تطبيق أغشية BPM الجيوممبرينية في صناعة النفط والغاز

تحتاج صناعة النفط والغاز إلى مبانٍ احتواء متينة، مقاومة للمواد الكيميائية، وطويلة الأمد للتعامل الآمن مع المنتجات البترولية، ومياه الصرف، وسوائل الحفر، والسوائل الخطرة للغاية. وسواءً كان الأمر يتعلق بالتنقيب في المنبع، أو التخزين في المنتصف، أو التكرير في المصب، فإن خطر التلوث البيئي الناتج عن التسرب يُمثل مصدر قلق دائم.

أغشية BPM الجيولوجية هي بطانات عالية الأداء مصممة هندسيًا، توفر احتواءً مثاليًا وحماية بيئية شاملة في مجموعة واسعة من تطبيقات صناعة النفط والغاز. صُممت بطانات BPM لمقاومة الهيدروكربونات العدوانية، ودرجات الحرارة العالية، والإجهاد الميكانيكي، وهي تحظى بثقة المشغلين حول العالم.

1. أغشية BPM الجيولوجية تحل التحديات الرئيسية في صناعة النفط والغاز

تُجرى عمليات النفط والغاز بانتظام في بعضٍ من أكثر بيئات العالم اضطرابًا، بدءًا من الصحاري القاحلة والمنشآت البحرية وصولًا إلى المناطق الجبلية والتربة الصقيعية في القطب الشمالي. تُعرّض هذه المواقع المواد لمزيج من التأثيرات الكيميائية والإجهاد الميكانيكي ودرجات الحرارة القصوى والقيود اللوجستية. في ظل هذه الظروف القاسية، غالبًا ما تفشل مواد الاحتواء القياسية في تلبية معايير الأداء طويلة الأجل.

تم تصميم الأغشية الجيوممبرانية HDPE من BPM خصيصًا للتغلب على هذه التحديات، حيث تقدم إجابة متينة وقابلة للتكيف ومتوافقة مع اللوائح التنظيمية لاحتواء آمن ومفيد.

1.1 التعرض للمواد الكيميائية العالية

تتضمن عمليات حقول النفط اتصالاً مباشراً بالنفط الخام والديزل وطين الحفر والمواد الكيميائية المستخدمة في الإجراءات والمياه المالحة المنتجة، وكلها عوامل تآكلية بشكل خاص.

يتم فحص بطانات BPM HDPE وفقًا لمعيار ASTM D543 للتوافق الكيميائي. وهي تواجه التدهور الناجم عن الهيدروكربونات والأحماض والقلويات والمذيبات. وتمنع تسرب المواد السامة إلى التربة المحيطة والمستودعات المائية.

1.2 التقلبات الشديدة في درجات الحرارة

تتعرض حقول النفط في الصحاري أو المناطق القطبية لدرجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية إلى أكثر من 60 درجة مئوية، مما يتسبب في تشقق المواد التقليدية أو تليينها.

تظل الأغشية الجيوممبرانية BPM مرنة وثابتة في جميع نطاقات درجات الحرارة الواسعة. تم تركيبها باستخدام الكربون الأسود ومضادات الأكسدة لمقاومة الأشعة فوق البنفسجية والحرارة على المدى الطويل. مناسبة للأغراض المكشوفة ودورات التجميد والذوبان.

1.3 طبقات الأساس الخشنة أو غير المنتظمة

يمكن أن تؤدي التضاريس غير المستوية أو الحصى الحادة أو الطين المضغوط إلى ثقب أو تمزيق البطانات الأضعف أثناء التثبيت أو بعده.

توفر الأغشية الجغرافية HDPE من BPM طاقة ثقب مفرطة (وفقًا لمعيار ASTM D4833). متوافقة مع المنسوجات الجغرافية المخففة لتزيين الحماية. تضمن مقاومة التمزق الممتازة سلامة الهيكل تحت الحمل.

