پژوهش نفت
سال:1398 | دوره:29 | شماره:104 |تعداد مقالات:13

در این پژوهش، اثر هیدروژن بر خواص مکانیکی فلز جوش فولاد خط لوله X65 بررسی شده است. خطوط لوله حاوی سیالاتی مانند گاز ترش است که اتم های هیدوژن و سایر مواد آسیب زا به فلز پایه و فلز جوش دارند. در این پژوهش شارژ هیدروژن جهت نفوذ اتم های هیدروژن به درون ماده به روش پیش شارژ الکتروشیمیایی با گاز هیدروژن و غوطه وری در محلول انجام شد. مطابق نتایج به دست آمده در این پژوهش، استحکام تسلیم فلز جوش حاصل از روش الکترود دستی، در حضور هیدروژن 16% افزایش و سختی آن به طور میانگین در دو حالت شارژ هیدروژن به روش مستقیم و غیرمستقیم 10% افزایش داشته است. این افزایش نشان دهنده سخت شدگی است. درصد ازدیاد طول تا زمان شکست 28% و درصد شکست نرم 60% کاهش داشته است که نشان دهنده شکست ترد در حضور هیدروژن است. میزان هیدروژن حاصل آمده با روش اکسیداسیون الکتروشیمیایی هیدروژن درفلز جوش مقدار mol/cm3 6-10×5/1 گزارش شد که نسبت به سایر ریزساختارها مقدار قابل توجهی است. با توجه به مشاهدات ریزساختاری (که از طریق تصاویر میکروسکوپ نوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی به دست آمد)، اطلاعات آماری فوق و گزارش های پیشین در این زمینه، می توان اینگونه برداشت کرد که هیدروژن با نفوذ خود در ریزساختار فلز جوش که بیشتر آن فریت سوزنی است، با قرار گرفتن در تانگل های نابه جایی، مرزدانه ها، رسوب ها و آخال ها سبب سخت شدگی و افت خواص فلز جوش می شود. در کل نتایج این پژوهش نشان می دهد هیدروژن بر خواص مکانیکی فلز جوش اثر مخرب می گذارد و سبب ایجاد عیوب هیدروژنی می شود. البته نمی توان از نقش ریزساختار فلز جوش در تاثیر هیدروژن بر خواص ماده چشم پوشی کرد.

مکانیزم نفوذ مولکولی مکانیزم کنترل کننده در ازدیاد برداشت از مخازن شکاف دار با تراوایی و ارتفاع ماتریس پایین در شرایط تزریق گاز است و این در حالی است که مدل های مرسوم برای شبیه سازی عملکرد نفوذ مولکولی با محدودیت هایی مواجه است. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی مدل های مختلف نفوذ مولکولی در بازیافت نفت از مخازن شکاف دار حین فرآیند تزریق گاز و همچنین مقایسه با نتایج حاصل از یک نرم افزار تجاری است. بدین منظور مطابق مدل های موجود یک شبیه ساز پیاده سازی و با نتایج آزمایشگاهی معتبر اعتبارسنجی می گردد. سپس از شبیه ساز توسعه داده شده برای بررسی عملکرد دو گاز امتزاجی دی اکسید کربن و متان جهت تزریق به یک بلوک ماتریس استفاده می شود. دلیل تفاوت میان نتایج حاصل از مدل ها، استفاده از مدل ترمودینامیک برگشت ناپذیر در محاسبه غلظت اجزا در سطح تماس دو فاز نفت و گاز در کنار به کارگیری ضرایب نفوذ تنسوری و همچنین استفاده از گرادیان پتانسیل شیمیایی به عنوان نیروی محرکه انتقال جرم در مدل های فیک تعمیم یافته و ماکسول-استیفان است که در مدل فیک کلاسیک این گونه عمل نمی شود. همچنین نتایج حاصل از نرم افزار تجاری، به سبب فرمولاسیون مشابه، نزدیک به نتایج مدل کلاسیک فیک است. علاوه بر این نتایج تغییرات جزء مولی متان و دی اکسید کربن و همچنین گرانروی نفت برحسب زمان در شرایط تزریق گاز مقایسه شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از قانون فیک کلاسیک و یا نرم افزارهای تجاری برای پیش بینی میزان تولید نفت از مخازن شکاف دار در شرایطی که مکانیزم نفوذ مولکولی کنترل کننده است کافی نیست لذا لازم است از مدل های نفوذ فیک تعمیم یافته یا ماکسول-استیفان در مدل سازی استفاده شود.

