پژوهش نفت
سال:1397 | دوره:28 | شماره:101 |تعداد مقالات:16

در این تحقیق زئولیت HZSM-5 در محیط حاوی یون فلوئورید ساخته شد و عملکرد آن در فرایند تبدیل متانول به پروپیلن مورد بررسی قرار گرفت. از نمک پتاسیم فلوئورید به عنوان ماده تامین کننده این یون استفاده شد. خصوصیات فیزیکی-شیمیایی کاتالیست ها با استفاده از آنالیزهای XRD، FESEM، N2 Adsorption/Desorption وNH3-TPD شناسایی شدند. الگوی XRD تشکیل ساختار کریستالی مرتبط با زئولیت HZSM-5 را در زئولیت سنتز شده با پتاسیم فلوئورید (نمونه F-HZSM-5) تائید کرد. تصاویر FESEM زئولیت F-HZSM-5 تغییر در مورفولوژی و افزایش اندازه ذرات را در مقایسه با نمونه مرجع HZSM-5 نشان داد. نتایج آنالیز NH3-TPD کاهش غلظت کل مکان های اسیدی را در زئولیت F-HZSM-5 نشان داد. فعالیت نمونه ها در یک راکتور بستر ثابت و در شرایط عملیاتی یکسان بررسی شد. کاتالیست F-HZSM-5 نسبت به نمونه مرجع HZSM-5 طول عمر کمتری را نشان داد. با این حال، این کاتالیست در مدت 10 روز فعالیت به ترتیب متوسط انتخاب پذیری پروپیلن و نسبت پروپیلن به اتیلن 8/41 و 9/ 10 را داشته است.

اندازه گیری توزیع زمانی و مکانی وقوع فرونشست در اثر برداشت از مخازن هیدروکربنی در جهان متداول است. اما، این موضوع در ایران چندان مد نظر قرار نمی گیرد، علی رغم این که پیش بینی روند فرونشست زمین در ابتدای عمر مخزن برای تخمین پیامدهای آتی برداشت مفید است. در مقاله حاضر، ابتدا دقت مدل سازی عددی فرونشست از طریق مقایسه با نتایج اندازه گیری شده برجا و روابط تحلیلی برای دو مخزن هیدروکربنی در آمریکا و هلند ارزیابی گردید. بر این اساس، مشخص شد که مدل سازی عددی، علی رغم فرض رفتار الاستیک و ساده سازی های دیگر به خوبی می تواند مسیر فرونشست را دنبال کند و علی رغم مکانیسم غیرالاستیک وقوع فرونشست و امکان تغییر پارامترها، تخمین صورت گرفته قابل قبول است. در ادامه، براساس روند برداشت از تعداد معینی چاه در میدان کوپال، توزیع زمانی و مکانی فرونشست سطحی در محدوده مشخصی از این میدان تخمین زده شد. ضمن آن که در مدل سازی فرونشست مخزن کوپال، برخلاف مثال های صحت سنجی که تغییر فشار کل مخزن، مبنای تعیین نشست قرار گرفت، اطلاعات زمانی برداشت از تعدادی چاه نیز استفاده گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که پیش بینی می گردد برداشت از این محدوده میدان نفتی کوپال، حد فاصل سال های 1372 تا 1396، باعث ایجاد فرونشست به میزان 26 تا cm 32 در سطح زمین شده است.

