پژوهش نفت
سال:1398 | دوره:29 | شماره:108 |تعداد مقالات:14

از میان روش های ازدیاد برداشت نفت، تزریق آب و بخصوص تزریق آب کم شور، روش ازدیاد برداشت کم هزینه ای محسوب می شود. در سال های اخیر مطالعات در این مورد بیشتر به بررسی اثر تزریق آب برروی برهم کنش سنگ/ نفت/ آب تخصیص داده شده است. هدف از انجام مطالعه پیش رو بررسی برهم کنش سیال/ سیال و بدون در نظر گرفتن وجود سنگ است که درمورد آن مطالعات کمی انجام شده است. در آزمایش های این پژوهش تعدادی تست بطری طراحی و انجام شده است که در آن 20% نفت خام مرده و 80% آب با شوری های مختلف از ppm000/6 تا ppm000/40 در مجاورت هم قرار گرفتند. با نمونه گیری از قسمت امولسیونی شده در سطح تماس بین آب و نفت، توزیع اندازه قطرات آب در نفت به دست آمد. اندازه قطرات آب از 02/0 تا mm 65/1 (با در نظر گرفتن داده هایی که مقادیر آنها خارج از محدوده دیگر داده ها بوده است) و فراوانی نسبی دسته بندی ها حداکثر mm 73/0 بود. نتایج نشان داد که با کاهش شوری اندازه قطرات نیز کاهش یافته و همچنین، از بین نمک های مورد آزمایش (سدیم کلرید، کلسیم کلرید، منیزم کلرید و سدیم سولفات)، کلسیم کلرید بیش از سه نمک دیگر توانایی در جذب مواد فعال سطحی طبیعی نفت به سمت سطح تماس و افزایش پایداری امولسیون را دارد. در آزمایش های مربوطه نشان داده شد که توان افزایش پایداری امولسیون توسط نمک ها (جذب مواد فعال سطحی طبیعی نفت مانند آسفالتین و رزین به سمت سطح تماس) به ترتیب کلسیم کلرید، منیزیم کلرید، سدیم سولفات و سدیم کلرید است. این امر به دلیل واکنش یون های نمک موجود در آب با نفت و تفاوت در چگالی بار هر یک از یون ها و فعالیت سطحی آن ها است.

ضریب هدایت گرمایی سنگ هایی که به صورت جزئی اشباع شده اند، به عواملی مانند خواص ماتریس سنگ و فضای متخلخل، سیالات موجود در سنگ و میزان اشباع آن ها بستگی دارد. ساختار پیچیده فضای متخلخل، مشکلات زیادی را برای پیش بینی ضریب هدایت گرمایی سنگ در درجه اشباعات مختلف ایجاد می کند. اگرچه محققین زیادی روابط تجربی و مدل های تئوری جهت تعیین ضریب هدایت گرمایی محیط های متخلخل و از جمله سنگ ارائه کرده اند، اما اکثر آن ها قابل کاربرد برای سنگ هایی است که تنها با یک سیال به صورت کامل اشباع شده باشند. می توان از آنالوژی بین انتقال الکتریسیته و انتقال حرارت درون سنگ، جهت توسعه مدل های پیش بینی کننده ضریب هدایت گرمایی سنگ در شرایط اشباع جزئی استفاده کرد. در این مقاله، ضریب هدایت گرمایی برای شش مغزه کربناته یکی از مخازن جنوب ایران در شرایط خلا و برای چهار نمونه از این شش نمونه در شرایط اشباع 100% با آب و چهار اشباع جزئی با آب (فاز دوم هوا)، توسط دستگاهی که در دانشگاه صنعت نفت طراحی و ساخته شده است، اندازه گیری شد. نتایج نشان می دهد که ضریب هدایت گرمایی در شرایط خلا با افزایش تخلخل، کاهش می یابد. علاوه بر این، آزمایش ها روشن می سازد که ضریب هدایت گرمایی با افزایش درجه اشباع آب، افزایش می یابد. همچنین در این کار، یک مدل ریاضی برای پیش بینی ضریب هدایت گرمایی سنگ هایی که به صورت جزئی با آب اشباع شده اند، ارائه شد. اساس این مدل، آنالوژی بین انتقال الکتریسیته و انتقال حرارت است که نتایج آزمایشگاهی، کاربردی بودن آن را تایید می کند.