در این تحقیق، دو نمک نقره با نام های نیترات نقره (AgNO3) و تترافلوروبورات نقره (AgBF4) با درصدهای وزنی مشابه در ساختار لایه فعال غشای کامپوزیت PES/PVP بارگذاری شدند و اثرات متفاوتی که در ساختار و عملکرد این غشا در جداسازی اتیلن از اتان به وجود آوردند مورد بررسی قرار گرفتند. تشکیل کمپلکس های متفاوت بین بخش های کاتیونی نمک های نقره با گروه های کربونیل در ساختار لایه فعال غشا توسط آزمون طیف سنجی تحلیل گردید. یک گروه کربونیل با انرژی پیوندهای مختلف می تواند کمپلکس های مختلفی با مولکول های غیر اشباع گازی مانند اتیلن برقرار سازد. لذا، کیفیت جداسازی گاز اتیلن از اتان تحت تاثیر انرژی پیوند کربونیل قرار دارد. در این بررسی، ساختار لایه فعال و همچنین پایه غشاهای تولیدی توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی تصویربرداری شدند. از آزمون تراوش پذیری گازهای خالص و مخلوط نیز برای تایید نتایج آزمون طیف سنجی و ارزیابی کیفیت جداسازی غشای تولیدی استفاده گردید. نتایج آزمون طیف سنجی نشان دادند کاتیون های نمک تترافلوروبورات نقره کمپلکس قوی تری در ساختار پلی وینیل پیرولیدن (پلیمر سازنده لایه فعال) ایجاد می کنند و در غلظت های مشابه با نمک دیگر، تعداد بیشتری از سایت های فعال ساختار پلیمر را درگیر کمپلکس کرده و به نوعی توزیع مناسب تری در ساختار لایه فعال غشا پیدا می کنند. آزمون تراوش پذیری نشان داد نمک تترافلوروبورات نقره اثر قوی تری در جذب مولکول های اتیلن نسبت به اتان دارد و انتخاب گری بالاتری نیز نسبت به نمک نیترات نقره ایجاد می کند. بالاترین تراوش پذیری و انتخاب گری اتیلن هنگام استفاده از نمک تترافلوروبورات نقره در بیشترین غلظت مولی (50%) و در بالاترین فشار کاری اتفاق افتاد که به ترتیب برابر با GPU 5/9 و 43 بود که در حالت گاز مخلوط به دست آمده است. این پارامترها در حالت گاز خالص اعدادی بیشتر به ترتیب GPU 15 و 64 را به خود اختصاص دادند.

در این پژوهش فرآیند گوگردزدایی اکسیداسیونی (ODS) از مدل نفتی ppm 1000 دی بنزوتیوفن (DBT) با استفاده از کاتالیست MoO3/g-C3N4 مورد مطالعه قرار گرفت. H2O2 و استونیتریل به ترتیب به عنوان اکسیدکننده و استخراج کننده مورد استفاده قرار گرفتند. اثر بارگذاری فلز مولیبدن برروی g-C3N4 و سپس شرایط عملیاتی مربوط به فرآیند ODS شامل دما، مقدار کاتالیست، نسبت مولی H2O2/DBT و زمان واکنش با استفاده از طراحی آزمایشات به روش باکس بنکن (BBD) بررسی شد و بیش ترین میزان حذف DBT 7/97% به دست آمد که در شرایط بهینه دمای C° 70، مقدار کاتالیست g04/0، نسبت مولی 44. 8= H2O2/DBT و مدت زمان min 55 حاصل گردید. همچنین قابلیت بازیابی کاتالیست MoO3/g-C3N4 ارزیابی گردید که پس از 4 مرحله بازیابی کاهش حدودا 6% در میزان بازدهی آن مشاهده شد. در شرایط عملیاتی بهینه، نمونه های نفتی واقعی شامل بنزین و گازوئیل تهیه شده از مرکز پخش فرآورده های نفتی جهت بررسی مقدار حذف گوگرد مورد آزمایش قرار گرفتند و به ترتیب بازدهی 34/58% و 41% به دست آمد. به منظور مشخصه سازی و شناخت دقیق تر ساختار کاتالیست سنتز شده، آزمون های مشخصه سازی XRDا، FTIRا، EDXا، FE-SEMا و BET برروی g-C3N4 و MoO3/g-C3N4 انجام شد.