امروزه رشد و توسعه جوامع بشری و نیاز روزافزون به انرژی از یک سو و محدودیت منابع نفت از سوی دیگر موجب اهمیت یافتن مباحث ازدیاد برداشت نفت شده است. یکی از روش های مورد استفاده در فرآیند ازدیاد برداشت، تزریق آب هوشمند به مخازن هیدروکربوری است. در تحقیق حاضر تاثیر آب هوشمند بر تغییر میزان ترشوندگی سنگ مخزن کربناته بررسی شده است. در این راستا آب سازند و پنج نمونه از آب هوشمند (آب دریا، آب دریا با دو برابر غلظت یون کلسیم، آب دریا با دو برابر غلظت یون منیزیم، آب دریا با دو برابر غلظت یون سولفات و آب دریا با چهار برابر غلظت یون سولفات) تهیه و با آزمایش پتانسیل زتا توانایی آب ها در تغییر ترشوندگی سنگ مخزن مقایسه شد. در ادامه از توانمندترین آب ها، برای انجام آزمایش زاویه تماس استفاده گردید. براساس نتایج به دست آمده، آب دریا با چهار برابر غلظت سولفات و آب دریا با دو برابر غلظت سولفات به ترتیب موثرترین آب ها در تغییر ترشوندگی سنگ کربناته شناخته شدند. در این ارتباط در هر دو آزمایش پتانسیل زتا و زاویه تماس، آب دریا با چهار برابر غلظت یون سولفات موثرترین آب بر تغییر ترشوندگی بوده و بعد از آن به ترتیب آب های دریا با دو برابر غلظت سولفات، آب دریا و آب سازند قرار داشتند. مقادیر پتانسیل زتا برای نمونه های یاد شده به ترتیب 61/9-، 13/7-، 25/1-و 8/15 تعیین گردید. نتایج حاصله از آزمایش زاویه تماس برای نمونه های نامبرده در ابتدای آزمایش به ترتیب 89/139، 63/136، 68/149 و 13/144 درجه بوده است، که در پایان آزمایش به 10/87، 17/105، 66/135 و 13/143 درجه تقلیل یافت. این نتایج نشان می دهد که در حضور نمونه های آب هوشمند با غلظت کنترل شده یون سولفات، خاصیت ترشوندگی سنگ کربناته به سمت آب دوست بودن متمایل شده، که به نوعی با نتایج آزمایش پتانسیل زتا در توافق است.

این مقاله بخشی از نتایج یک مطالعه جامع با هدف دستیابی به نانوسیالات پایدار و موثر جهت استفاده به عنوان سیال تزریقی غیرامتزاجی در یکی از مخازن نفتی کربناته ایران است. در این مطالعه کارایی سه نانو سیال گاما-آلومینا، اکسید آهن (III) و سیلیکا در سه غلظت 200، 500 و ppm 600 و در دو نسبت ترکیب متفاوت آب سازندی و آب تزریقی این مخزن، با شوری های 106000 و ppm 234000 جهت ازدیاد برداشت از این مخزن مورد مطالعه قرار گرفته است. در این بخش از مطالعه، با انجام آزمایشات جریان دو بعدی در بستر میکرومدل شیشه ای در دمای محیط و فشار اتمسفریک جابه جایی نفت توسط سیال تزریقی مطالعه گردید و مکانیزم های عملکرد نانوسیالات در افزایش بازیافت مورد بررسی قرار گرفتند. قبل از تزریق با اندازه گیری پتانسیل زتا برای این سیالات در بازه دمایی و فشاری تا دما و فشار مخزن (C° 90 و psi 2700) و در هر دو شوری، از پایداری این نانوسیالات اطمینان حاصل شد. نتایج این آزمایشات نشان داد که تزریق هر سه نانو سیال در هر دو شوری می تواند بازیافت نفت را نسبت به بازیافت ناشی از تزریق آب نمک با شوری مشابه تا 25% افزایش دهد. در هر دو شوری بیشترین بازیافت برای نانو سیال آلومینا و سپس به ترتیب برای اکسید آهن (III) و سیلیکا ثبت گردید. با توجه به تفاوت ناچیز گرانروی نانوسیالات و گرانروی آب نمک با شوری مشابه و همچنین عدم تغییر قابل توجه در کشش بین سطحی فاز آبی-نفت برای نانو سیالات آلومینا و سیلیکا و نتایج تست های استاتیک تعیین زاویه تماس، مکانیزم تغییر ترشوندگی به سمت آب دوستی را می توان به عنوان مکانیزم غالب در افزایش بازیافت نانوسیالات آلومینا و سیلیکا در این افزایش بازیافت در نظر گرفت. با توجه به تغییر کمتر زاویه تماس توسط نانوسیال اکسید آهن (III) و نتایج تست قطره ی آویزان جهت اندازه گیری کشش بین سطحی برای این نانوسیال، می توان مکانیزم کاهش کشش بین سطحی فاز آبی-نفت برای نانو سیال اکسید آهن (III) را به عنوان مکانیزم غالب در این افزایش بازیافت در نظر گرفت. فرایند تشکیل امولسیون با نانو سیال اکسید آهن (III) و نفت تاییدی بر این مکانیزم برای نانو سیال اکسید آهن (III) است.

