پژوهش نفت
سال:1393 | دوره:24 | شماره:78 |تعداد مقالات:15

هزینه بالا و پرخطربودن آزمایش های تجربی استفاده از روش های عددی را روی مخازن گاز طبیعی فشرده اجتناب ناپذیر ساخته است. در مقاله حاضر با رهیافت مکانیک آسیب به بررسی اثر تصادم و آسیب ناشی از برخورد مخازن CNG فولادی تحت فشار پرداخته شده است. معیار شناسایی آسیب و قابلیت به کارگیری مجدد مخزن پس از برخورد، مطابق استاندارد سازمان توسعه استاندارد کانادا و ایالات متحده در مخازن CNG می باشد. شبیه سازی صدمات وارد بر مخزن در تصادف و سقوط خودرو با به کارگیری مدل آسیب جانسون و کوک صورت گرفته است. محاسبات در جهت های مختلف برخورد و با در نظر گرفتن تاثیر فشار داخل مخزن، سرعت تصادم و ارتفاع سقوط انجام شده است. انباشتگی آسیب ناشی از برخورد برای حالت های مختلف به دست آمده است. تحلیل های عددی انجام گرفته در مقاله برای حالت های مختلف برخورد شامل سقوط و تصادف نشان می دهد بیشترین آسیب در حالت برخورد عمودی ایجاد می شود و با تغییر زاویه برخورد از امتداد عمودی به افقی، آسیب وارده به مخزن کمتر خواهد بود.

در این مقاله برای پیشبینی رسوب آسفالتین از دو روش استفاده گردید. در روش اول، تئوری پلیمری فلوری-هاگینز و در روش دوم مدل رسامدانا و همکاران به عنوان مدل پایه مورد استفاده قرار گرفت. ابتدا پارامتر حلالیت آسفالتین، به صورت تابعی از فشار در نظر گرفته شد و سپس مقدار این پارامتر در فشارهای مختلف تعیین گردید. هدف، تطبیق منطقی نتایج حاصل از مدل با داده های رسوب آسفالتین حاصل از آزمایش میباشد. پارامتر حلالیت آسفالتین مورد استفاده در روش اول از مقادیر گزارش شده در مقالات، کمتر بود ولی نتایج حاصل از روش دیگر، مقادیر پارامتر حلالیت آسفالتین را در محدوده قابل قبولی ارائه داد. در نهایت یک رابطه تجربی برای پیشبینی پارامتر حلالیت آسفالتین در فشارهای مختلف برای دو نمونه نفتی بهدست آمد که مقدار این پارامتر را با خطای کمتری محاسبه می نماید.

در این مقاله یک روش بازرسی غیرمخرب جدید بر اساس تکنیک های نوری برای بررسی وضعیت خطوط لوله ارائه شده است. روش های متداول بازرسی لوله (براساس سیستم های تلویزیونی مدار بسته) عملکرد نسبتا ضعیفی دارند. در این روش ها یک دوربین ویدئویی روی ربات نصب می شود و فیلم به دست آمده، توسط متخصص به صورت غیرهمزمان بررسی می شود. دو اشکال عمده چنین سیستم های بازرسی عبارتند از: 1) کیفیت پایین تصاویر به دست آمده به دلیل عدم نورپردازی مناسب در داخل لوله و 2) امکان بروز خطا در طول بازرسی غیرهمزمان که توسط اپراتورهای انسانی انجام می شود. در این مقاله، هدف شناسایی و مکانیابی خودکار عیوب و ناپیوستگی ها در سطح داخلی لوله است. سنسور مورد استفاده مونتاژی از یک دوربین CCD و دیود لیزری است که از این دیود لیزری برای تولید لیزر به شکل رینگ استفاده می شود. شناسایی و مکانیابی عیب از طریق رسم رویه سطح داخلی لوله بر اساس تکنیک های پردازش تصویر، انجام می شود. روش پیشنهادی بر روی یک لوله گاز واقعی آزمایش گردیده و نتایج ارائه شده است.