1.4 ظروف التثبيت المعقدة

إن مواقع الحفر البعيدة، والوصول المحدود، والجداول الزمنية الضيقة تجعل إنشاء الخطوط الملاحية المنتظمة العادية أمرًا صعبًا ويتطلب الكثير من العمالة.

تستخدم BPM ألواحًا مسبقة الصنع للحد من وقت اللحام. إن اللحام بالدرز باستخدام استراتيجيات اللحام بالإسفين الدافئ أو اللحام بالبثق قابل للتكيف مع ظروف الصفحة. يضمن التعليم في الموقع والدليل الفني النشر القابل للتطبيق حتى في المواقع المحدودة.

2. أغشية BPM الجيوممبرينية المستخدمة في صناعة النفط والغاز

2.1 حفر طين الحفر وحفر الاحتياطي

تُنتج عمليات الحفر كميات هائلة من سوائل الحفر وبقاياها، والتي غالبًا ما تحتوي على النفط والمعادن الثقيلة والمواد الكيميائية المضافة. تُستخدم أغشية BPM HDPE لتبطين هذه الحفر، مما يُشكّل حاجزًا آمنًا يمنع الملوثات من التسرب إلى التربة المحيطة أو المياه الجوفية. تتحمل هذه الأغشية التعرض المستمر للمواد الكيميائية، والإجهاد الميكانيكي الناتج عن المعدات الثقيلة، وتقلبات درجات الحرارة المنتشرة في مواقع الحفر. ومن خلال توفير احتواء موثوق، تُساعد الأغشية الجيولوجية المُشغّلين على الامتثال لسياسات التأمين البيئي وتقليل مخاطر التنظيف باهظة التكلفة.

2.2 أنظمة الاحتواء الثانوية

في حقول النفط ومصافي التكرير، يُعدّ الاحتواء الثانوي إجراءً أمنيًا حيويًا لمعالجة التسربات أو الانسكابات المحتملة من خزانات التخزين وخطوط الأنابيب ومناطق تخزين المواد الكيميائية. تُنشر أغشية BPM الأرضية أسفل هذه المرافق كطبقة بطانة غير منفذة. في حال فشل الاحتواء الأساسي، تعمل الأغشية الأرضية على التقاط السوائل الخطرة وعزلها بفعالية، مما يمنع تلوث التربة والأضرار البيئية. صُممت هذه الأغشية لمقاومة التعرض للهيدروكربونات والأشعة فوق البنفسجية والتحلل الكيميائي طويل الأمد، مما يوفر حماية إيجابية ودائمة ويتوافق مع اللوائح التنظيمية.

2.3 برك تخزين مياه الفراك

يتطلب التكسير الهيدروليكي كميات كبيرة من المياه والمواد الكيميائية، والتي يجب تخزينها في الموقع قبل الحقن. تُستخدم أغشية BPM الأرضية لتبطين برك مياه التكسير لضمان احتواء محكم ومنع تسرب المواد السامة المحتملة. صُممت هذه الأغشية لمقاومة التركيبات الكيميائية المعقدة المستخدمة في سوائل التكسير، وتحمل ضغوط المعدات ومستويات السوائل المتقلبة. تُعزز البرك المبطنة جيدًا كفاءة التشغيل، كما تحمي البيئة المحيطة من التلوث.

2.4 برك تبخر المياه المنتجة

المياه المُنتجة، وهي ناتج ثانوي لاستخراج النفط، تتكون في كثير من الأحيان من أملاح ذائبة وهيدروكربونات ومعادن ثقيلة. تُبطّن أغشية BPM برك التبخير لاحتواء هذا السائل بأمان في مرحلة ما من عملية التبخير. يجب أن تكون هذه الأغشية مقاومة بشكل ملحوظ للملوحة والتأثيرات الكيميائية، وأن تتحمل درجات حرارة عالية في البيئات المفتوحة المعرضة لأشعة الشمس. بمنعها التسرب إلى باطن الأرض، تحمي الأغشية الجيولوجية أصول المياه الجوفية، وتُمكّن المُشغّلين من معالجة المياه المُنتجة بطريقة صديقة للبيئة وبأقل تكلفة.

