدر نمونه های تهیه شده از آب تولید شده کشف شده است.[3]
.3 آب تولید شده - produced water - چیست؟
آب طبیعی یا آب تشکیل شده همیشه همراه با نفت در مخازن یافت می شود. این آب که به مقدار کمی اسیدی هم هست در زیر هیدروکربن هایی که در فضاهای پوشش میانی مخازن وجود دارد جای می گیرد - شکل . - 1 استخراج نفت و گاز از مخازنباعث می شود تا فشار مخزن کاهش یابد بنابراین معمولاً با تزریق آب اضافی در لایه آبی مخزن تلاش می شود تا فشار هیدرولیکی مخزن حفظ و میزان بازیافت نفت را افزایش دهند. علاوه بر آب تزریق شده باید آبی در خارج از محیط بتواند وارد مخزن شود و همچنانکه تولید نفت و گاز ادامه می یابد زمان به مرحله ای می رسد که آب تشکیل شده به تولید مطلوب خود می رسد و تولید آب در مجاورت و طول هیدروکربن ها آغاز می شود.
شکل - 1 - طرح معمولی از یک سنگ مخزن [6]
این آب، به عنوان آب تولید شده ویا آب نمک میدان نفتی شناخته می شود و حجیم ترین فراورده جانبی است که در جریان عملیات بازیابی نفت و گاز تولید می گردد[7,8].مخلوطی از آب تزریق شده و آب تشکیل شده، هیدرو کربن ها و ترکیبات شیمیایی مورد استفاده وجود دارد که با توجه به منبع آن ها به آب تولید شده میادین نفتی، آب تولید شده گاز طبیعی و آب تولید شده متان ناشی از زغال سنگ تقسیم بندی می شوند.
بیش از 60 درصد تولید روزانه این آب در سطح جهان به میدان های نفتی تعلق دارد.[3] و انتظار می رود میزان تولید آب تولید شده با مسن تر شدن میدان های نفتی افزایش یابد - شکل . - 2 به طور عمومی آب تولید شده شامل ترکیبی از ترکیبات نفتی محلول و شناور، مواد معدنی محلول تشکیل شده، مواد شیمیایی تشکیل شده، گازهای محلول - شامل CO2 و - H2 S و مواد جامد تولیدی است.[9]براساس شکل گیری زمین شناسی، طول عمر مخازن و نوع هیدروکربن های تولید شده تنوع زیادی در سطح ترکیبات آلی و معدنی آب تولید شده وجود دارد.