کمینه سازی هزینه گازرسانی با انتخاب قطر مناسب لوله و با در نظر گرفتن محدودیت های عدم افت فشار در گره ها و حجم جریان انتقالی گاز، یکی از چالش های مهم در صنعت نفت و گاز است که می تواند به صورت یک مساله بهینه سازی مقید فرموله شود. در سال های اخیر، رهیافت های زیادی برای حل این مساله با استفاده از روش های مکاشفه ای مانند الگوریتم ژنتیک و الگوریتم کلونی مورچه ها ارائه شده است که به موفقیت های قابل توجهی دست یافته اند. علیرغم کارهای انجام شده، هنوز سرعت همگرایی و دقت همگرایی به نقطه بهینه به عنوان دو چالش مهم در این مساله مطرح هستند. در این مقاله یک راه حل مبتنی بر الگوریتم رقابت استعماری ارائه شده است. نتایج آزمایشات نشان می دهد که رهیافت پیشنهادی نسبت به نرمافزار GPNet که در شرکت ملی گاز استفاده می شود، منجر به صرفه جویی 20% در هزینه ها شده که در مقایسه با روش مبتنی بر الگوریتم ژنتیک با صرفه جویی 12.1% دارای کارآیی بالاتری می باشد.

ترشوندگی یک پارامتر کلیدی است که ویژگی های پتروفیزیکی سنگ‎ های مخزن را تحت تاثیر قرار می دهد. اغلب اوقات، نفوذ تراویده گل حین حفاری زون نفتی، باعث تغییر عمده ای در ترشوندگی شده و اثرات فراوانی بر جابه جایی نفت توسط آب از خود برجای می گذارد که نهایتا تولید و روش های بازیابی نفت را تحت تاثیر قرار می دهد. در این مطالعه اثر سه نمونه بنتونیت متداول مورد استفاده در چاه نفت، بنتونیت خالص سازی شده و نانورس برروی ترشوندگی ماسه سنگ و سنگ کربناته با استفاده از روش زاویه تماس مورد بررسی قرار گرفته است. اصلاح خواص سطحی ورقه های مونت موریلونیت با استفاده از اصلاح گر دو شاخه آب گریز، ترشوندگی ذرات را از حالت آب دوست به سمت نفت دوست تغییر داد که این تغییر خواص سطحی، منجر به پخش شوندگی مناسب نانورس (آلی) درون فاز نفتی (آب گریز) گردید. پس از اندازه گیری زاویه تماس ناشی از قرار گرفتن سوسپانسیون تهیه شده از هر کدام از سه نمونه، مشاهده شد که نمونه های بنتونیت معمولی و خالص شده منجر به تغییر ترشوندگی نمونه های ماسه سنگی و آهکی به آب دوست شدند، در حالی که نانورس به دلیل آب گریز شدن، منجر به تغییر زاویه تماس به سمت نفت دوستی شد. بر اساس مشاهدات صورت گرفته، استفاده از نانورس به عنوان افزاینده گل حفاری پایه نفتی، به دلیل سازگاری ترشوندگی با منطقه نفتی و نیز خاصیت پخش شوندگی مطلوب در سیال حفاری نفتی، پیشنهاد می شود.

