پژوهش نفت
سال:1395 | دوره:26 | شماره:89 |تعداد مقالات:17

بررسی جریان دوفازی در مخزن، نقش مهمی در مدیریت و پیش بینی عمل کرد مخازن نفتی و گازی دارد و شامل حل معادلات غیرخطی، ترکیبی و وابسته به زمان در مخازن ناهمگن است. مهم ترین موضوع در این باره شبکه بندی مخزن برای دسترسی به بهترین پاسخ است. تولید دقیق شبکه محاسباتی با توجه به ویژگی های سیستم همواره یکی از نکات کلیدی در دست یابی به پاسخ های مناسب محاسباتی است؛ لذا مهم ترین موضوعی که در این مقاله درباره آن بحث شده ارایه الگوریتمی مناسب به عنوان عامل کلیدی برای دست یابی به پاسخ مناسب است. در این تکنیک برای نخستین بار با ترکیب ویژگی هایی چون توزیع عبورپذیری در مخزن، مکان چاه ها و بررسی مسیرهای کلیدی جریان به تولید شبکه زمینه پرداخته شده است و با یکی از روش های رایج تولید شبکه به تولید شبکه محاسباتی بی سازمان پرداخته می شود. مدل دوفازی برمبنای فرمولاسیون حجم محدود توسعه یافته و با مدل ریزسلول مقایسه شده است.

سازند عرب، با سن ژوراسیک بالایی، به عنوان یک سکانس کربناته-تبخیری کلاسیک، یکی از مهمترین مخازن هیدروکربنی در خلیج فارس و نواحی اطراف آن است. در این مطالعه، با توجه به اهمیت مخازن دولومیتی در جهان و تاثیر کانی زایی تبخیری در این مخازن، تاثیر بافت، توزیع و فراوانی انیدریت در توالی دولومیتی سازند عرب مورد مطالعه قرار گرفته است. بر این اساس، از تلفیق نتایج حاصل از توصیف مغزه ها، مطالعات پتروگرافی، تخلخل-تراوایی مغزه و داده های فشار موئینه تزریق جیوه استفاده شده است. مطالعات پتروگرافی نشان داد که یک رابطه مشخص بین درصد، بافت و توزیع انیدریت در مخزن وجود دارد. انیدریت به صورت توزیع یکنواخت و پراکنده و بافت های پویکیلوتوپیک، نودولار، پر کننده تخلخل و لایه ای مشاهده می شود. به صورت کلی، توالی های مخزنی با توزیع یکنواحت انیدریت منطبق با نمونه های با درصد انیدریت بالا و بافت های نودولار و پرکننده تخلخل می باشند. در مقابل توالی های با توزیع پراکنده انیدریت در ارتباط با دولومیت های با درصد انیدریت پایین و بافت پویکیلوتوپیک مشاهده می شوند. ارزیابی داده های تخلخل، تراوایی و پارامترهای استخراج شده از منحنی های تزریق جیوه نشان داد که دولومیت های با درصد انیدریت پایین، بافت پویکیلوتوپیک و توزیع پراکنده، به دلیل منافذ و گلوگاه های ارتباطی بزرگتر، کیفیت مخزنی بالاتری دارند.

در این پژوهش، تولید هیدروژن با استفاده از فرآیند ریفرمینگ بخار با متان بررسی شده است. هیدروژن، به دلیل کاربردهای وسیع و نقش مهمش در آینده به عنوان سوخت، ماده ای ارزشمند است. ریفرمینگ بخار با متان از رایج ترین و مهم ترین فرآیندهای تولید هیدروژن است که در دماهای C° 900-700 در صنایع مختلف انجام می شود. دمای بالای فرآیند مشکلاتی مانند سینترینگ کاتالیست، افزایش هزینه ها، تشکیل کک روی کاتالیست و افزایش نگرانی های ایمنی را به وجود می آورد. در این تحقیق برای بررسی علل کاهش تولید هیدروژن در دماهای متوسط، از کاتالیست رایج این فرآیند(Ni/Al2O3) در دماهای متوسط(450-650 درجه سانتی گراد) استفاده شد. با گذشت زمان، تبدیل متان ابتدا روندی صعودی داشت و بعد از یک زمان مشخص به شدت افت کرد(در دمای C° 600 بعد از 210 دقیقه و در دمای C° 650 بعد از 275 دقیقه). پیک های موجود در آنالیز XRD، اکسید شدن کاتالیزور را حین فرآیند نشان دادند. در زمان پایداری کاتالیزور، تبدیل متان و کسر مولی هیدروژن در دمای C° 650، به ترتیب 99 درصد و 80 درصد به دست آمد. با افزایش نسبت بخار به متان 6-5/2، مقدار تبدیل متان و کسر مولی هیدروژن افزایش و انتخاب پذیری CO کاهش یافت. در دماهای متوسط نیکل توان تولید هیدروژن به روش ریفرمینگ بخار با متان را دارد، ولی به دلیل غیرفعال شدن کاتالیزور، انجام پیوسته، این فرآیند ممکن نیست.