تراوایی، ضریب پوسته و ضریب ذخیره چاه سه پارامتر اساسی مخزن و چاه هستند. روش معمول برای به دست آوردن مقادیر این پارامترها چاه آزمایی است. در این روش داده های فشاری به دست آمده براساس زمان در منحنی های نیمه لگاریتمی و لگاریتمی رسم شده و با روش ها و فرمول های مشخص این مقادیر محاسبه می شود. در این مطالعه یک روش جدید برای به دست آوردن پارامترهای چاه آزمایی با استفاده از هوش مصنوعی معرفی می شود. ابتدا با استفاده از پارامترهای مربوط به دو چاه واقعی، داده های فشار-زمان به وسیله نرم افزار چاه آزمایی سفیر 10/4 تولید می شود. چون مقادیر به دست آمده دارای پراکندگی زیاد هستند، داده ها توسط تبدیل موجک دوبیشز نویززدایی شده و تحلیل و بررسی داده ها راحت تر صورت می پذیرد. سپس با ترکیب الگوریتم های ژنتیک و لونبرگ مارکارد پارامترهای اساسی مخزن محاسبه می شوند. در مرحله آخر داده های فشاری در نرم افزار رایج چاه آزمایی سفیر 10/4 وارد گردیده و مقادیر تراوایی، ضریب پوسته و ضریب ذخیره چاه محاسبه شد. الگوریتم ترکیبی توانست مقادیر تراوایی، ضریب پوسته، ضریب ذخیره چاه و شعاع خارجی را به ترتیب با خطای میانگین 565/1%، 60/3%، 06/1% و 553/1% نسبت به نرم افزار چاه آزمایی سفیر 10/4 محاسبه کند.

حضور فاز هیدروکربنی در مطالعات موردی بررسی ریسک تشکیل هیدرات امری بسیار محتمل است. سینتیک تشکیل هیدرات می تواند متاثر از حضور فاز هیدروکربنی در نتیجه اعمال مقاومت های انتقال جرم و حرارت باشد. در این کار علمی بنیادی، اثر حضور سیال هیدروکربنی بر مراحل هسته زایی و رشد در تشکیل هیدرات گازی متان بررسی شد. بدین منظور، آزمون ها در دو نرخ سردسازی و نسبت حجمی فاز هیدروکربن به آب متفاوت انجام و پارامترهایی نظیر زمان و دمای القا، میزان درصد تبدیل آب به هیدرات و زمان متوقف شدن رشد بلورهای هیدرات اندازه گیری و یا محاسبه شد. مشاهده شد که حضور فاز هیدروکربنی بدون توجه به نرخ سردسازی سبب کاهش زمان و دمای القا و به عبارتی، کاهش زمان مرحله هسته زایی می شود. حضور فاز هیدروکربنی بر میزان درصد تبدیل آب به هیدرات و بر مدت زمان رشد بلورهای هیدرات نیز اثر معنادار داشت. به طور کلی در نتیجه پراکندگی قطرات آب در فاز هیدروکربنی و افزایش سطح مرزی فاز آب و تشکیل لایه هیدرات به دور قطرات، میزان درصد تبدیل آب به هیدرات و مدت زمان رشد بلورهای هیدرات کاهش یافت. از طرفی دیگر، با افزایش نسبت میزان فاز هیدروکربنی به آب، پیشرفت سینتیک تشکیل هیدرات و میزان تبدیل آب به هیدرات محدودتر شد.