کاهش نفوذپذیری سنگ مخزن یکی از مشکلاتی است که در فرآیند تزریق و یا تولید گاز ایجاد می شود. پدیده های زیادی در فرآیند تزریق گاز مخصوصا در فرآیند ذخیره سازی گاز در مخازن وجود دارد که مشکلاتی را می تواند به همراه داشته باشد. در این بررسی پدیده تبخیر آب و تغییرات تزریق پذیری و تولیدپذیری مورد نظر میباشد. به عبارت دیگر پدیده تبخیر در مبحث تزریق گاز به منظور ذخیره سازی توجه قرار گرفته است. نکته قابل توجه در این بین، تقابل دو پارامتر کاهش اشباعیت آب از یک طرف و کاهش نفوذپذیری سنگ مخزن به واسطه تشکیل رسوبات نمک می باشد. کاهش اشباعیت آب، بهبود نفوذپذیری نسبی گاز را به همراه خواهد داشت و تشکیل رسوبات نمک، کاهش نفوذپذیری نسبی گاز را باعث می شود. نتایج نشان میدهد که در نهایت نفوذپذیری سنگ های با تراوایی بالا در پایان فرآیند بهبود یافته و نفوذپذیری سنگ های با تراوایی پایین، کاهش می یابد. بنابراین هرچند در فرآیند تزریق گاز، آسیب دیدگی به دلیل تشکیل رسوب نمک مشاهده می گردد، اما در نهایت می توان گفت که به دلیل تغییر در ساختار محیط متخلخل برای محیط های مختلف مخزن، تاثیر یکسانی بر روی شرایط نهایی نداشته و ممکن است نسبت به حالت اولیه افزایش و یا کاهش را به همراه داشته باشد. اندازه کریستال های نمک نسبت به اندازه حفرات از جمله عواملی است که می توانند مستقیما در گرفتگی حفرات نقش داشته باشد که این اثر را می توان در تغییرات نفوذپذیری نسبی مشاهده نمود. بنابراین پدیده تبخیر میتواند اثرات متفاوتی از خود به همراه داشته باشد که این اثرات به ساختار حفرات بستگی خواهد داشت، لذا انجام تست های تزریق برای هر محیط و هر شرایط ضروری است.

لاتکس پایدار نانوکامپوزیت کوپلیمر (استایرن- متیل متاکریلات)/ خاک رس به روش پلیمریزاسیون رادیکالی انتقال اتم معکوس در سیستم مینی امولسیونی و در دمای 90 °Cسنتز شد. پلیمریزاسیون مینی امولسیونی به جهت فواید فراوان آن در کپسوله کردن مواد معدنی، سهولت فرآیند هسته زایی، و حذف حلال های آلی مورد استفاده قرار گرفت. درجه تبدیل نهایی مونومر با استفاده از روش وزنسنجی اندازه گیری شد. توزیع اندازه قطرات و ذرات نیز با استفاده از روش تفرق دینامیکی نور (DLS) بهدست آمد. همچنین متوسط عددی وزنی و وزن مولکولی و شاخص پراکندگی با استفاده از روش کروماتوگرافی ژل تراوایی (GPC) مورد ارزیابی قرار گرفت. توزیع وزن مولکولی در مورد نمونه های نانوکامپوزیتی پهنتر بوده و با افزایش میزان نانوذره نیز پهن تر گردید. درصد مولی و میزان تبدیل هر یک از مونومرها در زنجیرهای کوپلیمری با استفاده از روش طیف سنجی رزونانس مغناطیسی هسته (1H NMR) تخمین زده شد. نتایج تفرق اشعه ایکس (XRD) نشان دهنده ساختار پراکنشی تمامی نانوکامپوزیت های سنتزی به روش پلیمریزاسیون درجا بود. نتایج FTIR نشان دهنده قرارگیری موفق ذرات نانو در ماتریس پلیمری است. تصاویر SEM نیز توزیع یکنواخت ذرات کروی نانوکامپوریت کوپلیمر (استایرن- متیل متاکریلات)/ خاک رس با محدوده اندازه200 nm را نشان می دهد.