در میان انواع مختلف پلی اتر بلاک آمیدها، پباکس1657 خواص جداسازی بسیار مناسبی را برای گازهای قطبی یا میعان پذیر مانند دی اکسید کربن نسبت به سایر گازهای سبک از خود نشان می دهد. در این پژوهش از پلیمر پباکس1657 به عنوان فاز آلی و نانوذرات نقره به عنوان فاز معدنی، به منظور ساخت غشاهای شبکه آمیخته استفاده شد. نانوذرات نقره به عنوان پرکن ازیک طرف می تواند در زنجیره های پلیمری وارد شده و با افزایش حجم آزاد جزئی غشاها، تراوایی گاز را ارتقا بخشد. از طرف دیگر نانوذرات نقره که در کنار بخش غنی از الکترون زنجیره پلی اتیلن اکساید در کوپلیمر، به طور نسبی باردار شده اند، می تواند میل جذب غشاها را نسبت به گاز دی اکسید کربن افزایش دهد، که خود باعث افزایش نفوذپذیری گاز دی اکسید کربن نسبت به گازهای سبک در غشاهای شبکه آمیخته می گردد. تراوایی و گزینش پذیری غشاها در دما و فشارهای عملیاتی مختلف مورد بررسی قرار گرفت. همچنین غشاها توسط آنالیزهای FTIR، SEM و XRD مشخصه سازی شدند. نتایج آنالیزهای انجام شده نشان داد که نانوذرات نقره بخش بلوری غشا را کاهش داده و با زنجیره آمورف کوپلیمر برهمکنش داشته، که هردو عامل می توانند باعث ارتقای ویژگی های انتقالی گازهای قطبی گردند. همچنین نتایج آزمایش های تراوایی گاز، افزایش چشمگیری در تراوایی و گزینش پذیری در دمای C° 35 و فشار bar 10 را نشان داد. در غشای بهینه در مقایسه با غشای خالص، گزینش پذیری CO2/CH4 و CO2/N2 به ترتیب حدود 112 و 76% افزایش یافت. از طرفی افزایش حجم آزاد جزئی در شبکه پلیمری خالص، تراوایی گاز دی اکسید کربن را تا 141% افزایش داد.

گونه های سنگی پتروفیزیکی به بخشی از مخزن اطلاق می شود که از لحاظ ویژگی های زمین شناسی و پتروفیزیکی دارای خواص مشابهی باشد. به این دلیل برقراری ارتباط بین واحد های زمین شناسی و پتروفیزیکی می تواند در درک هرچه بهتر ناهمگنی مخزن به ویژه در کربنات ها که به شدت در اثر فرآیند های دیاژنزی از لحاظ نوع و اندازه شعاع گلوگاه متنوع هستند، مفید باشد. نوع و اندازه شعاع گلوگاه منافذ به عنوان پارامترهایی که محصول فرآیند زمین شناسی (رسوب گذاری و دیاژنز) هستند، خواص پتروفیزیکی سنگ مخزن را کنترل می کنند. بنابراین این دو پارامتر بهترین ابزار برای برقراری ارتباط بین ویژگی های زمین شناسی و پتروفیزیکی در هر واحد سنگی پتروفیزیکی هستند. در این پژوهش از سه روش شاخص زون جریان، روش وینلند و گونه های سنگی ناپیوسته برای تعیین گونه های سنگی پتروفیزیکی استفاده شده است. شاخص زون جریان عملکرد بهتری نسبت به روش های دیگر دارد؛ هرچند که دو روش دیگر نیز کابرد مفیدی دارند. برای تعیین نوع و اندازه شعاع گلوگاه منافذ در پنج واحد جریانی شناسایی شده به روش شاخص زون جریان نیز از نمودار انحراف سرعت برای تعیین توزیع پیوسته نوع منافذ و داده های تزریق جیوه برای اندازه گیری شعاع گلوگاه منافذ، استفاده شده است. براساس نتایج به دست آمده از این مطالعه بهترین واحد های جریانی مطابق با انحراف سرعت مثبت و صفری است که داری منافذ حفره ای مرتبط به هم و بین دانه که محصول فرآیند انحلال (دیاژنز) و رسوب گذاری است. نتایج نشان دهنده این است که کیفیت مخزنی سازند فهلیان تحت تاثیر دو عامل دیاژنز و رسوب گذاری است اما در حالت کلی دیاژنز سهم بیشتری در تعیین کیفیت مخزنی سازند فهلیان داشته است.

