석유 및 가스 추출 및 생산

천연가스 추출

천연가스는 지구 지각의 바깥층, 즉 지각권에서 발생합니다. 이는 수백만 년 동안 진행되어 온 다양한 압력과 온도 조건에서 유기 물질이 변형되어 생성되었습니다. 천연가스는 주로 메탄(CH ₄ )과 그 동족체(C ₃ -C ₄ )로 구성됩니다 . 그 구성은 추출되는 매장지의 유형에 따라 크게 달라집니다. 물론 메탄과 그 동족체 외에도 천연가스에는 질소, 물, 황화수소 또는 이산화탄소와 같은 여러 가지 바람직하지 않은 성분이 포함되어 있습니다.

자연 조건에서 가스는 원유와 함께 발생하거나 별도로 발생할 수 있습니다. 주로 두 가지 형태로 발생합니다. 물이나 기름에 자유롭게 용해된 가스 또는 암석이나 석탄에 흡수된 형태입니다.

산업적 방법으로 생산된 가스

산업적인 방법을 사용하면 여러 유형의 가스를 얻을 수 있습니다.

a) 액상 가스 – 일반적으로 LPG(액화석유가스)라고 합니다. 주요 성분은 프로판( _C3H8 ), 부탄, 이소부탄( _C4H10 ) _입니다 . 주로 원료 가솔린, 원유를 안정화하거나 개질, 분해, _열분해 공정에서 나오는 정유 가스를 처리하여 얻습니다.
b) 도시 가스 – 석탄의 저온 및 중온 탄화 조건에서 얻습니다.
c) 석탄 가스 – 고온 석탄 탈기 공정에서 생산합니다.
d) 석탄 가스화 가스 – 갈탄이나 흑탄에 900°C 이상의 온도에서 수증기와 산소를 혼합하여 작용시켜 얻습니다. 구성은 사용된 가스화 기술에 따라 달라집니다. 가장 중요한 경제적 요인은 CO와 _H2 의 혼합물(소위 합성가스)을 생산하는 것입니다.

가스연료의 응용 및 장점

가스 연료는 여러 가지 장점이 있습니다. 주로 높은 에너지 효율이 특징입니다. 또한 일정한 연소 온도를 제공하고, 사용자를 위한 보관이 필요 없으며, 연기(재와 황산화물 배출 없음) 없이 연소합니다. 천연가스는 귀중한 에너지 운반체이며, 화학(합성가스 생산), 에너지(피스톤 연소 엔진, 가스터빈, 발전기), 건설(생산, 유리, 시멘트 및 건축용 세라믹) 및 야금(가열로) 산업에서 중요한 원자재입니다.

석유 추출

새로운 유전의 위치를 ​​선택하는 것은 매우 복잡하고 비용이 많이 드는 과정입니다. 이는 유전을 생성할 수 있는 적절한 지질 구조를 찾기 위해 지진 탐사를 수행하는 것으로 시작됩니다. 이 목적을 위해 두 가지 연구 방법이 사용됩니다. 첫 번째는 유전 근처에서 지하 폭발을 일으키고 위치와 크기에 대한 정보를 얻을 수 있는 지진 반응을 관찰하는 것입니다. 두 번째 방법은 자연적으로 발생하는 지진파에서 이 데이터를 얻는 것입니다.

석유 추출의 첫 번째 단계는 땅에 깊은 구멍을 뚫는 것입니다. 다음으로, 케이싱(강철 튜브)을 뚫은 구멍에 넣어 전체 구조의 안정성을 보장합니다. 이후 단계에서는 더 많은 구멍을 만들어 추출된 석유의 흐름을 증가시킵니다. 뚫은 우물의 오염 물질을 용해하기 위해 종종 염산을 사용하여 탄산염과 석회 형성물을 효과적으로 산성화하고 스케일, 녹 및 카보나이트 침전물을 제거합니다. 염산은 또한 드릴링 과정 후 남은 잔여 시멘트를 제거하는 데 사용됩니다. 다음 단계에서는 때때로 "크리스마스 트리"라고 불리는 특수 설비를 우물 꼭대기에 설치합니다. 이것은 석유와 가스의 압력과 흐름을 조절하도록 설계된 결합된 밸브, 파이프 및 피팅 세트입니다.