چارچوبی در انتخاب یک راه حل مناسب برای مدیریت آب همراه ضروری و مهم ترین گام در مهار این پساب نمک زداییِ آن است. در این پروژه عمل کرد الکترودیالیز در نمک زداییِ یک نمونه آب همراه، حاوی ppm 4393 نمک، با اعمال ولتاژ 7 ولت به مدت 360 دقیقه مطالعه شد. 62% نمک زدایی نشان داد که این فرآیند به صورت بالقوه توانایی تامین آب کشاورزی و مصارف احشام از آب همراه را دارد. برای بررسیِ تاثیر دبی خوراک، ولتاژ و مدت فرآیند بر عمل کرد الکترودیالیز، از طراحی آزمایش تاگوچی و آرایه L 9 استفاده شد. از نتایج آزمایش ها چنین برداشت شد که درصد جداسازی با افزایش ولتاژ و مدت فرآیند، افزایش و با افزایش دبی، کاهش می یابد. مدت اجرای فرآیند بیش ترین تاثیر و دبی خوراک کم ترین تاثیر را بر جداسازی نمک دارد. در گستره شرایط انتخاب شده برای انجام آزمایش ها، ولتاژ V 7 و دبی L/min 3/0 و زمان فرآیند min 200، شرایط بهینه انجام فرآیند تعیین شدند.

انتشار آلودگی های نفتی در خاک می تواند بر شاخصه های ژئوتکنیکی خاک تاثیر گذارد و موجب بروز مخاطراتی شود. در این مقاله تاثیر آلودگی نفتی بر مقاومت برشی و نفوذپذیری خاک های ماسه ای مطالعه شده است. برای انجام آزمایش ها، چهار نمونه خاک ماسه ای شامل ماسه خوب دانه بندی شده، ماسه بددانه بندی شده، ماسه لای دار و ماسه رس دار تهیه و آزمایش های تراکم استاندارد، حدود خمیری، برش مستقیم و نفوذپذیری بر روی آنها انجام شده اند. نفت خام تهیه شده از پالایشگاه تهران به عنوان آلاینده نفتی استفاده و در درصدهای وزنی 4، 8، 12 و 16 نسبت به وزن خشک خاک به نمونه ها اضافه شده است. در مجموع 60 نمونه ماسه ای با درصدهای مختلف نفت خام تهیه و آزمایش شده است. نتایج آزمایش های برش مستقیم نشان دهنده کاهش زاویه اصطکاک داخلی نمونه های ماسه ای در اثر افزایش درصد آلودگی نفتی است. هم چنین نتایج نشان دادند که آلودگی نفتی موجب کاهش چسبندگی نمونه های ماسه ای رس دار و افزایش چسبندگی دیگر نمونه ها می شود. تاثیر تبخیر بخشی از ترکیبات نفتی بر مقاومت برشی در نمونه های 16 درصد آلوده آزمایش و درباره نتایج آزمایش برش مستقیم بحث شده است. نتایج آزمایش های نفوذپذیری نشان دادند که با افزایش مقدار نفت خام، ضریب نفوذپذیری نمونه ماسه ای رس دار افزایش می یابد. ضریب نفوذپذیری دیگر نمونه های ماسه ای با افزایش مقدار نفت خام در ابتدا افزایش و سپس کاهش می یابد.