با در نظر گرفتن شرایط کار موتورهای درون چاهی، تقویت استحکام مکانیکی و حرارتی آنها ضروری به نظر می رسد. برخی تحقیقات به منظور بهبود عملکرد موتور از طریق تغییر در طراحی انجام شده است ولی فقدان افزایش استحکام از طریق تقویت الاستومر در تحقیقات گذشته چشمگیر به نظر می رسد. در این تحقیق نمونه های کامپوزیت NBR/Nanoclay با مقادیر مختلف از نانو رس از طریق اختلاط مذابی در مخلوط کننده داخلی آماده شده است. به منظور ارزیابی عملکرد الاستومر موتور، آزمون های مختلف مکانیکی و حرارتی با در نظر گرفتن شرایط درون چاهی، از جمله سیال حفاری و دما انجام گرفته است. نتایج آزمون های مکانیکی نشان می دهد که سختی و چقرمگی نمونه ها افزایش یافته و در آزمون خستگی نمونه های کامپوزیت تعداد سیکل بیشتری در مقایسه با نمونه های معمولی تحمل نموده اند. همچنین آزمون دینامیکی مکانیکی نشان از کاهش ضریب اتلاف دارد که به معنای تولید کمتر حرارت در هر سیکل برخورد بوده و لذا افزایش عمر نمونه ها قابل دست یابی است. نانو کامپوزیت حاصل شده استحکام مکانیکی، حرارتی و نفوذناپذیری بالاتری در مقایسه با الاستومر معمولی داشته و افزایش عمر و کارایی موتور با استفاده از این نانوکامپوزیت قابل دست یابی است. افزایش عمر موتور به کاهش دفعات لازم برای بالا پایین کردن لوله ها و در نتیجه کمتر شدن زمان حفر چاه و همچنین کمتر شدن هزینه حفاری منجر خواهد شد.

ذرات معلق موجود در هوا نظیر کربن سیاه و دوده ناشی از سوختن ناقص کربن یکی از مهمترین و خطرناک ترین آلاینده های هوا بوده که می توانند عامل بیماری های خطرناکی باشند. منطقه ویژه اقتصادی انرژی پارس در جنوب ایران و مجاور پارک ملی دریایی نایبند در استان بوشهر قرار دارد. دوازده پالایشگاه گاز طبیعی و شانزده مجتمع عظیم پتروشیمی در این منطقه ساخته شده است و بیش از 70% از کل گاز طبیعی و 45% از کل محصولات پتروشیمی کشور را تولید می کنند. به دلیل پیچیدگی های فرآیندی و احتمالا عدم دسترسی به تکنولوژی های به روز، روزانه بیش از 11100 تن گاز توسط 60 مشعل فعال سوخته می شود که می تواند یکی از دلایل اصلی انتشار کربن سیاه و ذرات معلق باشد. با توجه به اهمیت میزان گاز ارسالی به مشعل در تخمین میزان ذرات منتشره، در این تحقیق بر اساس اطلاعات واقعی فرآیندی و سنجش های میدانی، دبی گازهای ارسالی به مشعل تعیین و صحت سنجی گردید. بدین منظور ابتدا تمامی شیرهای کنترل موجود بر سر راه شبکه مشعل شناسایی شده و سپس با استفاده از روابط سیالاتی حاکم بر شیرها، دبی و ترکیب درصد مخلوط گازی ارسالی به مشعل محاسبه شد. سپس براساس مکانیسم احتراق و ترکیبات مختلف موجود در مخلوط گازی ارسالی به مشعل و ضرایب انتشار موجود، میزان انتشار ذرات معلق از مشعل محاسبه شد. صحت مقادیر دبی پیش بینی شده توسط مدل با استفاده از دستگاه دبی سنج اعتبار سنجی گردید. مربع ضریب همبستگی پیرسون داده های حاصل از مقایسه دبی جرمی تجمعی تخمینی توسط مدل با دبی واقعی اندازه گیری شده توسط دبی سنج 986/0 بود که نشان از تطابق بالا بین مقادیر اندازه گیری شده با مقادیر پیش بینی شده دارد. بررسی صحت مقادیر ترکیب درصد پیش بینی شده توسط مدل، با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی، نشان دهنده انحراف کمتر از 13% بین مقادیر پیش بینی شده و مقادیر حقیقی اندازه گیری شده است. این نکته بیانگر دقت قابل قبول روش مورد استفاده در مقیاس صنعتی برای تخمین دبی و ترکیب درصد گاز ارسالی به مشعل و در نتیجه تخمین میزان کل ذرات معلق منتشره از مشعل است.