هدف از انجام این پژوهش، بررسی فرآیند نمک زدایی و استفاده مجدد از پساب های نمکی همراه نفت با استفاده از حوضچه های تقطیر خورشیدی تا حد استاندارد آب آبیاری و کشاورزی است. یکی از معضلات صنایع نفت و گاز، وجود پساب های نمکی با مقدار نمک های محلول بالا و باقیمانده مواد نفتی است. معمولا روش های متداول تصفیه برای این نوع پساب ها قابل استفاده نیست و برای تصفیه آنها نیاز به استفاده از فناوری های نوین و صرف هزینه های زیاد است. از طرف دیگر، با توجه به وجود مساحت کافی برای احداث حوضچه های تقطیر خورشیدی و تابش مناسب خورشید و همچنین تعداد زیاد روزهای آفتابی در مناطق نفتخیز جنوب ایران، میتوان از روش تقطیر خورشیدی استفاده نمود. در این پژوهش برای دستیابی به اهداف بالا سه حوضچه کاملا یکسان با پوشش متفاوت کف با مساحت حدود 1m2 ساخته و در محل پژوهشگاه صنعت نفت نصب و راه اندازی شد. این حوضچه ها با آب شهری و پساب همراه نفت، آبگیری شد و با انجام چندسری آزمایش، اثر پارامترهای پوشش متفاوت کف حوضچه و همچنین عمق بهینه پساب درون دستگاه مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه کیفیت آب تولید شده از سه حوضچه تقطیر خورشیدی از نظر چند پارامتر اندازهگیری شد و با استانداردهای فاضلاب تصفیه شده برای مصارف کشاورزی و آبیاری مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد با استفاده از این حوضچه ها به سمت جنوب جغرافیایی با شیب 30 درجه برای سطح شیشه ای رو به خورشید و استفاده از پوشش های تیره کف حوضچه و عمق2 cm پساب داخل حوضچه ها میتوان پساب همراه نفت را به استثنای مقدار مواد نفتی تا حد استانداردهای آبیاری و کشاورزی تصفیه نمود. مقدار آب تصفیه شده در یک شبانه روز در فصل بهار حدود 3 تا4 lit به ازای 1m2 سطح حوضچه به دست آمد.

در این پژوهش با بهره گیری از دو نوع نانورس متفاوت و متداول در بهبود خصوصیات مصالح، شامل Cloisite-15A و Nanofill-15، تاثیر نانورس بر حساسیت حرارتی قیر با انجام تست های تجربی، مورد ارزیابی قرار می گیرد. بدین منظور با به کارگیری یک برنامه آزمایشگاهی مدون و انتخاب یک روش ترمودینامیکی خاص، ابتدا پراکنش و پخش صفحات نانورس در درصد وزنی متفاوت به کمک تکنیک پراش اشعه ایکس مورد بررسی قرار می گیرد. سپس با انجام تست های تجربی و سنتی قیر، یعنی درجه نفوذ، نقطه نرمی و خاصیت انگمی، عملکرد نانورس های مختلف بر رفتار قیر در درصدهای وزنی متفاوت مطالعه می شود. این نتایج به وضوح نشان می دهد که با افزودن نانورس، ویسکوزیته و سفتی قیر افزایش یافته و از انعطاف پذیری آن کاسته می شود. شدت و میزان تاثیر نانورس تابع نوع و میزان نانورس است. همچنین با کاهش حساسیت حرارتی، مقاومت در برابر پیرشدگی نیز افزایش می یابد.

در این مقاله، مدل سه بعدی پیل سوختی غشای تبادل یونی بررسی شده است. این مدل برای نیم پیل کاتدی صورت گرفته که شامل کانال گازی کاتدی از نوع موازی، لایه نفوذ گازی کاتدی و غشای پلیمری می باشد. پدیده های مورد بررسی در این مقاله، انتقال جرم در لایه های نفوذ گازی، واکنش الکتروشیمیایی در لایه های کاتالیستی و انتقال بار در پیل سوختی می باشد. ضمنا در هندسه این مدل، شانه نیز لحاظ گردیده که سبب می شود پروفایل غلظت و در نتیجه توزیع بار با دقت بیشتری بررسی شود. معادلات حاکم جهت مدل سازی پیل سوختی با استفاده از نرمافزار فملب بر پایه روش المان محدود حل شدهاند. این مدل سازی قادر به پیشگویی رفتار پیل سوختی تحت شرایط عملیاتی مختلف می باشد که به واسطه تحلیل نتایج آن، عملکرد پیل سوختی در شرایط مختلف عملیاتی و با مقادیر متفاوت جریان- ولتاژ بررسی گردید و در نهایت بهترین شرایط عملیاتی و نقطه کاری مناسب، حاصل شده است. وجه تمایز این مدل سازی، بررسی عملکرد پیل سوختی غشای تبادل یونی از طریق حل عددی سه بعدی نیم پیل کاتدی با در نظر گرفتن شانه می باشد، در حالیکه کاتالیست به صورت تجمعات کروی فرض شده است.