تشکیل رسوبات آلی، به ویژه آسفالتین ها در مخازن، چاه ها و تجهیزات اثراتی زیانبار بر اقتصاد تولید نفت دارد، زیرا سبب کاهش تولید نفت و بسته شدن تجهیزات تولید نفت می شود. به طور کلی برای کنترل شیمیایی رسوب آسفالتین از پراکنده سازها و بازدارنده های رسوب و یا از حلال های آسفالتین استفاده می شود. آسفالتین موجود در نفت خام در شرایطی خاص پایدار است، ولی هیچ اطمینانی نیست که سیستم بعداً ناپایدار نشود و آسفالتین در مقیاس زمانی بالاتر رسوب نکند. بنابراین مطالعه سینتیک نشست رسوب آسفالتین اهمیتی ویژه دارد. در این مطالعه به بررسی سینتیکی اثر سه نوع پراکنده ساز بر پایدارسازی توده های آسفالتین، با روش اندازه گیری کدورت و توزیع اندازه ذرات، پرداخته شده است. نتایج اندازه گیری کدورت نشان می دهند که هر چه پراکنده ساز قوی تر باشد، کدورت نمونه ناپایدار حاوی پراکنده ساز با گذشت زمان کم تر افت می کند. هم چنین کوکنات دی اتانول آمید به عنوان یک پراکنده ساز موثر شناخته شد. برای مطالعه بیش تر این پراکنده ساز، اثر آن بر توزیع اندازه ذرات آسفالتین در غلظت های مختلف بررسی شد. نتایج اندازه گیری توزیع اندازه ذرات آسفالتین نشان می دهند که اضافه کردن پراکنده ساز باعث کاهش قطر متوسط ذرات آسفالتین می شود. هم چنین، در این مطالعه مدل سینتیکی نشست رسوب آسفالتین، با استفاده از مدل پاورلا، و هم چنین روابط مربوط به سوسپانسیون های رقیق توسعه یافتند. نتایج مدل سازی نشان می دهند که با افزودن پراکنده سازها به نمونه نفتی، سرعت نشست کاهش یافته است.

منجر شده که برای تولید پروپیلن مقرون به صرفه باشند. فرآیند هیدورژن زدایی اکسایشی پروپان یک روش قابل اطمینان برای تولید پروپیلن است که هیچ کدام از معایب فرآیندهای اخیر تولید پروپیلن را ندارد. با این حال، کنترل گزینش پذیری تنها چالش اصلی پیش روی صنعتی شدن این فرآیند است، زیرا پروپان و پروپیلن می توانند به اکسیدهای کربن و دیگر محصولات تبدیل شوند. در این پژوهش، کاتالیست دوفلزی وانادیوم-نیکل برپایه ترکیبی تیتانیا-سیلیکا به روش ترکیبی سل-ژل و تلقیح مرطوب تهیه و عمل کرد آن در واکنش هیدورژن زدایی اکسایشی پروپان بررسی شد. مشخصات کاتالیست ها با آزمون های XRDا، BETا، FT-IR و SEM تعیین شدند. واکنش های هیدروژن زدایی اکسایشی پروپان در یک راکتور بستر ثابت انجام و تمام نمونه های ساخته شده در بازه دمایی C° 550-350 با گام دمایی C° 50 بررسی شدند. بهترین عمل کرد برای نمونه کاتالیستی (1: 1)Si: Ti/اV %5/7-Ni %5/7 با بازده 33/14 % با مقدار تبدیل 84/41% به دست آمد.