حین تولید از مخازن هیدروکربنی و فرآیند تزریق، تغییرات فشار منفذی باعث تراکم مخزن می گردد که منجر به اثرگذاری مستقیم روی خواص پتروفیزیکی سنگ مخزن می شود. بنابراین، شناخت تغییرات رفتار سنگ و خواص مخزنی وابسته به تنش مانند تخلخل و نفوذپذیری بسیار با اهمیت است. در این مطالعه، تلاش می شود اثر بارگذاری هیدرواستاتیک بر خواص پتروفیزیکی، ژئومکانیکی و ساختاری سنگ مخزن کربناته بررسی شده و تغییرات تخلخل، نفوذپذیری و توزیع اندازه حفرات مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند. جهت بررسی تغییرات صورت گرفته در رفتار ژئومکانیکی سنگ مخزن کربناته، سرعت موج برشی و تراکمی دو نمونه سنگ مخزن با خواص ظاهری و فیزیکی مشابه تحت بارهای مختلف اندازه گیری شد. همچنین، به منظور بررسی ساختار و تغییرات داخلی نمونه های سنگ مخزن از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده شد. نتایج حاصل از این مطالعه حاکی از آن است که با افزایش بارگذاری، نفوذپذیری و تخلخل در آخرین مرحله بارگذاری به ترتیب 14/36% و 39/7% روند کاهشی از خود نشان می دهند. بررسی سرعت های موج برشی و تراکمی نشان دادند که با افزایش فشار آنها روند افزایشی داشته و این مسئله ناشی از میزان نسبت حجم فضای ماتریکس سنگ به فضای خالی آن است. تلفیق آنالیز تصاویر SEM و تغییرات اندازه حفرات نشان می دهد که در اثر بارگذاری، حفرات ریزتر و متراکم تر گشته و میانگین اندازه دانه ها کوچک تر می گردد، که این خردشدن و قرارگیری ذرات ریزتر در میان ذرات درشت تر میزان تخلخل و تراوایی را کاهش می دهد. شناخت روند تغییرات خواص پتروفیزیکی به همراه بررسی تغییرات ساختاری و ژئومکانیکی متناظر آنها در استراتژی های تولید از مخازن نفتی و فرآیندهای تخلیه سیالات از مخازن از اهمیت به سزایی برخوردار هستند.

در کار حاضر، نیم رسانای نانو ساختار/ مزو متخلخل نوع p پایدار و ارزان قیمت منگنز سولفید به روش هیدروترمال سنتز و در فرآیند تبدیل فوتوکاتالیستی محلول قلیایی حاوی H2S برای تولید هیدروژن و سولفور در دما و فشار محیط مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی میدان گسیل و عبوری (FESEM، TEM) و همدمای جذب-واجذب (BET)، نانوساختار بودن انرژی ماده سنتز شده را تایید نمودند. همچنین، با استفاده از داده های مطالعات طیف سنجی بازتاب نفوذی فرابنفش-مرئی (DRS؛ کوبلکا-مونک) و امپدانس الکتروشیمیایی (نمودار مات-شاتکی)، انرژی شکاف نواری و پتانسیل های نوار مسطح، ظرفیت و هدایت برای این ماده نیم رسانا تعیین گردید. مطالعات نورکاتالیستی نشان دادند ترکیب سنتزی از توانایی خوبی برای تولید سوخت هیدروژن و عنصر گوگرد برخوردار است (بازده کوانتومی: 12%، اندازه گیری شده در nm 434). همچنین، بعد از h 3 کار واکنش گاه حاوی g 2/0 نورکاتالیست، مقدار گاز هیدروژن آزاد شده و محصول گوگرد به ترتیب µ mol 1350 و mgr 42 به دست آمد.