2.5 شركة نفايات المصفاةخلايا الترفيه

تُنتج مصافي التكرير نفايات آمنة وشبه صلبة، تتكون من رواسب زيتية، ومحفزات مُستهلكة، وتربة مُلوثة. تُستخدم أغشية BPM الأرضية لتبطين خلايا احتواء النفايات، مُشكلةً حاجزًا غير منفذ يعزل النفايات الخطرة وغير الخطرة. غالبًا ما تتضمن هذه المباني بدائل تبطين مُركبة (مثل غشاء أرضي من البولي إيثيلين عالي الكثافة + بطانة طينية جيوسينثيتيكية) لتلبية المتطلبات المحلية والعالمية الصارمة لتصميم مكبات النفايات الصناعية.

3. حالة تطبيقية عملية لأغشية BPM الجيوممبرينية في صناعة النفط والغاز

حالة التطبيق 1: نظام بطانة الاحتواء الثانوي لمحطة النفط في الشرق الأوسط

• نظرة عامة على المشروع

- الموقع: المنطقة الصناعية بالدمام، المنطقة الشرقية، المملكة العربية السعودية

- نوع المشروع: محطة تخزين النفط الخام - نظام الاحتواء الثانوي

- المساحة الإجمالية المخططة: 520,000 متر مربع

- المنتج المستخدم: غشاء أرضي ناعم من البولي إيثيلين عالي الكثافة 2.0 مم + نسيج أرضي 500 جرام لكل متر مربع

- العميل: الشركة الوطنية للخدمات البترولية

• خلفية المشروع

في إطار برنامج تحديث البنية التحتية في المملكة العربية السعودية، شُيّد في الدمام محطة استراتيجية جديدة لتخزين النفط الخام لدعم الاحتياطيات الوطنية ودعم لوجستيات التصدير. تضم المحطة 15 خزانًا علويًا للتخزين، تتراوح سعتها بين 50,000 و200,000 برميل.

وبسبب الإرشادات البيئية الصارمة التي فرضتها هيئة البيئة السعودية ومعايير المعهد الأمريكي للبترول، فإن المنشأة تحتاج إلى نظام احتواء ثانوي قوي لمنع تسرب الهيدروكربون إلى التربة المحيطة أو المياه الجوفية في حالة فشل الخزان أو تمزق خط الأنابيب.

• المشاكل والتحديات

- مقاومة المواد الكيميائية: يجب أن يكون جهاز البطانة قادرًا على تحمل الاتصال المطول مع الهيدروكربونات، بما في ذلك النفط الخام والديزل وعوامل التنظيف.

- درجات الحرارة المرتفعة: تتجاوز درجات الحرارة المحيطة بالمنطقة 50 درجة مئوية في كثير من الأحيان، وتتعرض أسطح الخزانات للتدفئة الإشعاعية.

- الأحمال الميكانيكية: تتطلب حركة المعدات الثقيلة وغطاء الحصى مقاومة عالية للثقب.

- الامتثال التنظيمي: كان يجب أن يتوافق الجهاز مع متطلبات الاحتواء العالمية (API 650/652، ASTM D5885).

- منطقة التركيب: تتطلب السدود الاحتواءية الكبيرة المفتوحة إعدادًا سريعًا وموحدًا لمنع الرفع الناتج عن الرياح والتجعد.

• الحل عبر BPM Geosynthetics

بعد مناقشات تقنية كبيرة، قامت شركة BPM بتصميم وتجهيز نظام بطانة احتواء مخصص، بما في ذلك:

• غشاء أرضي HDPE أملس 2.0 مم

- مصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة البكر مع محتوى أسود الكربون >20%

- مقاومة فائقة للنفط الخام والمواد الكيميائية المستخدمة في التكرير والتعرض للأشعة فوق البنفسجية

- اجتاز اختبارات ASTM D5747 و D5885 لمقاومة المواد الكيميائية

• جيوتكستايل غير منسوج 500 جرام لكل متر مربع

- تم تركيبه كطبقة أساسية لحماية الغشاء الجيوممبري من الحصى الموجود تحت الأرض

- طبقة إضافية موضوعة فوق الغشاء الجيوممبريني في مناطق معينة ذات حركة مرور عالية لتوفير الراحة