전체 장비를 연결한 후 1차 회수 단계가 진행됩니다. 이 공정에서 석유를 추출하기 위해 중력 배수와 같은 많은 자연적 메커니즘이 사용됩니다. 1차 단계의 회수율은 일반적으로 15%를 초과하지 않습니다. 더 많은 추출을 통해 지하 압력이 떨어지고 석유를 표면으로 계속 밀어내기에 충분하지 않게 됩니다. 이 시점에서 2차 회수 단계가 시작됩니다.

석유의 2차 회수에는 여러 가지 기술이 있습니다. 일반적으로 지하 압력을 높이기 위해 유체(예: 물) 또는 가스(예: 공기, 이산화탄소)를 주입하여 매장지에 외부 에너지를 공급하는 것을 포함합니다. 1차 및 2차 석유 회수 작업 후의 평균 회수율은 일반적으로 45%를 초과하지 않습니다. 추출 프로세스의 마지막 단계는 다양한 기술을 사용하여 얻을 수 있는 소위 3차 회수입니다. 첫 번째 단계는 열 가열을 통해 석유의 점도를 낮춥니다. 두 번째 단계는 매장지에 가스를 주입하는 것입니다(이산화탄소 주입). 마지막 방법은 화학적 홍수라고 합니다. 이는 농축되고 불용성인 폴리머를 물과 혼합하여 지하에 주입하는 것입니다. 3차 회수를 통해 매장지에서 석유 생산량을 15%더 늘릴 수 있습니다.

육지 석유 매장지의 매장량이 고갈됨에 따라 해저에서 자원을 찾기 시작했습니다. 이러한 목적을 위해 복잡하고 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 과정인 시추 플랫폼이 건설되고 있습니다. 채굴 플랫폼의 건설은 일반적으로 2년 동안 지속됩니다. 플랫폼은 바닥에 영구적으로 고정(최대 90m 깊이)하거나 앵커 시스템으로 고정된 특수 플로트에 표류할 수 있습니다. 해상 시추 플랫폼은 일반적으로 다공성 암석에서 석유를 추출하는 수십 개의 우물 네트워크에 연결됩니다. 시추 플랫폼에서 석유를 추출하는 것 외에도 가스에서 분리합니다. 이렇게 얻은 원자재는 파이프라인 시스템을 통해 정유소나 채굴 및 환적 선박으로 운송됩니다. 그런 다음 석유와 가스는 유조선으로 보내지고 유조선은 이를 해안으로 운송합니다.

물론 회수된 석유의 양은 사용된 시추 기술에만 의존하지 않습니다. 이 경우 핵심 요소는 암석 투과성, 자연적 구동력의 강도, 매장지의 다공성 또는 석유 자체의 점도와 같은 지질학적 측면입니다.

원유의 가공

추출된 원유는 정유소에서 처리되어 연료, 오일, 윤활유, 아스팔트 및 기타 제품을 얻습니다. 대부분의 경우 원유는 구성 요소의 화학적 변화 없이 분획으로 분리됩니다. 이런 방식으로 실온에서 휘발성인 정유 가스, 끓는점이 35-60°C인 석유 에테르, 경유 및 중유, 등유, 끓는점이 다른 디젤 및 마주트(즉, 끓는점이 350°C 이상인 잔류물)가 얻어집니다.

원유는 다음과 같은 다양한 공정을 거칩니다.

a) 크래킹 – 중질 마주트와 오일 분획에서 발견되는 긴 지방족 탄화수소를 분해하여 휘발유와 경유에서 발견되는 짧은 사슬을 가진 화합물로 만드는 과정입니다. 짧은 사슬 지방족 탄화수소 외에도 메탄, LPG, 불포화 탄화수소 및 코크스도 이 과정에서 형성됩니다. 크래킹은 열, 촉매 또는 방사선 방법으로 시작할 수 있습니다.
b) 개질 – 이는 옥탄가가 높은 연료를 얻기 위해 크래킹에서 얻은 경질 석유 분획 또는 제품에 적용되는 공정입니다. 이 공정은 매우 비싼 백금 촉매를 사용하여 수소가 있는 상태에서 수행됩니다. 개질 공정은 수소, 정유 가스, LPG, 이소부탄 및 n-부탄을 생성합니다.
c) 증류 – 원유를 다양한 온도 범위에서 끓는 분획으로 분리하는 것을 목표로 합니다. 이 공정 덕분에 건조 및 습식 가스, 경유 및 중유, 등유, 경유, 마주트 및 구드론과 같은 기본 분획이 얻어집니다.
d) 알킬화 – 이는 올레핀과 이소부탄의 반응으로, 분자량과 옥탄가가 더 높은 이소파라핀이 형성됩니다. 알킬화 공정에서 황산을 촉매로 사용할 수 있습니다.
e) 열분해 – 매우 높은 온도에서 산소 없이 수행되는 분해 공정입니다. 중유 분획을 열분해 가솔린, 오일 및 타르로 분해하는 데 사용됩니다.