میزان حجم بالای نفت غیرقابل استحصال مخازن کربناته به روش های اولیه هدفی مهم برای به کارگیری روش های ازدیاد برداشت شیمیایی نفت است. اما شرایط خاص این گونه مخازن نظیر دمای بالا، تجانس ناپذیری نمک های موجود در آب سازند و آب دریا و همچنین، ترشوندگی نفت دوست این مخازن از جمله عواملی هستند که تولید مطلوب از آنها را با چالش جدی مواجه می کنند. لذا در این پژوهش به بررسی پایداری، روند کاهش کشش سطحی و تغییر ترشوندگی لایه نفتی در اثر سیلاب زنی با استفاده از دو نوع ماده فعال سطحی آنیونی DSS و SDBS و دو نوع ماده فعال سطحی کاتیونی CTAB و CPC پرداخته شده است. ضریب بازیافت حاصل در اثر استفاده از این مواد به ترتیب 63، 48، 44 و 35% مشاهده گردید که بیشترین ضریب بازیافت در اثر اعمال ماده فعال سطحی DSS به دست آمد. همچنین، به منظور بررسی تغییر ترشوندگی در اثر حضور ماده فعال سطحی در محیط متخلخل، نمونه سنگ مخزن به مدت دو هفته نفت دوست گردید و با اندازه گیری زاویه تماس ° 160 شرایط نفت دوستی به اثبات رسید. روند تغییر ترشوندگی در اثر زمان دهی با استفاده از دو نوع ماده فعال سطحی آنیونی DSS و SDB و دو نوع ماده فعال سطحی کاتیونی CTAB و CPC بررسی شد. زوایای تماس به دست آمده به ترتیب ° 100، ° 90، ° 60 و ° 7/48 بوده است. بیشترین تغییر ترشوندگی در اثر استفاده از CPC مشاهده گردید. این ماده توانسته است زاویه تماس را از ° 160 به ° 7/48 تغییر دهد.

با توجه به اهمیت اندازه گیری جریان های چند فازی در صنایع نفت، گاز، پالایش و پتروشیمی، در این مطالعه به امکان سنجی روش های مختلف اندازه گیری جریان دوفازی آب و هوا پرداخته شده است. مدار جریان دو فازی مورد استفاده و تجهیزات آن شامل دبی سنج روزنه ای و مانومتر جیوه ای، با توجه به استانداردهای مربوطه طراحی و ساخته شد. در مدار دوفازی طراحی شده، دبی هر یک از فازهای آب و هوا قبل از ورود به ناحیه اختلاط و تشکیل جریان دوفازی با استفاده از دبی سنج های الکترومغناطیسی و توربینی اندازه گیری شدند. دبی جرمی کل عبوری از دبی سنج روزنه ای برابر با مجموع دبی های جرمی اندازه گیری شده توسط دبی سنج های الکترومغناطیسی و توربینی است. با استفاده از دبی سنج روزنه ای موجود در مدار دوفازی و مشخص بودن دبی جرمی کل جریان دوفازی عبوری از آن، افت فشار دبی سنج روزنه ای به ازای مقادیر مختلف دبی و کسر حجمی فازهای آب و هوا در جریان دوفازی تعیین شد. محدوده تغییرات عدد رینولدز جریان دوفازی 10000-744 و محدوده تغییرات کسر حجمی هوا 40%-15% در نظر گرفته شد. در این مطالعه، تاثیر عدد رینولدز و کسر حجمی هوا در جریان دوفازی بر عملکرد دبی سنج روزنه ای بررسی شد. در جریان سنج روزنه ای، در اعداد رینولدز پایین که الگوی جریان پیستونی برقرار است، شیب تغییرات ضریب تخلیه برحسب عدد رینولدز جریان دوفازی، بیشتر است و با افزایش عدد رینولدز جریان دوفازی و تغییر الگوی جریان از پیستونی به لایه ای، این شیب کاهش می یابد. جریان سنج روزنه ای تحت جریان عبوری دوفازی با استفاده از مدل های مختلف آشفتگی مورد شبیه سازی CFD قرار گرفت. طبق نتایج حاصل، مدل آشفتگی کا-اپسیلون استاندارد نتایج دقیق تری نسبت به سایر مدل های آشفتگی حاصل نمود. پژوهش حاضر زمینه اندازه گیری جریان های دوفازی در صنایع نفت و گاز را فراهم می آورد.