• اللحام بالدرز ومراقبة الجودة:

- تم ربط جميع طبقات الموضوع عن طريق اللحام الإسفيني الدافئ واللحام بالبثق للحواف

- تم فحص كل طبقة باستخدام ضغط الهواء ثنائي المسار وفحص المجال الفراغي

- تم إجراء الاختبارات السلبية في الموقع أسبوعيًا وتم إثباتها من خلال مختبرات تابعة لجهات خارجية

• ميزات التصميم:

- تم بناء حواجز بمنحدرات 3:1 وخنادق مثبتة بأوزان خرسانية

- جهاز كشف التسربات المتكامل تحت الغشاء الجيوممبريني مع منافذ التفتيش

• يسلط الضوء على التثبيت

- يتم تسليم المواد في لفات بعرض 7 أمتار للحد من اللحامات في الموقع

- وصل سعر التركيب اليومي إلى 12000 متر مربع في اليوم مع طاقم ماهر مكون من 20 فنيًا

- درجة الحرارة المحيطة في الموقع غالبًا ما تكون >45 درجة مئوية - حافظت بطانات BPM على ثبات الأبعاد والمرونة في جميع الأنحاء

- تم الانتهاء من الإعداد بالكامل خلال 28 يوم عمل، قبل 10 أيام من الموعد المحدد

• ملاحظات العميل

قدّمت شركة BPM جهاز غشاء أرضي متين للغاية، يلبي جميع المتطلبات الفنية والتنظيمية. وقد ساهمت خدماتهم اللوجستية ودعمهم الفني ومعرفتهم الفنية بشكل كبير في إتمام عملية التركيب في الوقت المحدد وبأعلى معايير الجودة. وقد أثبت هذا القماش متانة فائقة في ظروف المناطق القاحلة القاسية.

• نتائج المشروع والفوائد طويلة المدى

- عدم وجود أي فشل في الاحتواء: تجاوزت جميع الخزانات عمليات محاكاة التسرب والتدقيق البيئي

- حماية البيئة: المياه الجوفية المتضمنة من تسرب الهيدروكربون، مع وجود جهاز مراقبة سلبي في مكانه

- متانة الحرارة والمواد الكيميائية: بعد عام واحد من الاستخدام، لا يتم اكتشاف أي تشقق أو فقاعات أو تدهور ميكانيكي

- الامتثال التنظيمي: معتمد من قبل جهة خارجية تعمل في مجال الطاقة على أنه متوافق مع المعايير البيئية SEEP وAPI

• المتابعة والتوسع

بعد نجاح هذا المشروع، قررت شركة NPLC استخدام بطانات البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) من شركة BPM في المرحلة الثانية من التوسع (خمسة خزانات إضافية، بمساحة 130,000 متر مربع). كما استُخدمت هذه المهمة كمرجع لمنشآت احتواء مماثلة في منشآت النفط في الكويت والإمارات العربية المتحدة.

حالة التطبيق الثانية: نظام الاحتواء الثانوي لمنشأة تخزين النفط - الشرق الأوسط

- العميل: شركة النفط الوطنية

- الموقع: الإمارات العربية المتحدة

- نوع المشروع: نظام بطانة الاحتواء الثانوي لخزانات تخزين النفط فوق الأرض

- المنتج المستخدم: غشاء أرضي أملس من مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة بسمك 2.0 مم

- المساحة الإجمالية المغطاة: 180,000 متر مربع

• خلفية المشروع

تُشغّل الشركة الراعية إحدى أكبر محطات النفط في الشرق الأوسط. ومع توسعة أحواض تخزين النفط الخام فوق الأرض، كان هناك متطلب أساسي لتحسين نظام الاحتواء الثانوي بما يتوافق مع اللوائح البيئية العالمية.