یکی از مشکلات عمده صنعت نفت جذب آسفالتین روی سطوح مختلف ازجمله سطح سنگ مخزن است. جذب آسفالتین روی سطح سنگ مخزن باعث تغییر ترشوندگی، مسدود شدن حفرات و در نتیجه کاهش تولید نفت خام می شود. در این تحقیق از افزودن بازدارنده به عنوان عاملی برای کاهش میزان جذب آسفالتین استفاده شده است. برای مشاهده این تاثیر از دو بازدارنده کوکونات دی اتانول آمید و دودسیل بنزن سولفونیک اسید استفاده شده است. برای بررسی آماری این موضوع و بهینه کردن آزمایش ها نرم افزار Design Expert و روش D-Optimal Surface Design به کار گرفته شد. نتایج مدل میزان اعتبار بالایی دارد. فاکتورهای طراحی آزمایش شامل غلطت اولیه آسفالتین در بازه 1000 تا mg. L-1 3000، نسبت وزنی آسفالتین به بازدارنده 1: 1، 2: 1، 3: 1 و 0: 1(بدون حضور بازدارنده ها) و دو نوع بازدارنده کوکونات دی اتانول آمید و دودسیل بنزن سولفونیک اسید است. بر طبق نتایج خروجی نرم افزار نسبت وزنی 2: 1 کم ترین میزان جذب آسفالتین را دارد. همچنین بازدارنده کوکونات دی اتانول آمید بیشترین تاثیر را در کاهش جذب آسفالتین دارد. بازه جذب آسفالتین در عدم حضور بازدارنده در محدوده غلظت اولیه آسفالتین تعیین شده بین83/5-mg. g-1 63/13 است و افزودن بازدارنده در بهترین حالت می تواند تا 35% از جذب آسفالتین بکاهد.

در این پژوهش گزارشی از اکسیداسیون فتوکاتالیستی نرمال هگزان در فاز گاز و تبدیل آن به کربن دی اکسید و آب با استفاده از فتوکاتالیست TiO2 بهبود یافته با داپ نیتروژن ارائه شده است. خواص فتوکاتالیست و ریخت شناسی آن با استفاده از آنالیز های XRDا، FTIRا، SEM و XRF مورد بررسی قرار گرفت و محصولات اکسیداسیون فتوکاتالیستی با استفاده از دستگاه گازکروماتوگراف وآنالیز FTIR شناسایی شدند. نتایج آنالیز SEM تغییرات چندانی از سطح کاتالیست در اثر داپ کردن نیتروژن را نشان نمی داد و همچنین نتایج عملکرد فتوکاتالستی نشان داد که فتوکاتالیست TiO2 بهبود یافته با داپ نیتروژن در نور مرئی قادر است نرمال هگزان خوراک در غلظت های مختلف را به کربن دی اکسید و آب تبدیل کند. تبدیل فتوکاتالیستی نرمال هگزان در نور مرئی با استفاده از فتوکاتالیست TiO2 بهبود یافته با داپ نیتروژن در مقایسه با تبدیل فتوکاتالیستی آن با استفاده از فتوکاتالیست خالص TiO2 در نور فرابنفش عملکرد بهتری داشت. واسطه هایی مانند الکل، آلدهید، کتون و کربکسیلیک اسید در محصولات توسط آنالیز FTIR شناسایی شدند که مکانیزمی بر پایه این آنالیز برای تولید این واسطه ها و محصول نهایی نیز پیشنهاد شده است.