امروزه نشت نفت به دریاها و اقیانوس ها از مهم ترین عوامل آلودگی این منابع در سطح جهان به شمار می رود. شناسایی به هنگام، جلوگیری از نشت نفت به اکوسیستم های دریایی و کاهش اثرات زیان بار آن بر محیط ضروری می باشد. تکنولوژی سنجش از دور به دلیل برداشت داده در بخش های مختلف طیف الکترومغناطیس و دید ناحیه ای وسیع، برای پایش هوایی در تشخیص زودهنگام آلودگی های نفتی مناسب می باشد. در این پژوهش از تصاویر سطح دوم سنجنده مودیس برای سال های 2005 تا 2015 استفاده شده است. به طوری که با بهره گیری از روش بارزسازی داده های سنجنده مودیس به پایش آلودگی های نفتی پرداخته شده است. اساس این روش بارزسازی استفاده از پارامترهای آماری بلندمدت میانگین و انحراف معیار از سری های زمانی باند شماره 1 یا 2 سنجنده مودیس می باشد. به طوریکه با استفاده از یک روش ابتکاری داده های نامناسب سری مربوطه، سلول به سلول حذف شده و سپس میانگین و انحراف معیار بلندمدت از داده های سری باند شماره 1 یا 2 محاسبه شده و همچنین ارزش هر سلول به کمک آن دو پارامتر استاندارد شد. به طوری که با این روش رویداد نفتی بارزسازی گردید. در ادامه برای جداسازی لکه نفتی از روش توزیع فراوانی نرمال استفاده شد که با اعمال یک آستانه، سلول های آلوده به نفت جدا شدند. بدین صورت آلودگی نفتی که در سال های 2007 و2010 رخ داده بود با کمک مدل طراحی شده جداسازی شد و با نقشه ی حاصل از تفسیر کارشناسانه رویداد نفتی، صحت سنجی گردید. نقشه حاصل هریک از رویدادهای نفتی با صحت کلی 96% و ضریب کاپا(دقت روش) 95/0 برای آگوست 2007، صحت کلی95% و ضریب کاپا 92/0 برای جولای 2010 به دست آمد. نتایج کلی تحقیق نشان داد که مدل ساخته شده دقت کافی برای تشخیص و جداسازی آلودگی نفتی را دارا می باشد.

امروزه به دلیل افت فشار مخازن نفتی، انرژی طبیعی مخزن قادر به تولید نفت باقی مانده نمی باشد. از این رو متخصصان صنعت نفت همواره به فکر روشی برای تخلیه نفت باقی مانده در مخزن هستند. تزریق شیمیایی در دهه های اخیر کاربرد فراوانی در ازدیاد برداشت نفت داشته است. اما این روش همواره با محدودیت هایی همراه بوده است. هدر رفتن سورفکتانت و پلیمر در طی عملیات تزریق در مخازن به عنوان مهم ترین مساله در امکان پذیر بودن عملیات تزریق مواد شیمیایی محسوب می شود. تلاش های بسیاری برای کاهش جذب سورفکتانت جهت اقتصادی بودن اینگونه عملیات صورت گرفته است. اضافه کردن پلیمر به مواد شیمیایی تزریقی به دلیل کنترل بهتر ضریب تحرک پذیری آب-نفت و همچنین، تاثیر بر میزان جذب سورفکتانت به طرق مختلف به عنوان کاربردی ترین روش، مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه تاثیر دما بر روی جذب سورفکتانت شیمیایی تریتون ایکس-100 مورد بررسی قرار گرفته است. به علاوه، تاثیر پلیمر پلی اکریل آمید هیدرولیز شده بر روی جذب این سورفکتانت نیز مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان داد که تاثیر افزایش دما بر روی کاهش جذب سورفکتانت مثبت بوده و با افزایش دما میزان جذب سورفکتانت کاهش پیدا می کند. با افزودن پلی اکریل آمید هیدرولیز شده بر محلول سورفکتانت، چگالی جذب به مقدار قابل توجهی کاهش یافت.

