نحو مزيد من الاستدامة البيئية..
مركز الأبحاث المتقدمة في إكسبك يُسجِّل براءة اختراع لمحلول سائل ذكي باسم "النانو سيليكا”
أحد أكبر التحديات التي تواجه عديدًا من حقول النفط والغاز حول العالم، هو وجود الماء والغاز المر بكميات مفرطة تتسرب إلى إنتاج مكامن النفط. وتتطلب هذه المشكلة، التي تسمى نسبة المياه في البئر، قدرًا كبيرًا من الوقت والمال والطاقة لفصل المياه أثناء إنتاج النفط.
في مركز الأبحاث المتقدمة في إكسبك، نجح فريق من الباحثين في تطوير والحصول على براءة اختراع لمحلول سائل ذكي وجديد باسم «النانو سيليكا» يمكن حقنه في الآبار وتحويله إلى هلام، ويمكنه سد مسام الأجزاء المسامية من الصخور قبل أن تتسرب المياه إليها. وهو واحد من عديد من الإبداعات الجديدة التي يقدمها باحثو أرامكو السعودية في حقول الشركة، ويسوّقون لها لصالح قطاع النفط والغاز، بمساعدة الجهة التسويقية لأرامكو السعودية، شركة أرامكو السعودية للتقنية.
يقول مدير مركز الأبحاث المتقدمة في إكسبك، الأستاذ أشرف الطحيني: «الآن بعد أن تم اختبار النانو سيليكا عمليًا وحصل على براءة اختراع، سيتم نشره على نطاق أوسع ميدانيًا. ومن خلال إنتاج مزيد من النفط وخفض إنتاج المياه في الوقت نفسه، فإننا نبدي التزامنا بالاستدامة البيئية، كما أننا فخورون جدًا بهذه التقنية».
المشكلة التي يحلّها سائل النانو سيليكا
من التحدّيات التي تواجهها صناعة النفط لعقود من الزمن هي خروج كميات كبيرة من المياه والغاز المرّ من مكامن النفط. وإزالة الماء من الزيت في معمل معالجة النفط أمر مكلف، والتخلص من الماء المنتج بعد ذلك، الذي غالبًا ما يكون مليئًا بالمواد الكيميائية الأخرى الضارة مثل الكبريت، يمثل تحديًا بيئيًا إضافيًا.
وتشمل مخاطر الماء والغاز المنتجين، وخاصة الغاز المر، التآكل الذي قد يُعرّض بئر الإنتاج والتنقيب وأنظمة التكرير والمعالجة والتسويق للخطر، مثل خطوط الأنابيب ومعامل فرز الغاز من النفط وأوعية الفرز. ولهذه الأسباب، وكذلك رغبة في حماية البيئة، بدأ الباحث في مركز إكسبك للأبحاث المتقدمة، أيمن المحسن وفريقه رحلة البحث عن حلول.
كيفية عمل سائل النانو سيليكا
وبعد إجراء عديد من التجارب، توصّل الفريق إلى مادة جديدة مانعة للتسرب بشكل فاعل، من حيث التكلفة، تستخدم تقنية النانو لسد المنطقة القريبة من ثقب البئر. وتستهدف فرق الحفر قيعان الآبار ذات التكوينات الصخرية شديدة المسامية أو التشققات، لحقن نظام سائل قائم على السيليكا الغروية ومعدل بمحلول ملحي. وهناك محلولان منفصلان، أحدهما قائم على السيليكا والآخر منشط، يتم جمعهما في قاع البئر، مما يخلق هلامًا يغطي ويسد بسرعة تشققات التكوين الصخري. وهذا الهلام مصمم للاستخدام في درجات الحرارة المرتفعة الشائعة في حقول النفط والغاز في المملكة العربية السعودية.
يقول مخترع محلول النانو سيليكا، أيمن المحسن: «يتميز الماء بدرجة لزوجة أقل، لذا فعندما يكون تحت الضغط، فإنه سيأخذ المسار السهل للوصول إلى السطح. ومن ناحية أخرى، فإن النفط أكثر لزوجة من الماء، وعلى هذا فإن فكرتنا كانت تتلخص في استخدام أدوات تشخيص لتحديد نسبة المياه ثم حقن المحاليل التي يمكن خلطها في المنطقة المستهدفة».
وقد قام المحسن، وكبير التقنيين، سعد المطيري، ومهندس البترول بدر الحربي، وغيرهم من العلماء والمهندسين وفنيو المختبرات في الفريق، بتصميم المواد للاستفادة من الشحنات العكسية التي ستعمل على تصادمها مع بعضها بعضًا.
جدير بالذكر أنه قد تم ترخيص هذه التقنية لشركة نوريون بلب أند بيرفورمنس كيميكالز، وهي شركة سويدية، لنشرها على مستوى العالم.
وتعليقًا على هذه التقنية الجديدة، قال كبير الإداريين التنفيذيين لشركة أرامكو السعودية للتقنية، الأستاذ عباس الغامدي: «إن إنتاج المياه الفائضة مشكلة بالغة الخطورة تؤثر بشكل مباشر على الحياة الاقتصادية للبئر. لقد طور علماؤنا تقنية رائعة لمنع التسرب الموضعي تعتمد على النانو سيليكا مع إمكانية التحكم في مدة تجلد الهلام، لسد التشققات في منطقة إنتاج المياه.
وقد تم اختبارها ميدانيًا بنجاح، ومع وجود خطط رامية إلى نشرها من خلال شريكنا التسويقي، شركة نوريون، فإننا نشعر بسعادة غامرة إزاء المستقبل الواعد الذي تحمله هذه التقنية في ثناياها».
وصف الصورة في أعلى الصفحة: قام أيمن المحسن وفريقه باختراع "نانو سيليكا" لسد الأجزاء المسامية من الصخور قبل تسرب المياه إليها.