هر گاه در میادین نفتی دریایی از مخلوط آب دریا و آب تولیدی برای فشارافزایی مخزن و یا افزایش ضریب بازیافت نفت استفاده می شود، تمهیدات لازم برای کنترل تشکیل رسوب های معدنی نیز باید در نظر گرفته شود. در صورت ناسازگاری بین آب تزریقی و آب تولیدی، مشکلاتی مانند تخریب سازند و گرفتگی لوله های مغزی چاه ها و خطوط انتقال اجتناب ناپذیر خواهند بود. در این تحقیق تشکیل رسوب سولفات استرانسیم در مخلوط آب تولیدی چاه و آب دریا به نسبت های مختلف در شرایط دمایی یکی از مخزن های جنوب کشور بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که هر چه نسبت آب تولیدی به آب دریا بیش تر باشد، تشکیل رسوب شدت می یابد. در شرایط اختلاط 60 درصد آب دریا و 40 درصد آب تولیدی، تشکیل سولفات استرانسیم حداکثر است. محاسبات حاصل از مدل ژاکس برای پیش بینی مقدار و نوع رسوب تطابق خوبی با نتایج گزارش شده میدانی نشان می دهد. مقدار رسوب در فرآیند تزریق آب تابعی از نسبت اختلاط آب هاست.

هر گاه در میادین نفتی دریایی از مخلوط آب دریا و آب تولیدی برای فشارافزایی مخزن و یا افزایش ضریب بازیافت نفت استفاده می شود، تمهیدات لازم برای کنترل تشکیل رسوب های معدنی نیز باید در نظر گرفته شود. در صورت ناسازگاری بین آب تزریقی و آب تولیدی، مشکلاتی مانند تخریب سازند و گرفتگی لوله های مغزی چاه ها و خطوط انتقال اجتناب ناپذیر خواهند بود. در این تحقیق تشکیل رسوب سولفات استرانسیم در مخلوط آب تولیدی چاه و آب دریا به نسبت های مختلف در شرایط دمایی یکی از مخزن های جنوب کشور بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که هر چه نسبت آب تولیدی به آب دریا بیش تر باشد، تشکیل رسوب شدت می یابد. در شرایط اختلاط 60 درصد آب دریا و 40 درصد آب تولیدی، تشکیل سولفات استرانسیم حداکثر است. محاسبات حاصل از مدل ژاکس برای پیش بینی مقدار و نوع رسوب تطابق خوبی با نتایج گزارش شده میدانی نشان می دهد. مقدار رسوب در فرآیند تزریق آب تابعی از نسبت اختلاط آب هاست.

در این پژوهش ایجاد پوشش کامپوزیتی حاوی ذرات کاربید سیلیسیوم بر سطح فولاد ASTM A106-Gr. B با به کارگیری فرآیند جوشکاری قوسی تنگستن– گاز بررسی شد. بدین منظور ذرات کاربید سیلیسیوم با درصد های حجمی متفاوت بر سطح فولاد مورد نظر پیش نشانی شد و با تغییر شدت جریان، فرآیند ذوب و اختلاط آنها با فلز پایه انجام گردید. مطالعه ریز ساختار پوشش ایجاد شده توسط میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی(SEM) همراه با آنالیز نقطه ای انجام گرفت. یافته های آزمون ها نشان داد که پوشش حاصله ساختار دندریتی حاوی تقویت کننده کاربید سیلیسیوم را دارا می باشد که می تواند باعث بهبود سختی و رفتار سایشی پوشش مذکور شود. سختی پوشش ها در آزمون های ریز سختی سنجی و رفتار سایشی پوشش ها توسط آزمون سایش به صورت رفت و برگشتی ارزیابی شد. نتایج آزمون ریز سختی سنجی نشان دهنده افزایش سختی پوشش ایجاد شده(حدود 650 تا 1200 ویکرز) نسبت به نمونه بدون پوشش(حدود 200 ویکرز) بود. بررسی های رفتار سایشی پوشش ها بیانگر بهبود چشمگیر رفتار سایشی آنها در اثر افزودن تقویت کننده کاربید سیلیسیوم بود. مکانیزم عمده سایش در نمونه بدون پوشش سایش ورقه ای و اکسایش سطحی و در نمونه های پوشش داده شده مخلوطی از سایش ورقه ای، اکسایش سطحی و سایش چسبان تشخیص داده شد.

