তেলক্ষেত্র শিল্পে পলিয়াক্রিলামাইডের প্রয়োগ

পলিয়াক্রিলামাইড (PAM), একটি বহুমুখী পলিমার, তেলক্ষেত্র শিল্পে তার তাৎপর্য দৃঢ়ভাবে প্রতিষ্ঠিত করেছে। এর উচ্চ আণবিক ওজন, অ্যানিওনিক, ক্যাটানিক এবং নন-আয়নিক রূপে তৈরি করার ক্ষমতার সাথে মিলিত হয়ে, এটিকে অনন্য বৈশিষ্ট্যে সমৃদ্ধ করে। এই বৈশিষ্ট্যগুলি তেলক্ষেত্রের বিভিন্ন ক্রিয়াকলাপে PAM কে অপরিহার্য করে তোলে, যা বর্ধিত তেল পুনরুদ্ধার, অপ্টিমাইজড ড্রিলিং তরল কর্মক্ষমতা এবং কার্যকর জল পরিশোধনে উল্লেখযোগ্যভাবে অবদান রাখে।

১. বর্ধিত তেল পুনরুদ্ধার (EOR)​

১.১ পলিমার বন্যার প্রক্রিয়া​

তেল নিষ্কাশন সর্বাধিক করার লক্ষ্যে, পলিঅ্যাক্রিলামাইড দিয়ে পলিমার প্লাবিতকরণ একটি বহুল ব্যবহৃত কৌশল হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে। এই প্রক্রিয়ায় PAM-এর প্রাথমিক কাজ হল ইনজেকশন করা জলের সান্দ্রতা বৃদ্ধি করা। একটি সাধারণ জলাধারের পরিস্থিতিতে, যখন PAM-বহির্ভূত জল ইনজেকশন করা হয়, তখন এর তুলনামূলকভাবে কম সান্দ্রতার কারণে এটি দ্রুত উচ্চ-ব্যয়যোগ্যতা অঞ্চলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়। গবেষণা ইঙ্গিত দেয় যে ইনজেকশন করা জলের 70% পর্যন্ত কম-ব্যয়যোগ্যতা অঞ্চলগুলিকে বাইপাস করতে পারে যেখানে প্রচুর পরিমাণে তেল আটকে থাকে। যাইহোক, যখন PAM প্রবর্তন করা হয়, তখন এটি একটি সান্দ্র দ্রবণ তৈরি করে। দীর্ঘ-শৃঙ্খল পলিমার অণুগুলি আটকে যায়, প্রবাহের প্রতিরোধ ক্ষমতা বৃদ্ধি করে। এটি ইনজেকশন করা জলকে কম-ব্যয়যোগ্যতা অঞ্চলে সরিয়ে নিতে বাধ্য করে। পরীক্ষাগার গবেষণায় দেখা গেছে যে এই ডাইভারশন PAM-বহির্ভূত জল-প্লাবিতকরণের তুলনায় তেল পুনরুদ্ধারে 15-20% পর্যন্ত বৃদ্ধি ঘটাতে পারে।

[চিত্র ১ এখানে সন্নিবেশ করান: একটি জলাধারে PAM সহ এবং ছাড়া জলের প্রবাহ দেখানো একটি পরিকল্পিত চিত্র। বাম অংশটি PAM ছাড়াই প্রধানত উচ্চ-পারমিবিলিটি চ্যানেলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত জল দেখায় এবং ডান অংশটি উচ্চ- এবং নিম্ন-পারমিবিলিটি উভয় অঞ্চলে PAM সহ জলের আরও অভিন্ন বন্টন দেখায়।]​

১.২ গতিশীলতা নিয়ন্ত্রণ​

গতিশীলতা নিয়ন্ত্রণে PAM একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে, যা দক্ষ তেল স্থানচ্যুতির জন্য অপরিহার্য। গতিশীলতা অনুপাত (M), যা স্থানচ্যুত তরল (ইনজেকশনের জল) এবং স্থানচ্যুত তরল (তেল) এর গতিশীলতার অনুপাত হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ পরামিতি। উচ্চ গতিশীলতা অনুপাত প্রায়শই আঙুলের আঘাতের দিকে পরিচালিত করে, যেখানে ইনজেকশনের জল তেলের মধ্য দিয়ে আঙুলের মতো চ্যানেল তৈরি করে, যার ফলে স্থানচ্যুতি দক্ষতা খারাপ হয়। ইনজেকশনের জলের সান্দ্রতা বৃদ্ধি করে, PAM কার্যকরভাবে গতিশীলতা অনুপাত হ্রাস করে। উদাহরণস্বরূপ, যদি তেলের গতিশীলতা μo/ko হয় (যেখানে μo হল তেলের সান্দ্রতা এবং ko হল তেলের ব্যাপ্তিযোগ্যতা) এবং ইনজেকশনের জলের গতিশীলতা μw/kw হয় (যেখানে μw হল জলের সান্দ্রতা এবং kw হল জলের ব্যাপ্তিযোগ্যতা), তাহলে PAM যোগ করলে μw কয়েকগুণ বৃদ্ধি পেতে পারে। ক্ষেত্রের প্রয়োগগুলি দেখিয়েছে যে গতিশীলতা অনুপাত হ্রাস করলে সুইপ দক্ষতা 25 - 30% বৃদ্ধি পেতে পারে, যা তেলের আরও স্থিতিশীল এবং দক্ষ স্থানচ্যুতি নিশ্চিত করে।