در حال حاضر، با توجه به کاهش دسترسی آسان به مخازن نفت خام، صنایع نفت و گاز بر تولید نفت سنگین و مخازن تخلیه شده تمرکز کرده اند. حفاری در مخازن کم فشار همراه با مشکلات فنی و اقتصادی زیادی است که بیشتر مشکلات شامل هرزروی های کنترل ناپذیر در شکاف ها و آسیب های جبران ناپذیر در لایه های تولیدی هستند. برای دست یابی به تکنولوژی حفاری مناسب، نوع سیال حفاری نقش بسیار مهمی خواهد داشت، به طوری که نفوذ هرچه بیشتر سیال حفاری در سازند سبب کاهش بهره دهی چاه خواهد شد. سیال میکروحبابی فعال سطحی چند لایه یا افرون ها در سال های اخیر به عنوان بخشی از سیالات حفاری پایه آبی و پایه روغنی مورد استفاده قرار گرفته اند و اثر کاهش آسیب سازند، حین استفاده از آنها تا حدودی به اثبات رسیده است. باید توجه داشت که این سیالات به دلیل خاصیت پل بندی، برای حفاری مخازن تخلیه شده مناسب هستند. در این پژوهش به منظور تعیین شرایط بهینه پایداری فاکتورهای نوع پلیمر، غلظت پلیمر، غلظت سورفکتانت، pH، شوری، زمان و دور اختلاط با استفاده از طراحی آزمایش به روش تاگوچی با آرایه L36 (دو پارامتر در دوسطح و پنج پارامتر در سه سطح) بهینه سازی شدند. سپس تاثیر غلظت پلیمر و سورفکتانت بر خواص رئولوژی بررسی شدند و پس از آن سیال بهینه برای انجام آزمایش های آسیب سازند انتخاب گردید و در نهایت تروایی بازگشتی سیال میکرحبابی با سیال پلیمری پایه مقایسه شده است. سیال میکروحبابی با غلظت lb/bbl 3 زانتان گام و lb/bbl 1 سورفکتانت SDBS، بیشترین پایداری و باثبات ترین خواص رئولوژی را از خود نشان داد. در بررسی فشارها در آزمایش های آسیب سازند، سیال میکروحبابی نسبت به سیال پایه پلیمری هم از لحاظ درصد تراوایی بازگشتی و هم از لحاظ مسدودکنندگی، عملکرد بهتری داشت.

در این مطالعه، بررسی های تعادلی و سینتیکی فرآیند جداسازی 6، 4-دی متیل دی بنزوتیوفن از یک سوخت مدل با استفاده از کربن فعال، انجام شده است. ایزوترم های جذب فرندلیخ و تاث با داده های آزمایشگاهی جذب تعادلی برازش شده است. همچنین داده های سینتکی فرآیند جذب نیز با استفاده از دو مدل سینتیکی نفوذ درون ذره ای و نفوذ سطحی همگن برازش شده است. نتایج جذب تعادلی نشان می دهد که ایزوترم های فرندلیخ و تاث به خوبی رفتار تعادلی فرآیند را تفسیر می کنند. نتایج داده های سینتیکی نشان می دهند که مدل نفوذ سطحی همگن، به خوبی قادر به پیش بینی نتایج آزمایشگاهی است. مدل سازی ریاضی فرآیند با استفاده از مدل نفوذ سطحی همگن، همچنین منجر به محاسبه مقادیر عددی ضرایب انتقال جرم و نفوذ برای جذب 6، 4-دی متیل-دی بنزوتیوفن به ترتیب m/min 2-10× 5558/2 و m2/min 6-10× 4056/3 گردید. همچنین استفاده از این مدل، مقاومت انتقال جرم در مراحل نفوذ در لایه مرزی و نفوذ در سطح متخلخل جاذب را به عنوان مرحله کنترل کننده شدت میزان جذب نشان می دهد.