فرایند گوگردزدایی زیستی برای حذف گوگرد از سوخت های فسیلی با استفاده از میکروارگانیسم ها می باشد. هدف این پروژه جداسازی میکروارگانیسم گرمادوست دارای فعالیت گوگردزدایی زیستی از دی بنزوتیوفن به عنوان تنها منبع گوگرد و بررسی شرایط بهینه محیط کشت رشد و فعالیت گوگردزدایی می باشد. به منظور بررسی رشد سلولی و فعالیت گوگردزدایی زیستی میکروارگانیسم از محیط کشت پایه معدنی حاوی دی بنزوتیوفن استفاده گردید. برای بهینه سازی محیط کشت، منابع مختلف کربن و نیتروژن و همچنین غلظت های مختلف منبع گوگردی استفاده شدند. یافته های پژوهش نشان می دهند که بیشترین میزان رشد سلولی پس از h 96 گرماگذاری به دست می آید. نتایج گیبس نشان می دهد که میکروارگانیسم، گوگرد موجود در دی بنزوتیوفن را از طریق مسیر 4s حذف می کند، 2-هیدروکسی بی فنیل به عنوان محصول انتهایی فرایند گوگردزدایی زیستی در h 72 بیشترین مقدار(mg/L 1/26) بود. نتایج پژوهش نشان داده است که سویه ترموفیل جدا شده دارای توانایی حذف گوگرد از دی بنزوتیوفن می باشد و امکان ارتقای این فرایند با بهینه سازی محیط کشت وجود دارد.

بررسی سنگ رخساره ها در مراحل اکتشاف و توسعه میادین هیدروکربوری دارای اهمیت فراوانی است. آشنایی با نحوه گسترش سنگ رخساره ها چه در مراحل حفاری و چه در شناسایی نواحی مستعد مخزنی می تواند برنامه های اکتشاف و تولید از مخازن را تحت تاثیر قرار دهد. تاکنون روش ها و مطالعات گوناگونی درباره نحوه توزیع خواص مخزنی برپایه دانش زمین آمار در میادین هیدروکربوری انجام شده است اما مطالعات محدودی پیرامون نحوه گسترش سنگ رخساره ها و مدل سازی آن ها انجام شده است. در این مطالعه داده های 21 چاه (شامل نگارهای پتروفیزیکی، خرده های حفاری و مغزه) از یکی از میادین هیدروکربوری درخلیج فارس مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته است. نهشته های سازند کنگان در میدان مورد مطالعه باتوجه به تفسیر نگارهای پتروفیزیکی و شواهد به دست آمده از خرده های حفاری و مغزه، به دو بخش الف و ب و زیربخش های (الف1، الف2، الف3 و ب1، ب2، ب3) تقسیم بندی گردید. جهت مدل سازی سنگ رخساره ها، شش کد سنگ رخساره ای معرفی گردید: انیدریت، سنگ آهک، دولومیت، شیل، سنگ آهک دولومیتی و دولومیت همراه با انیدریت. آنالیز واریوگرافی برای هریک از بخش های تعریف شده براساس حوضه رسوبی نهشته های مورد مطالعه انجام و سپس کدهای سنگ رخساره ای تعریف شده با استفاده از روش شبیه سازی پی در پی در فضای شبکه سلولی توزیع گردید. بررسی و نتایج به دست آمده در این مطالعه که با حفر چاه های جدید نیز مورد تائید قرار گرفت نشان داد که روش به کار رفته دقت بالایی داشته و می توان با تکیه بر آن برای توالی های مشابه، نحوه گسترش سنگ رخساره ها و نواحی مستعد مخزنی را پیش بینی نمود.