PCC 그룹의 광업 산업에 대한 제안

석유 추출 및 가공을 개선하기 위해서는 다양한 화학 물질을 사용하는 것이 매우 중요합니다. 소다 라이는 원유, 미네랄 오일, 피치 및 비투멘 정제와 셰일 가스 추출에 사용됩니다. PCC 그룹의 수산화나트륨은 막 전기 분해 공정을 통해 생산되며 농도가 약 50%인 용액 형태로 공급됩니다. 광산 산업에서 수산화나트륨을 사용하는 또 다른 방법은 하수 및 액상 코킹 제품의 처리입니다.

석유와 가스의 추출과 생산에 매우 유용한 중요한 제품 그룹은 계면활성제입니다. 계면활성제는 원유와 암석 사이의 계면 장력을 감소시킵니다. 이는 접착력을 감소시키고 추가 오일을 유전에서 방출할 수 있습니다. 계면활성제는 또한 오일 및 기타 석유 침출로 인한 생태적 피해를 줄이는 수단으로 사용됩니다. 또한 추출된 원료를 운반하는 데 필요한 탱크와 용기를 세척하는 데 사용할 수도 있습니다.

세척제에 사용되는 가장 중요한 계면활성제 그룹 중 하나는 PCC 그룹에서 제공하는 SULFOROKAnol 시리즈의 알킬 에테르 황산염입니다. 이 제품은 음이온성으로 인해 다른 음이온성, 비이온성 및 양성 계면활성제와 함께 제형에서 잘 작동합니다. 세척, 유화 및 발포 특성으로 인해 다양한 표면을 세척하는 제형의 성분으로 유용합니다. 알킬벤젠설폰산(ABS) 및 그 염, 예: ABSNa 도 비슷한 용도로 사용됩니다.ABS/1 산은 음이온 계면활성제 그룹에 속합니다. 원유에 잘 녹기 때문에 오일 추출 및 가공에 사용되는 보조제의 요소가 될 수 있습니다. 또한 ABS/1 산은 세제 특성 덕분에 탱크 및 선박과 같은 세척 및 탈지 공정에 사용됩니다. 석유 산업에서 사용되는 세척 제품에는 ROKAmid 시리즈 제품도 포함될 수 있습니다. 이 제품은 낮은 농도에서도 조밀하고 안정적인 거품을 생성할 수 있는 기능이 특징입니다. ROKAmid 제품은 액체 형태이기 때문에 보관, 운송 및 분배와 관련된 모든 작업을 상당히 용이하게 해줍니다.

석유 및 가스 추출 공정에 필요한 다음 제품 그룹은 유화제입니다. 이들은 석유 탈수 및 담수화의 산업용 방법에 사용됩니다. 이러한 공정은 전기 탈수기라는 장치에 유화제를 첨가하여 석유를 가열하는 데 의존합니다. 이렇게 가열된 혼합물은 동심 전극 시스템의 공간을 통해 강제로 통과합니다. 물방울은 변형되고 하중을 잃고 서로 결합하기 쉬워서 석유에서 분리됩니다. 탈수 및 담수화된 원유는 추가 가공을 거칠 수 있습니다. 산업용 탈수 및 담수화 공정에서 유화제로 ​​이상적인 제품은 ROKAnol 제품입니다. 이들은 알콕시 지방 알코올 그룹에 속하는 비이온성 계면활성제입니다. ROKAnol 제품은 매우 광범위한 온도 범위와 산성, 중성 및 약알칼리성 환경에서 사용할 수 있습니다. 또한 이들은 석유 산업에서 사용되는 탈지 세척제의 일부가 될 수 있습니다.

ROKwinol ROKwinol 및 ROKwinol 80 과 같은 에톡실화된 소르비탄 에스테르 유도체는 매우 우수한 유화 특성도 나타냅니다. 이러한 제품은 석유 생산에 사용되는 드릴링 유체의 구성 요소가 될 수 있습니다. 반면, ROKwin 60 및 ROKwin 80 과 같은 소르비탄 에스테르는 분산제로 석유 물질을 물로 누출하는 데 사용될 수 있습니다.