Winning en productie van olie en gas

Winning van aardgas

Aardgas komt voor in de buitenste laag van de aardkorst, oftewel de lithosfeer. Het is ontstaan ​​als gevolg van de transformatie van organische stoffen onder verschillende druk- en temperatuuromstandigheden, die al vele miljoenen jaren aan de gang zijn. Aardgas bestaat voornamelijk uit methaan (CH ₄ ) en zijn homologen (C ₃ -C ₄ ) . De samenstelling ervan is sterk afhankelijk van het type afzetting waaruit het wordt gewonnen. Natuurlijk bevat aardgas naast methaan en zijn homologen ook een aantal ongewenste componenten, zoals stikstof, water, waterstofsulfide of kooldioxide. Onder natuurlijke omstandigheden kan gas gepaard gaan met ruwe olie of afzonderlijk voorkomen. Het komt voornamelijk in twee vormen voor: als een gas dat vrij is opgelost in water of olie, of in de vorm die wordt geabsorbeerd in gesteenten of steenkool.

Gas geproduceerd door industriële methoden

Er kunnen verschillende soorten gassen worden verkregen met behulp van industriële methoden:

a) Vloeibare gassen – in de volksmond LPG (Liquefied Petroleum Gas) genoemd. Hun belangrijkste componenten zijn propaan (C ₃ H ₈ ), butaan en isobutaan (C ₄ H ₁₀ ). Ze worden voornamelijk verkregen door het stabiliseren van ruwe benzine, ruwe olie of door het verwerken van raffinaderijgassen uit reforming-, kraak- en pyrolyseprocessen. b) Stadsgas – verkregen onder omstandigheden van carbonisatie van steenkool bij lage en middelmatige temperaturen. c) Steenkoolgas – geproduceerd tijdens het ontgassen van steenkool op hoge temperatuur. d) Gas uit steenkoolvergassing – het wordt verkregen door inwerking op bruinkool of zwarte steenkool met een mengsel van waterdamp en zuurstof bij temperaturen boven 900°C. De samenstelling is afhankelijk van de gebruikte vergassingstechnologie. De belangrijkste economische factor is de productie van een mengsel van CO en H ₂ (het zogenaamde syngas).

Toepassing en voordelen van gasbrandstoffen

Gasbrandstoffen hebben een aantal voordelen. Ze worden vooral gekenmerkt door een hoge energie-efficiëntie. Bovendien zorgen ze voor een constante verbrandingstemperatuur, behoeven ze geen opslag voor de gebruiker en branden ze rookvrij (zonder as en uitstoot van zwaveloxiden). Aardgas is een waardevolle energiedrager en een belangrijke grondstof in de industrie: chemie (productie van syngas), energie (zuigerverbrandingsmotoren, gasturbines, generatoren), bouw (productie, glas, cement en bouwkeramiek) en metallurgie (verwarming ovens).

Extractie van olie

Het kiezen van de locatie van een nieuw olieveld is een zeer ingewikkeld en duur proces. Het begint met het uitvoeren van seismisch onderzoek om te zoeken naar geschikte geologische structuren die olievoorraden kunnen creëren. Hiervoor worden twee onderzoeksmethoden gebruikt. De eerste omvat het maken van ondergrondse explosies in de buurt van de afzetting en het observeren van de seismische reacties waarmee je informatie kunt krijgen over de locatie en omvang ervan. De tweede methode is om deze gegevens te verkrijgen uit natuurlijk voorkomende seismische golven.