پس از انتخاب سازند سروک به عنوان سازند هدف تعداد 31 نمونه از پلاگ های تهیه شده از مغزه چاه های حفر شده از آهک های سازند سروک، برای اندازهگیری های آزمایشگاهی به مرکز تحقیقات و تکنولوژی (TRC) ژاپن فرستاده شدند و سرعت امواج تراکمی و برشی در شرایط مخزن و تحت مقادیر مختلف اشباع سیال، فشار و دما مورد اندازه گیری قرار گرفتند. پاسخ های لرزه ای سازند سروک از دو منظر سرعت و دامنه امواج مورد بررسی قرار گرفته و تغییرات آنها نسبت به تغییر شرایط مخزن مورد تجزیه تحلیل و مدل سازی واقع گردید، با انجام اعتبارسنجی مدل گاسمن برای سازند مذکور که خطای نسبی کمتر از 4% را نشان می دهد، استفاده از مدل مذکور در مطالعات چهار بعدی توجیه پذیر نمود. نتایج حاصل نشان داد که اثر تغییرات فشار موثر برای مخزن مورد مطالعه قابل پیگیری بوده و تغییر سرعت موج تراکمی 12% و برای سرعت موج برشی 21% و برای تغییر ضریب انعکاس موج تراکمی معادل 6% بوده است ولی اثر تغییرات اشباع سیال بر روی پاسخ های لرزهای به میزان کمتر از 2% بوده است که برای مطالعات لرزه ای چهار بعدی از اعتبار لازم برخوردار نمی باشد. نهایت اینکه احتمال مصورسازی تغییرات ناشی از جابه جایی سیال برای مخزن مورد مطالعه به تنهایی اندک ارزیابی میگردد با این حال اثرات توام تغییرات فشار و جابه جایی سیال روی داده های لرزه ای موج تراکمی (داده های لرزه ای موجود) حدود 13% برآورد می گردد که از نظر عملی امکان تفسیر آن محتمل بوده و لذا انجام مطالعات چهار بعدی لرزه ای مخزن سروک در حین توسعه میدان آزادگان توصیه می گردد.

فرآیند فیشر- تروپش، برای تبدیل گاز سنتز به محصولات پارافینی و اولفینی، یکی از فرآیندهای در حال گسترش در جهان و به خصوص در ایران می باشد. هدف از این مطالعه بررسی اثر فشار و دمای خوراک بر تشکیل نقطه داغ توسط شبیه سازی راکتور فرآیند می باشد. شبیه سازی راکتور بستر ثابت فرآیند GTL با تکنیک دینامیک سیالات محاسباتی توسط نرم افزار متلب انجام شده است. همچنین سینتیک های ارائه شده در مقالات برای فرآیند فیشر- تروپش مورد مقایسه قرار گرفته است. مدل سازی به صورت دو بعدی انجام گرفته و جریان درون راکتور آرام می باشد. همچنین برای حل معادلات از روش حجم محدود استفاده شده است.نتایج حاصل از مدل سازی سنتز فیشر- تروپش حاکی از آن است که امکان ایجاد نقاط داغ در قسمت ابتدایی بستر به علت تمرکز واکنش ها بیشتر است. افزایش دمای راکتور باعث افزایش میزان تبدیل واکنش گرها و راندمان تولید محصولات می شود. افزایش دمای خوراک ورودی افزایش دمای نقطه داغ را به دنبال خواهد داشت. با توجه به نتایج مدل سازی، دما و فشار بهینه معادل 565K و 20bar می باشد. همچنین مشخص شد که با افزایش فشار و به تبع آن افزایش دما، راندمان تولید محصول C7+ افزایش یافته و همین امر باعث افزایش تولید هیدروکربن های خطی می شود.