تشکیل و رسوب آسفالتین در نفت خام یکی از مشکلات جدی صنعت نفت است و توجه بسیاری از محققان را جلب کرده است. یکی از اصلی ترین راه های مقابله با این مشکل در صنعت نفت، و به خصوص در چاه های نفت، استفاده از حلال های شیمیایی است. مهم ترین حلالی که برای رفع رسوبات آسفالتین در چاه های نفت استفاده می شود زایلن است که اثرات مخرب زیست محیطی دارد و ایمنی را در مراحل استخراج کم می کند. با توجه به افزایش استفاده از زایلن و مضرات آن، نیاز کاهش استفاده از زایلن یا به کارگیری مواد دیگر به جای این ماده در صنعت نفت بیش از پیش احساس می شود. هدف از این پژوهش یافتن حلال جایگزین و یا کم کردن مصرف حلال های آروماتیکی به ویژه زایلن و تولوئن با استفاده از کمک حلال هاست، از این رو ابتدا آزمایش هایی برای بررسی عمل کرد زایلن در حضور کمک حلال های نفت سفید و گازوییل در چندین دما انجام شده اند. نتایج نشان می دهند که کارایی زایلن در حضور نفت سفید به مراتب بهتر از گازوییل است و برای تمام نمونه ها درصد حلالیت با افزایش دما افزایش می یابد. در ادامه ترپن به عنوان حلال جایگزین و سازگار با محیط زیست در دمای محیط و دمای C° 80 مطالعه شد و نتایج آزمایش ها نشان دادند که ترپن ها نسبت به حلال های آروماتیکی حلالیتی قابل قبول را نشان می دهند ولی در حضور نفت سفید و گازوییل کارایی شان از زایلن و تولوئن کم تر است.

مقدار کاهش آلودگی نفتی از پساب در اسکیمرها تابع ابعاد هندسی و نحوه جانمایی دیواره های حایل درون سیستم است. یک دستگاه مخزن اسکیمر به قطر 8 متر و ارتفاع 10 متر در یک واحد نمک زدایی موجود است که به علت عدم طراحی صحیح مخزن و تجهیزات درون آن در بدو راه اندازی عمل کردی نامناسب داشته و از سرویس خارج شده است. با توجه به وجود مخزن، برای اصلاح عمل کرد آن باید ابعاد آن به عنوان شرایط ثابت یا محدودیت مسئله لحاظ شوند و صرفا با جانمایی تجهیزات داخلی مشکل حل شود. در این مطالعه با استفاده از هندسه مخازن موجود با عمل کرد مطلوب و تشابه سازی هندسی، آرایش دیواره حایل اسکیمر چندضلعی بررسی شده استخراج شد. سپس شبیه سازی عددی میدان جریان دوفازی سه بعدی آشفته درون مخزن مذکور با استفاده از یک روش اویلرین-لاگرانژین در نرم افزار فلوئنت انجام شده است. برای اعتبارسنجی نتایج شبیه سازی عددی جریان درون مخزن، مقدار فشار در نازل ورودی بررسی و مشاهده می شود که این مقدار با فشار هیدرواستاتیکی هم خوانی دارد. نتایج نشان می دهند که طراحی جدید مخزن اسکیمر در ایجاد تغییرات در این مخزن، اعم از نحوه چینش دیواره حایل، ابعاد آن و تغییر قطر نازل خروجی آب، مناسب است و به افزایش حضور ذرات نفت و هم چنین افزایش مسیر ذرات نفت به سمت خروجی آب منجر شده است. بنابراین در عمل با نصب دیواره های حایل چندصلعی به مخزن اسکیمر موجود و تغییر قطر لوله خروجی آب می توان از این مخزن استفاده کرد.