زئولیت USY به عنوان جزء اصلی و مهم در کاتالیزور فرآیند کراکینگ کاتالیزی بستر-سیال به منظور دست یابی به سطح تماس و دسترسی حفره بالاتر به روش پساسنتز توسط اسیدهای مختلف شامل استیک اسید، اکسالیک اسید و هیدروکلریک اسید تحت دو شرایط دمای محیط و رفلاکس اسیدشویی شد. این فرآیند ضمن حفظ شبکه بلوری زئولیت منجر به خروج آلومینیوم های خارج شبکه ای زئولیت شد. جهت اثبات این امر آنالیزهای XRDا، SEMا، اICP-OES و جذب و واجذب نیتروژن انجام شد. آنالیز عنصری افزایش نسبت سیلیس به آلومین در زئولیت اصلاح شده را نشان داد. اندازه گیری مساحت سطح زئولیت و حجم حفره ها به روش های BET-BJH و t-plot نشان از افزایش مساحت سطح و حجم حفره های مزو در زئولیت های اصلاح شده داشت. سطح حفره های مزو بر اثر اسیدشویی از 62/52 در زئولیت اولیه به m2/g 09/115 و مساحت سطح کلی زئولیت از 684 به m2/g 743 در نمونه زئولیت اسیدشویی شده توسط اکسالیک اسید در دمای محیط افزایش یافت. زئولیت های اصلاح شده در تهیه کاتالیزگر FCC به کار گرفته شدند. بررسی فعالیت کاتالیزورها در فرآیند شکست کاتالیستی VGO نشان از افزایش چشمگیر در بازده تولید بنزین برای کلیه کاتالیزورهای اصلاح شده در مقایسه با زئولیت اولیه دارد. بازده تولید بنزین از 18% وزنی برای کاتالیزور حاصل از زئولیت USY اولیه به 40% وزنی در کاتالیزور اصلاح شده توسط اکسالیک اسید در دمای محیط افزایش یافته است.

مهم ترین مکانیسم فرآیندهای ازدیاد برداشت میکروبی نفت، تغییر خواص بین سطحی سیال/ سیال/ سنگ است که تحت تاثیر سلول های باکتریایی و متابولیت های تولیدی آنها است. برای این منظور در این تحقیق از دو باکتری B. licheniformis و P. putida و سه منبع کربن مختلف استفاده شد. نتایج نشان داد با توجه به تاثیر نوع منبع کربن روی رشد باکتری و همچنین نوع و میزان متابولیت های تولیدی، تغییر در خواص بین سطحی سیال/ سیال/ سنگ تحت تاثیر نوع منبع کربن استفاده شده است. به دنبال بررسی تاثیر ساختار سلولی و اثر محیط کشت بر سازوکارهای کاهش کشش بین سطحی، پایداری امولسیون ها و تغییر ترشوندگی از روش های تنسیومتری قطره آویزان، سنجش تحرک پذیری الکتروفروتیک، سنجش رئولوژی انبساط-تراکمی و آزمون تعیین زاویه تماس استفاده شد. نتایج، پتانسیل بیشتر باکتری P. putida را در تولید ماده فعال سطحی نشان داد. همچنین نتایج به دست آمده نشان داد برای باکتری B. licheniformis، محیط کشت گلوکزی محیطی بهتر است. مواد فعال سطحی تولیدی و محیط کشت باکتری B. licheniformis در محیط با منبع کربن گلوکز به ترتیب کشش سطحی و کشش بین سطحی را 07/29% و 87/43% کاهش داد. قرار دادن ورقه نازک در محلول محیط کشت گلوکزی باکتری B. licheniformis، زاویه تماس قطره آب را از ° 081/109 به ° 898/44 کاهش داد. برای باکتری P. putida محیط روغنی و گلوکزی به ترتیب به عنوان محیطی موثر برای تاثیر بر سطح تماس سیال-سیال و سیال-سنگ است. مواد فعال سطحی تولیدی و محیط کشت باکتری P. putida در محیط با منبع کربن روغن زیتون به ترتیب کشش سطحی و کشش بین سطحی را 4/36% و 1/27% کاهش داد. زاویه تماس قطره آب از ° 081/109 به ° 050/54 در محیط کشت گلوکزی باکتری P. putida کاهش یافت