১.১ পলিমার বন্যা​

পলিমার ফ্লাডিং একটি বহুল ব্যবহৃত EOR কৌশল, এবং অ্যাক্রিলামাইড পলিমার এই প্রক্রিয়ার কেন্দ্রবিন্দুতে রয়েছে। পলিমার ফ্লাডিংয়ে, জলে দ্রবণীয় অ্যাক্রিলামাইড পলিমারগুলি জলের সাথে তেলের জলাধারে প্রবেশ করানো হয়। এই পলিমারগুলি ইনজেক্ট করা জলের সান্দ্রতা বৃদ্ধি করে, যার ফলে সুইপ দক্ষতা উন্নত হয়। যত বেশি সান্দ্র জল জলাধারে প্লাবিত হয়, ততই এটি ছিদ্রযুক্ত শিলা গঠনে আটকে থাকা তেলকে আরও ভালভাবে স্থানান্তর করতে পারে। অ্যাক্রিলামাইড পলিমারগুলির দীর্ঘ-শৃঙ্খল প্রকৃতি তাদের জলের অণুগুলির সাথে জড়িয়ে পড়তে দেয়, যার ফলে তেলকে উৎপাদন কূপের দিকে ঠেলে দেওয়ার ক্ষমতা জলের বৃদ্ধি পায়। এর ফলে তেল পুনরুদ্ধারের হার বৃদ্ধি পায়, যা অ্যাক্রিলামাইড পলিমারগুলিকে EOR কার্যক্রমে একটি মূল্যবান সম্পদ করে তোলে।

১.২ গতিশীলতা নিয়ন্ত্রণ​

EOR-এর সময় গতিশীলতা নিয়ন্ত্রণে অ্যাক্রিলামাইড-ভিত্তিক পলিমারগুলিও গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। ভিন্নধর্মী জলাধারগুলিতে, ইনজেকশন করা তরল উচ্চ-ব্যপ্তিযোগ্যতা অঞ্চলের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার প্রবণতা থাকে, যার ফলে কম-ব্যপ্তিযোগ্যতা অঞ্চলে উল্লেখযোগ্য পরিমাণে তেল থাকে। অ্যাক্রিলামাইড পলিমার ব্যবহার করে ইনজেকশন করা তরলের সান্দ্রতা সামঞ্জস্য করে, ইনজেকশন করা তরল এবং তেলের মধ্যে গতিশীলতা অনুপাত অপ্টিমাইজ করা যেতে পারে। এটি জলাধার জুড়ে ইনজেকশন করা তরলের আরও সমান বন্টন নিশ্চিত করে, সামগ্রিক তেল স্থানচ্যুতি দক্ষতা উন্নত করে। উদাহরণস্বরূপ, ক্রসলিঙ্ক করা অ্যাক্রিলামাইড পলিমারগুলিকে একটি নির্দিষ্ট রিওলজিক্যাল আচরণের জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে, যা ইনজেকশন করা তরলের প্রবাহকে জলাধারের কম অ্যাক্সেসযোগ্য অঞ্চলে ডাইভার্ট করতে সহায়তা করে।

2. ড্রিলিং তরল সংযোজন

​

২.১ সান্দ্রতা এবং রিওলজি নিয়ন্ত্রণ​

ড্রিলিং অপারেশনের সময়, ড্রিলিং ফ্লুইডের যথাযথ সান্দ্রতা এবং রিওলজি বজায় রাখা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। পলিয়াক্রাইলামাইড একটি কার্যকর সান্দ্রতা প্রদানকারী হিসেবে কাজ করে। ড্রিলিং ফ্লুইড সিস্টেমে, PAM অণুগুলি মাটির মতো কঠিন কণার সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। PAM-এর দীর্ঘ-শৃঙ্খল কাঠামো মাটির কণার পৃষ্ঠে শোষণ করে, তাদের মধ্যে সেতুবন্ধন করে। PAM চেইন দ্বারা কণার এই সমষ্টি ড্রিলিং ফ্লুইডের সান্দ্রতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে। বেশিরভাগ ড্রিলিং অপারেশনের জন্য সাধারণত 30 - 60 সেন্টিপয়েসের মধ্যে একটি সঠিক সান্দ্রতা, কার্যকরভাবে পৃষ্ঠে কাটা বহন করার জন্য প্রয়োজন। এটি পর্যাপ্ত হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ প্রদান করে কূপ ধস রোধ করতেও সাহায্য করে এবং তরল ক্ষয় নিয়ন্ত্রণ করে।