وللتأكد من أن أي تسربات أو انسكابات محتملة من الخزانات لن تلوث التربة أو المياه الجوفية، كان من الضروري وجود جهاز بطانة غير منفذة أسفل منطقة الاحتواء بالكامل، مثل السدود وقنوات الصرف.

• التحدياتواجه

- الظروف البيئية القاسية: تجاوزت درجات الحرارة خلال النهار 50 درجة مئوية، مما تسبب في ضغط التمدد والانكماش على مواد البطانة.

- متطلبات مقاومة المواد الكيميائية: يجب أن تكون آلة الاحتواء مقاومة للهيدروكربونات، إلى جانب النفط الخام والديزل والمواد الكيميائية المضافة المحتملة.

- منطقة تغطية كبيرة وجدول زمني ضيق: مع وجود 12 خزانًا في البناء المتوازي، كان من المقرر تنفيذ إنشاء الغشاء الجيوممبريني في وقت قريب وبنجاح إلى جانب تعطيل الأعمال المدنية الجارية.

- الامتثال التنظيمي: كانت المهمة في السابق صعبة للغاية بسبب المراقبة البيئية الصارمة وعمليات التدقيق من قبل جهات خارجية لتلبية معايير منع الانسكاب النفطي العالمية.

• تم توفير حل BPM

ولمعالجة هذه التحديات، قدمت شركة BPM حلاً متكاملاً لجهاز بطانة الاحتواء:

- المنتج: يتم توفير غشاء جغرافي أملس من مادة البولي إيثيلين عالي الكثافة مقاس 2.0 مم، والذي يتميز بمقاومته الكيميائية الأكثر فعالية، وثباته للأشعة فوق البنفسجية، وقوته الشديدة في الشد.

- التصنيع المخصص: يتم لحام الألواح المصنعة في المصنع مسبقًا في لفات ضخمة لتسريع نشر المنطقة والحد من اللحام التماسي.

- الدعم الفني في الموقع: عمل الفنيون المرخصون من BPM مع فريق المقاول للإشراف على النشر وإجراء فحوصات التحكم الجيدة (اختبار ضغط الهواء، واختبار الحقل الفراغي)، والمساعدة في تثبيت البطانة ولحام اللحامات.

لحام اللحام وضمان الجودة: لُحمت جميع اللحامات باستخدام آلات لحام اندماج آلية، مع توثيق مستمر لمراقبة الجودة. تم اختبار اللحامات العكسية الآمنة، واختبارات الشرر/الهواء غير التدميرية.

• النتائج وملاحظات العملاء

- كان يتم تركيب جهاز الغشاء الجيوممبريني قبل 10% من الموعد المحدد بغض النظر عن الظروف الجوية القاسية، وذلك بفضل فرق التصنيع المسبق والنشر الماهرة.

- اجتاز جهاز الاحتواء الأخير جميع عمليات التفتيش البيئية وحصل على الموافقة التنظيمية الكاملة.

- أكد المستهلك عدم وجود أي تسرب أو مشاكل تجديد بعد 24 شهرًا من التشغيل، مما يؤكد الأداء الشامل طويل الأمد للبطانة تحت التعرض للهيدروكربون.

- من المفترض أن تصبح المهمة بمثابة حالة مرجعية لمرافق خزانات النفط المستقبلية في جميع أنحاء المنطقة.

• شهادة العميل:

لقد تجاوز فريق BPM الفني وجودة منتجاته توقعاتنا بكثير. كان تركيب الأغشية الأرضية سريعًا وموثوقًا ومطابقًا تمامًا لمعاييرنا. نعتبر BPM موردًا استراتيجيًا لجميع مشاريع التخزين المستقبلية.

4. لماذا تختار شركة BPM كمورد للأغشية الجيولوجية لمشاريع النفط والغاز؟

- أكثر من 18 عامًا من الخبرة في البنية التحتية للطاقة العالمية

- تم تصديرها إلى أكثر من 100 دولة

- مواد تم اختبارها في المختبر وثبتت فعاليتها ميدانيًا

- خيارات التخصيص والتسليم

- الدعم الفني متاح في الموقع