در این مقاله امکان استفاده از پی زایلیلن دی آمین به عنوان یک ماده آمینی جدید جهت جذب گاز دی اکسید کربن مورد بررسی قرار می گیرد. دیتاهای آزمایشگاهی حلالیت دی اکسید کربن در بازه فشاری 8 الی KPa 500، دماهای 313 الی k 353 و غلظت های 2 الی mol/L 5 از محلول پی زایلیلن دی آمین اندازه گیری گردید. تئوری پاسخ سطح جهت مدل سازی اطلاعات حلالیت مورد استفاده قرار گرفته و نتایج بیانگر دقت بالای مدل ساخته شده است (9708/0 =R2). نمودارهای سه بعدی خروجی از مدل بیانگر آن بود که ظرفیت جذب دی اکسید کربن با افزایش دما و غلظت کاهش یافته اما با افزایش فشار، افزایش می یابد. تاثیرات هم زمان دما و فشار بر میزان جذب نشان می دهد که در فشارهای پایین افزایش دما تاثیر کمتری داشته ولی در فشارهای بالاتر این تاثیر محسوس تر است. جهت بررسی توانایی پی زایلیلن دی آمین در جذب دی اکسید کربن، این محلول با متیل دی اتانول آمین مقایسه گردید. نتایج نشان داد که پی زایلیلن دی آمین در دو غلظت اندازه گیری شده 45% میزان جذب بالاتر، 44% سرعت جذب بیشتر، 50% میزان جذب خالص دوره ای بیشتر و در حدود 35% مقاومت بالاتری را در برابر اکسیژن دارا است.

در سال های اخیر یکی از پیشرفت های مهم در زمینه انتقال ترکیبات نفتی و ایجاد فرمولاسیون های قیری استفاده از امولسیون ها می باشد. انتخاب امولسیون کننده نقش تعیین کننده ای در تشکیل امولسیون و پایداری آن دارد. امولسیون کننده های زیستی جایگزین و یا مکمل مناسبی برای امولسیون کننده های شیمیایی بوده و علاوه بر زیست تخریب پذیری بهتر، آلودگی زیست محیطی کمتری دارند. در این مقاله، سویه باکتریایی بومی Bacillus licheniformis در محیط کشت بهینه و شرایط مناسب رشد داده شد و طی فرآیند چند مرحله ای امولسیون کننده زیستی جداسازی گردید. با به کارگیری نسبت های مختلف امولسیون کننده زیستی و امولسیون کننده شیمیای Stabiram4582 و اجرای دقیق فرآیند امولسیون سازی به روش روتور-استاتور، امولسیون های مختلفی با نسبت های مختلف هیدروکربن سنگین و امولسیون کننده در آب ساخته شدند. مطابق مدل طراحی آزمایش تاگوچی آزمایش های کاهش ویسکوزیته و پایداری امولسیون انجام شد و توانایی این امولسیون کننده زیستی در ایجاد یک امولسیون پایدار هیدروکربن در آب به اثبات رسید و شرایط تولید امولسیون بهینه سازی شد. در شرایط بهینه (60% هیدروکربن سنگین، 32/1% امولسیون کننده، 90% امولسیون کننده زیستی و 10% امولسیون کننده شیمیایی و همچنین C° 45 دما) میزان ویسکوزیته نمونه هیدروکرین سنگین تا 98% کاهش یافت و تا hr 96 پایدار ماند. کاربرد این امولسیون می تواند در ایجاد قیر امولسیون و یا در انتقال نفت خام سنگین، فرآورده هایی همچون مازوت یا سوخت کوره، مصرف انرژی در خطوط لوله را به مقدار قابل توجهی کاهش دهد.