در این مقاله با استفاده از دینامیک سیالات محاسباتی به تحلیل عددی ایجاد سایش در خطوط لوله و ایستگاه های گاز پرداخته شد و اثر پارامترهای مختلف تاثیرگذار در این مقوله مانند سرعت، دما، اغتشاش، ذرات ریز معلق در گاز و تعدد فازها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. برای این منظور ابتدا اطلاعات جامعی از ایستگاه های گاز جمع آوری شد. سپس با نرم افزارهای Catia و Solidwork، مدل تجهیزات ایستگاه ایجاد شد و در نهایت با روش دینامیک سیالات محاسباتی و استفاده از نرم افزارهای 2.2.30 Gambit و 6.0 Fluent تحلیل های عددی انجام گرفت. در این تحلیل، تجهیزاتی مانندbend ،reducer ،valve ، pipe،... در نظر گرفته شد و سایش در یک ایستگاه تقلیل فشار گاز بررسی و اثر پارامترهای اشاره شده مذکور بر سایش تحلیل گردید. نتیجه حاصله ثابت نمود میزان سایش با افزایش سرعت گاز ، افزایش ناخالصی، افزایش دما، تعدد مسیرهای منقطع، میزان ذرات، اغتشاش جریان گاز و نحوه طراحی ایستگاه ارتباط مستقیم دارد.

بازیافت ثانویه و ثالثیه می تواند منجر به کاهش شدید و دائمی تراوایی سنگ شود که دلیل اصلی آن واکنش بین سیالات تزریقی و سنگ مخزن است. این امر به ویژه در مخازنی با درصد رس بالا، تراوایی کم و سنگ شدگی ضعیف دیده می شود. آسیب سازند ممکن است در اثر رسیدن سرعت تزریق به حد بحرانی جریان آشفته به صورت موقتی و برگشت پذیر و به دلیل تولید ذرات ریز یا ماسه و یا فعال سازی شکستگی های موجود در سازند به صورت دائمی ایجاد شود که در این صورت شاهد افت فشار قابل توجهی در نزدیک دیواره چاه خواهیم بود. در تحقیق حاضر آزمایش های تزریق بر روی 3 نمونه مغزه سازند کربناته فهلیان به منظور تعیین حد بحرانی دبی تزریق با یک روش جدید و کاربردی صورت گرفته است. محدوده بحرانی آسیب سازند برای پلاگ های مختلف در سیستم خطی قانون دارسی به صورت کمی و کیفی بررسی گردیده و یک روش جدید ارائه شده است. این روش شامل تلفیق دو روش اندازه گیری که یکی برگرداندن سرعت تزریق به مقدار پایه پس از هر مرحله افزایشی و دیگری استفاده از رابطه تعیین درجه آسیب سازند است، برای پلاگ های مختلف در سرعت پایه می باشد. نتایج آزمایش های تزریق نشان می دهد که مکانیسم آسیب ایجاد شده به صورت مهاجرت ذرات ریز و یا فعال سازی شکستگی ها بوده و به منظور جلوگیری از آن باید سرعت تزریق را پایینتر از مقدار بحرانی آن نگاه داشت. چنانچه نرخ تزریق از محدوده بحرانی فراتر رود، آسیب به وجود آمده به صورت دائمی و برگشت ناپذیر خواهد بود.