[চিত্র ২ এখানে সন্নিবেশ করান: ড্রিলিং তরলে মাটির কণার সাথে PAM-এর মিথস্ক্রিয়ার একটি অণুবীক্ষণিক দৃশ্য। PAM শৃঙ্খলগুলি একাধিক মাটির কণাকে সংযুক্ত করে দেখানো হয়েছে, যা তরলের সামগ্রিক সান্দ্রতা বৃদ্ধি করে।]​

২.২ তরল ক্ষয় নিয়ন্ত্রণ​

প্রবেশযোগ্য গঠনের মধ্য দিয়ে ড্রিল করার সময়, ড্রিলিং তরল গঠনে প্রবেশ করতে পারে, যার ফলে কূপের জলস্তরের হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ হ্রাস পায় এবং সম্ভাব্য গঠনের ক্ষতি হয়। PAM কূপের দেয়ালে একটি ফিল্টার কেক তৈরি করে। বিশেষ করে অ্যানিওনিক PAM, গঠনের ধনাত্মক চার্জযুক্ত পৃষ্ঠের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। এই ফিল্টার কেক একটি বাধা হিসেবে কাজ করে, তরল ক্ষয় হ্রাস করে। গবেষণায় দেখা গেছে যে PAM ব্যবহার তরল ক্ষয় 50 - 60% পর্যন্ত কমাতে পারে, কূপের অখণ্ডতা এবং গঠন রক্ষা করে।

৩. তেলক্ষেত্রে জল পরিশোধন

​

৩.১ ঝুলন্ত কঠিন পদার্থের ফ্লোকুলেশন​

তেলক্ষেত্র থেকে উৎপাদিত পানিতে প্রায়শই ঝুলন্ত কঠিন পদার্থ থাকে, যার মধ্যে বালি, পলি এবং তেলের ফোঁটা থাকে। পলিঅ্যাক্রিলামাইড একটি ফ্লোকুল্যান্ট হিসেবে কাজ করে। PAM অণুতে থাকা চার্জযুক্ত গ্রুপগুলি ঝুলন্ত কণার পৃষ্ঠের চার্জের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। উদাহরণস্বরূপ, ক্যাটানিক PAM, ঋণাত্মক চার্জযুক্ত স্থগিত কঠিন পদার্থকে আকর্ষণ করে। চিত্র 3-তে দেখানো হয়েছে, পলিমার চেইনগুলি একাধিক কণার মধ্যে সেতুবন্ধন করে, যার ফলে তারা বৃহত্তর ফ্লোকে একত্রিত হয়। এই ফ্লোকে অবক্ষেপণ বা পরিস্রাবণ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে জল থেকে আরও সহজে আলাদা করা যায়। ফ্লোকুলেশনে PAM ব্যবহার স্থগিত কঠিন পদার্থের পৃথকীকরণ দক্ষতা 70 - 80% বৃদ্ধি করতে পারে।

[চিত্র ৩ এখানে সন্নিবেশ করান: PAM দ্বারা উৎপাদিত তেলক্ষেত্রের জলে স্থগিত কঠিন পদার্থের ফ্লোকুলেশন প্রক্রিয়া দেখানো একটি চিত্র। PAM এর ক্রিয়ায় ছোট স্থগিত কণাগুলিকে বৃহত্তর ফ্লোকে একত্রিত হতে দেখানো হয়েছে।]​

৩.২ তেলের পানি অপসারণ - জলীয় ইমালসন​

তেলক্ষেত্রের কার্যক্রমে তেল-জল ইমালশন প্রচলিত। PAM এই ইমালশনগুলিকে ভেঙে ফেলতে পারে এবং জল অপসারণকে সহজতর করতে পারে। পলিমার তেল-জল ইন্টারফেসে শোষণ করে, ইমালশনের স্থায়িত্ব ব্যাহত করে। ইন্টারফেসিয়াল টান পরিবর্তন করে এবং জলের ফোঁটার সমন্বয় বৃদ্ধি করে, PAM জলের পর্যায়কে তেল পর্যায় থেকে পৃথক করতে সহায়তা করে। উৎপাদিত পানির সঠিক শোধন এবং নিষ্কাশন এবং মূল্যবান তেল উপাদান পুনরুদ্ধারের জন্য এই পৃথকীকরণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

উপসংহার

তেলক্ষেত্র শিল্পে পলিয়াক্রাইমাইডের প্রয়োগ বৈচিত্র্যময় এবং সুদূরপ্রসারী। তেল পুনরুদ্ধার বৃদ্ধি থেকে শুরু করে ড্রিলিং এবং কার্যকর জল পরিশোধনের মসৃণ পরিচালনা নিশ্চিত করা পর্যন্ত, এটি একটি অপরিহার্য রাসায়নিক হয়ে উঠেছে। তেল শিল্প আরও দক্ষ এবং টেকসই নিষ্কাশন পদ্ধতিগুলি অন্বেষণ করার সাথে সাথে, পলিয়াক্রাইমাইড প্রয়োগের বিকাশ এবং অপ্টিমাইজেশন নিঃসন্দেহে গবেষণা এবং উদ্ভাবনের অগ্রভাগে থাকবে।