در این مطالعه افزودن فلز فعال روی به کاتالیست ZSM5 با استفاده از سنتز هیدروترمال بررسی شده و در فرآیند ایزومریزاسیون زایلن ها مورد مطالعه قرار گرفته است. جهت ارزیابی خصوصیات فیزیکی-شیمیایی کاتالیست های سنتز شده از آزمون های XRDا، BETا، ICPا، SEMا، FTIRا، NH3-TPD و TG استفاده شده است. بررسی آزمون های کاتالیست نشان داد وجود فلز فعال در کاتالیست منجر به افزایش سطح ویژه و نیز افزایش حجم کلی کاتالیست شده است. همچنین حضور فلز فعال روی در ساختار کاتالیست منجر به افزایش سایت های اسیدی قوی (برونستد) و کاهش سایت های اسیدی ضعیف (لوئیس) گردید که افزایش تولید پارازایلن و افزایش پایداری کاتالیست را به همراه داشته است. نتایج نشان دادند کاتالیست اZn-ZSM5ا (%0. 5wt) با میزان بالای تولید پارازایلن (5/18%)، تبدیل بالای اتیل بنزن (6/43%) و افت زایلن بسیار کم (3/3%) می تواند به عنوان یک کاتالیست بهینه در فرآیند ایزومریزاسیون زایلن ها به کار گرفته شود.

پیش بینی نرخ نفوذ حفاری به دلیل نقش آن در به حداقل رساندن هزینه های حفاری برای بهینه سازی حفاری از اهمیت زیادی برخوردار است. تحلیل اطلاعات میدانی، عنصر اصلی کاهش هزینه و بهبود عملیات حفاری بوده و توسعه ابزار های تحلیل اطلاعات میدانی و ارائه مدل های پیش بینی، یکی از راه های توسعه و بهبود عملیات حفاری به شمار می رود. هنگامی که یک سیستم حفاری مستقر شد، تنها تعداد پارامترهای محدودی هستند که قابل کنترل و تغییر هستند؛ لذا موفقیت آمیز بودن طرح های حفاری به میزان زیادی به پیش بینی عملکرد حفاری وابسته است. هدف اصلی انجام این تحقیق کاربرد شبکه های هوشمند و ارائه ابزارهایی گرافیکی برای پیش بینی نرخ نفوذ حفاری است که بدین منظور یک بانک اطلاعاتی از داده های میدانی از جمله عمق چاه، وزن روی مته، سرعت چرخش مته، فشار لوله حفاری، وزن روی قلاب و گشتاور از یکی از میادین جنوب کشور تهیه شد. در این تحقیق دو نوع مختلف و کاربردی از ابزار گرافیکی برای پیش بینی نرخ نفوذ حفاری و نیز محاسبه هزینه بر فوت، با استفاده از شبکه عصبی و عصبی فازی توسعه داده شد که ابزار اول درخصوص پیش بینی نرخ نفوذ حفاری و ابزار دوم به منظور ارزیابی اقتصادی عملکرد مته و محاسبه هزینه بر فوت ارائه شده است. نتایج تحلیل ها با استفاده از این ابزار گرافیکی نشان داد که رابطه خوبی با ضریب همبستگی (94/0=R2) برای پیش بینی نرخ نفوذ با استفاده از شبکه عصبی به دست می آید. در ادامه به جهت بهبود رابطه به دست آمده از روش شبکه عصبی فازی بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که رابطه بسیار خوبی با دقت بالا با ضریب تعیین (99/0=R2) حاصل می شود که حاکی از بهبود دقت مدل پیش بینی با استفاده از روش عصبی فازی است.