De eerste fase van de oliewinning is het boren van een diep gat in de grond. Vervolgens wordt in het geboorde gat een behuizing (stalen buis) geplaatst, waardoor de stabiliteit van de gehele constructie wordt gewaarborgd. In het verdere stadium worden meer gaten gemaakt om een ​​grotere stroom van de gewonnen olie mogelijk te maken. Om verontreinigende stoffen in de geboorde put op te lossen, wordt vaak zoutzuur gebruikt, dat de carbonaat- en kalkformaties effectief verzuurt en afzettingen van kalk, roest en carboniet verwijdert. Zoutzuur wordt ook gebruikt om achtergebleven cement na het boorproces te verwijderen. In de volgende fase wordt bovenaan de put een speciale installatie geplaatst, ook wel een "kerstboom" genoemd. Het is een set gecombineerde kleppen, pijpen en fittingen die zijn ontworpen om de druk en stroom van olie en gas te regelen. Na aansluiting van het gehele apparaat vindt de primaire herstelfase plaats. Om in dit proces olie te winnen worden veel natuurlijke mechanismen gebruikt, bijvoorbeeld zwaartekrachtdrainage. Het herstelpercentage in de primaire fase bedraagt ​​doorgaans niet meer dan 15%. Bij verdere winning daalt de ondergrondse druk en wordt onvoldoende om de olie naar de oppervlakte te blijven verplaatsen. Op dit punt begint de secundaire herstelstap. Er zijn veel technieken voor de secundaire terugwinning van aardolie. Meestal gaat het daarbij om de toevoer van externe energie naar de afzetting door het injecteren van vloeistoffen (bijvoorbeeld water) of gassen (bijvoorbeeld lucht, kooldioxide) om de ondergrondse druk te verhogen. Het gemiddelde terugwinningspercentage na primaire en secundaire oliewinning bedraagt ​​gewoonlijk niet meer dan 45%. De laatste fase van het extractieproces is het zogenaamde derde orde herstel, dat met behulp van verschillende technieken kan worden verkregen. De eerste vermindert de viscositeit van olie door thermische verwarming. De tweede is de injectie van gas in de afzetting (injectie van kooldioxide). De laatste methode wordt chemische overstromingen genoemd. Ze bestaan ​​uit het mengen van dichte, onoplosbare polymeren met water en deze ondergronds te injecteren. Tertiair herstel zorgt voor nog eens 15%van de olieproductie uit de afzetting. Vanwege de afnemende reserves aan landolievoorraden is de zoektocht naar de hulpbronnen onder de zeebodem begonnen. Voor dit doel worden boorplatforms gebouwd, wat een ingewikkeld, duur en tijdrovend proces is – de bouw van het mijnplatform duurt meestal 2 jaar. Ze kunnen permanent op de bodem worden bevestigd (diepte tot 90 m) of drijven op speciale drijvers, bevestigd met een ankersysteem. Offshore boorplatforms zijn doorgaans aangesloten op een netwerk van enkele tientallen putten die olie winnen in poreus gesteente. Naast het winnen van olie op het boorplatform, wordt deze ook gescheiden van het gas. De aldus verkregen grondstof wordt via een pijpleidingensysteem naar een raffinaderij of naar een mijnbouw- en overslagschip getransporteerd. Vervolgens worden olie en gas naar de tanker gestuurd, die het aan land brengt. Uiteraard hangt de hoeveelheid teruggewonnen olie niet alleen af ​​van de gebruikte boortechnieken. De belangrijkste factoren in dit geval zijn geologische aspecten, zoals de doorlaatbaarheid van rotsen, de sterkte van natuurlijke aandrijvingen, de porositeit van de afzetting of de viscositeit van de olie zelf.

Verwerking van ruwe olie

De gewonnen ruwe olie wordt in raffinaderijen verwerkt tot brandstoffen, oliën, smeermiddelen, asfalt en andere producten. Meestal wordt ruwe olie in fracties gescheiden zonder chemische verandering van de componenten. Op deze manier kunnen raffinaderijgassen die vluchtig zijn bij kamertemperatuur, petroleumether met een kookpunt van 35-60°C, lichte en zware benzine, kerosine, diesel met verschillende kookpunten en mazut (dat wil zeggen een residu met een kookpunt boven 350°C ) zijn verkregen. Ruwe olie ondergaat verschillende processen, zoals:

a) Kraken – bestaat uit de ontleding van lange alifatische koolwaterstoffen die voorkomen in zware mazut- en oliefracties, in verbindingen met kortere ketens die voorkomen in benzine en dieselolie. Naast alifatische koolwaterstoffen met een korte keten worden daarbij ook methaan, LPG, onverzadigde koolwaterstoffen en cokes gevormd. Het kraken kan worden geïnitieerd door thermische, katalytische of stralingsmethoden. b) Reforming – dit is een proces dat wordt toegepast op lichte aardoliefracties of producten verkregen door kraken om brandstoffen met een hoog octaangetal te verkrijgen. Het proces wordt uitgevoerd in aanwezigheid van waterstof met behulp van zeer dure platinakatalysatoren. Bij het reformingproces ontstaan ​​waterstof, raffinaderijgas, LPG, isobutaan en n-butaan. c) Destillatie – is gericht op het scheiden van ruwe olie in fracties die in verschillende temperatuurbereiken koken. Dankzij dit proces worden basisfracties verkregen, zoals: droog en nat gas, lichte en zware benzine, kerosine, dieselolie, mazut en gudron. d) Alkylering – dit is de reactie van olefinen met isobutaan, resulterend in de vorming van isoparaffinen met een hoger molecuulgewicht en een hoger octaangetal. Bij het alkyleringsproces kan zwavelzuur als katalysator worden gebruikt. e) Pyrolyse – afbraakproces uitgevoerd zonder zuurstof bij zeer hoge temperaturen. Het wordt gebruikt om zware oliefracties af te breken tot pyrolytische benzine, oliën en teer.