در این مقاله، نسبت های مختلف متانول به عنوان حلال قطبی و هگزان به عنوان حلال ناقطبی برای استخراج لیپید از ریزجلبک خشک و مرطوب با رطوبت های 70 و 85 درصد استفاده شدند. مقدار لیپید استخراجی تا نسبت هم حجم مخلوط هگزان و متانول روند صعودی دارد که با افزایش بیش تر متانول این روند کاهش می یابد. یک کاهش عمده لیپیدهای خام استخراجی با افزایش رطوبت در نسبت های پایین متانول به هگزان مشاهده شد. بیش ترین مقدار اسیدهای چرب استخراجی با استفاده از مخلوط هم حجم هگزان: متانول به دست آمد(53/0± 30/2 درصد). با افزایش رطوبت بازیابی اسید چرب کاهش یافت، ولی پروفایل اسیدهای چرب برای مخلوط حلال متفاوت تقریباً مشابه با ریزجلبک خشک بود. بیش ترین بازیابی اسید چرب با اعمال مخلوط هم حجم هگزان: متانول به عنوان حلال به دست آمد که درصد آن برای رطوبت 70 و 85 درصد زیست توده به ترتیب 33/0± 2/2 و 16/0± 95/0 است. هم چنین اثر دما بر عمل کرد استخراج نیز بررسی شد که نتایج نشان دادند بازیابی لیپید خام و اسید چرب با افزایش دما بهبود می یابد(به ترتیب 17 و 36 درصد برای دمای 65 درجه سانتی گراد در مقایسه با 25 درجه سانتی گراد). مدل ترمودینامیکی UNIQUAC برای تحقیق درباره تاثیر مقدار رطوبت و نسبت حلال بر فرآیند استخراج لیپید به کار گرفته شد. پارامترهای برهم کنش انرژی با به کارگیری داده های تجربی به دست آمدند. نتایج تخمینی با 65/8 درصد>AAD درصد دقت مدل UNIQUAC را اثبات کردند.

آزمایش مغزه دقیق ترین و البته پر هزینه ترین روش اندازه گیری تراوایی است و برای ارایه روش های جایگزین تخمین تراوایی بسیار تلاش شده است. یکی از روش های تخمین غیرمستقیم تراوایی استفاده از امواج استونلی است. مزیت اصلی استفاده از این امواج در تخمین تراوایی آن است که با ثبت خاصیت ذاتی موج، که متاثر از تراوایی است، و کمی کردن رابطه پارامترهای فیزیکی این موج و تراوایی، می توان یک نگار پیوسته از تغییرات تراوایی در سرتاسر چاه تهیه کرد. در محاسبه تراوایی از این طریق، پارامترهای بسیاری از جمله تخلخل، لیتولوژی، دقت تراوایی اندازه گیری شده به کمک مغزه یا ابزار MDT و مقدار کندشدگی استونلی محاسبه شده در زمینه سنگ تاثیر می گذارند. در این تحقیق به بررسی تاثیر پارامترهای گفته شده در محاسبه کمی تراوایی پرداخته شده است. براساس نتایج می توان دریافت که پارامترهای تخلخل و کندشدگی موج استونلی در زمینه سنگ بیشترین تاثیر را در تعیین دقیق تراوایی دارند؛ به طوری که درصورت عدم محاسبه صحیح مقدار کندشدگی موج استونلی در زمینه سنگ، در بعضی نقاط مقدار تراوایی منفی خواهد بود. علاوه بر این، وقتی پارامتر تخلخل در محاسبه تراوایی تاثیر داده شده، نتایج تطابق بیشتری با مقادیر تراوایی حاصل از ابزار MDT دارند.

شبکه منفذی کنترل کننده رفتار سیالات در سنگ مخزن است. در مخازن کربناته به دلیل عدم تبعیت خصوصیات جریان سیال از بافت رسوبی اولیه، ویژگی های شبکه منفذی باید مستقیما در فرآیند تعیین رخساره استفاده شوند تا بتوان شرایط واقعی مخزن را تحلیل کرد. در این مطالعه با استفاده از ترکیب مطالعات پتروگرافی، پتروفیزیکی و مهندسی مخزن، رخساره های منفذی و سنگی در سازندهای کنگان و دالان در میدان گازی پارس جنوبی مطالعه شده اند. بر این اساس پنج رخساره منفذی با استفاده از روش شبکه های عصبی خودسازمان ده خصوصیات پتروفیزیکی، زمین شناسی و مخزنی منحصربه فردی دارند. براساس خصوصیات این رخساره های منفذی یک روند مشخص کاهش کیفیت مخزنی از رخساره یک به سمت رخساره پنج مشاهده شد. در نهایت برای ارتباط دادن رخساره های معرفی شده و نمودارهای پتروفیزیکی از روش ماشین بردار پشتیبان استفاده شد که با استفاده از روش میانگین مربعات خطا از نمودارهای چاه نگاری، رخساره های معرفی شده را با دقت 78% پیش بینی کرد.