روش های بهینه سازی که در آنها تنها به یک معیار توجه شود نمی توانند راه حل جامعی را برای مسئله ارائه نمایند زیرا نمی توانند تهاتر بین اهداف مختلف فنی و اقتصادی را که معمولا با یکدیگر در تضادند، در نظر بگیرند. در این پژوهش، یک الگوریتم بهینه سازی چندهدفه با تلفیق روش های طراحی آزمایش، بهینه سازی ازدحام ذرات و منطق فازی توسعه داده شد که می تواند مسائل بهینه سازی چندمنظوره را با درنظرگرفتن هم زمان اهداف مختلف حل نماید. توانمندی این الگوریتم، در یک مطالعه موردی تزریق پلیمر ارزیابی شد که در آن متغیرهای موثر (طول دوره سیلاب زنی، غلظت پلیمر طول دوره تزریق پلیمر و جذب پلیمر) بر عملیات ازدیاد برداشت تزریق پلیمر به یک مخزن ماسه سنگی با در نظر گرفتن هم زمان معیارهای فنی (تولید تجمعی نفت) و اقتصادی (ارزش فعلی خالص) بهینه سازی شدند. نتایج بهینه سازی این الگوریتم چندمعیاره با نتایج یک سناریوی پایه و همچنین یک روش بهینه سازی تک هدفه (الگوریتم ازدحام ذرات) مقایسه شد. در مقایسه با سناریوی پایه، تولید تجمعی نفت بیش از 58% و ارزش فعلی خالص از 9/6 به 1/13 میلیون دلار افزایش یافتند. تولید تجمعی نفت بهینه در الگوریتم تک هدفه مبتنی بر معیار فنی، نسبت به الگوریتم دوهدفه چندهزار بشکه افزایش پیدا کرد ولی از طرف دیگر شاخص اقتصادی آن شدیدا دچار افت گردید (کاهش ارزش فعلی خالص از 1/13 به 5/11 میلیون دلار). نتایج این پژوهش نشان می دهد، به کارگیری الگوریتم های بهینه سازی چندمعیاره منجر به تصمیم گیری دقیق تر و واقع بینانه تر برای پیاده سازی عملیات خواهد شد.

انتخاب پوشش مناسب برای سطح خارجی لوله های انتقال نفت و گاز مهم ترین قسمت در ایجاد یک سیستم حفاظتی برای کاهش خوردگی به شمار می رود. یکی از مشکلات پوشش های خط لوله مسئله جدایش کاتدیک است که در اثر اعمال جریان کاتدی و ایجاد محیط قلیایی در فصل مشترک پوشش-فلز به وجود می آید و جدایش پوشش را سبب می شود. در این پژوهش به بررسی سه نوع پوشش پلی اتیلن سه لایه، پلی یورتان و اپوکسی پودری پیوند همجوشی دولایه پرداخته و خواص فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی آن ها مورد بررسی قرار گرفته شد. نتایج آزمون جدایش کاتدی با شبیه سازی شرایط بلند مدت کاری، دید مناسبی را از رفتار پوشش ها در مدت زمان طولانی قرارگیری در سرویس، ارائه می دهد. با استفاده از نتایج آزمون های مکانیکی، برتری پوشش ها در چسبندگی سطح به زیر لایه و همچنین مقاومت در برابر ضربه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون سختی نشان داد که میزان سختی نمونه با پوشش اپوکسی پودری پیوند همجوشی دولایه به ترتیب نسبت به نمونه های با پوشش پلی یورتان و پلی اتیلن سه لایه به میزان 14 و 40% بالاتر بوده است. همچنین نتایج آزمون ضربه و منفذ یابی برروی سه پوشش نشان داد که هر سه پوشش مقاومت قابل قبولی در برابر عوامل خارجی را دارند. انجام آزمون جدایش کاتدی در دمای محیط و دمای بالا نشان داد که افزایش دما تاثیر مستقیمی برروی افزایش میزان شعاع جدایش پوشش ها داشته است. کمترین میزان شعاع جدایش معادل mm 49/4 در پوشش پلی اتیلن سه لایه به دلیل ماهیت ذاتی و ضخامت بالای آن مشاهده شد.