Het aanbod van de PCC Group voor de mijnbouwsector

Om de oliewinning en de verwerking ervan te verbeteren, is het gebruik van verschillende chemicaliën van cruciaal belang. Natronloog wordt gebruikt bij de raffinage van ruwe olie, minerale oliën, pek- en bitumen- en schaliegaswinning. Natriumhydroxide bij de PCC Group wordt geproduceerd door middel van een membraanelektrolyseproces en geleverd in de vorm van een oplossing met een concentratie van ca. 50%. Een andere toepassing van natriumhydroxide in de mijnbouw is de behandeling van rioolwater en vloeibare verkooksingsproducten.

Een belangrijke groep producten die van groot nut zijn bij de winning en productie van olie en gas zijn oppervlakteactieve stoffen. Oppervlakteactieve stoffen verminderen de grensvlakspanning tussen ruwe olie en gesteente. Hierdoor worden de adhesiekrachten verminderd en kan er extra olie uit het olieveld vrijkomen. Oppervlakteactieve stoffen worden ook gebruikt als middel om ecologische schade als gevolg van het uitlekken van olie en andere aardolie te verminderen. Ze kunnen ook worden gebruikt voor het reinigen van tanks en vaten die nodig zijn voor het transport van de gewonnen grondstof.

Een van de belangrijkste groepen oppervlakteactieve stoffen die in reinigingsmiddelen worden gebruikt, zijn de alkylethersulfaten die door de PCC Group worden aangeboden in de SULFOROKAnol serie. Deze producten zullen vanwege hun anionische karakter goed werken in formuleringen met andere anionische, niet-ionische en amfotere oppervlakteactieve stoffen. Hun was-, emulgerende en schuimende eigenschappen maken ze nuttig als ingrediënten in formules die verschillende oppervlakken reinigen. Alkylbenzeensulfonzuur (ABS) en de zouten ervan, bijvoorbeeld ABSNa , hebben ook een soortgelijk gebruik. HetABS/1-zuur behoort tot de groep van anionische oppervlakteactieve stoffen. Vanwege de oplosbaarheid ervan in ruwe olie kan het een onderdeel zijn van hulpstoffen die worden gebruikt voor de extractie en verwerking van olie. Bovendien wordt ABS/1 zuur , dankzij zijn reinigende eigenschappen, gebruikt voor reinigings- en ontvettingsprocessen van bijvoorbeeld tanks en schepen. Reinigingsproducten die in de olie-industrie worden gebruikt, kunnen ook producten uit de ROKAmid serie omvatten. Ze worden gekenmerkt door het vermogen om dicht en stabiel schuim te creëren, zelfs in een kleine concentratie. Dankzij hun vloeibare vorm vergemakkelijken ROKAmid producten alle handelingen met betrekking tot opslag, transport en distributie aanzienlijk. De volgende groep producten die nodig zijn bij de processen van olie- en gaswinning zijn emulgatoren. Ze worden gebruikt in industriële methoden voor het ontwateren en ontzilten van olie. Deze processen zijn afhankelijk van olieverwarming met de toevoeging van emulgatoren in een apparaat dat elektro-dehydrator wordt genoemd. Het aldus verwarmde mengsel wordt door de ruimte van het concentrische elektrodesysteem geperst. Waterdruppels vervormen, verliezen hun lading en zijn makkelijker met elkaar te combineren, waardoor ze zich afscheiden van olie. Gedehydrateerde en ontzitte ruwe olie kan aan verdere verwerking worden onderworpen. Ideaal als emulgatoren in industriële ontwaterings- en ontziltingsprocessen zijn ROKAnol producten. Dit zijn niet-ionische oppervlakteactieve stoffen die tot de groep van alkoxyvetalcoholen behoren. ROKAnol producten kunnen worden gebruikt in een zeer breed temperatuurbereik, evenals in zure, neutrale en licht alkalische omgevingen. Ze kunnen ook deel uitmaken van ontvettende reinigingsmiddelen die in de olie-industrie worden gebruikt. Zeer goede emulgerende eigenschappen worden ook vertoond door geëthoxyleerde sorbitanesterderivaten, zoals ROKwinol 60 en ROKwinol 80 . Deze producten kunnen componenten zijn van boorvloeistoffen die worden gebruikt bij de olieproductie. Aan de andere kant kunnen sorbitanesters, zoals ROKwin 60 en ROKwin 80 , worden gebruikt bij het lekken van aardoliesubstanties naar water als dispergeermiddelen.