پژوهش نفت
سال:1396 | دوره:27 | شماره:95 |تعداد مقالات:16

کاویتاسیون یکی از تکنیک هایی است که می توان از آن برای افزایش کارایی فرآیند پالایش باقی مانده های برج تقطیر و یا افزایش استحصال ترکیبات سبک تر و مفیدتر نفت خام سنگین و افزایش کیفیت آن استفاده کرد. فروپاشی سریع حباب که در حالت آدیاباتیک اتفاق می افتد باعث افزایش ناگهانی فشار و دمای موضعی سیال می شود. شرایط پیش آمده به گونه ای است که می تواند باعث شکستن پیوند بین اتم ها، ایجاد و انتشار رادیکال های فعال در محیط و در نتیجه انجام واکنش های شیمیایی و همچنین فعال شدن کاتالیست های مجاور حباب های در حال فروپاشی شود. در این مطالعه از سامانه آزمایشگاهی کاویتاسیون هیدرودینامیک برای بهبود خواص نفت کوره پالایشگاه لاوان استفاده شد. در آزمون های این تحقیق، از بنزین به عنوان منبع تولید هیدروژن و همچنین از نانوذرات آهن به عنوان کاتالیست برای بهبود خواص نفت سنگین استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از 1% حجمی بنزین در فرآیند کاویتاسیون می تواند گرانروی نفت سنگین را در مدت زمان10min به میزان 19% کاهش دهد. همچنین حضور نانوذرات آهن در این فرآیند باعث افزایش سرعت مصرف هیدروژن و در نتیجه افزایش سرعت کاهش گرانروی در حضور منبع هیدروژنی مناسب می شود.

سازند سروک با سن آلبین پسین-تورونین پیشین، مهمترین سنگ مخزن هیدروکربنی ناحیه دشت آبادان است. تخمین تراوایی در مخازن کربناته ناهمگن مانند سازند سروک، به دلیل پیچیدگی خصوصیات منافذ، دشوار و رابطه بین تخلخل و تراوایی تابع نوع، اندازه و نحوه ارتباط سیستم منافذ می باشد. در این مطالعه با استفاده از مفهوم رخساره منفذی و فرمول های تجربی، تخمین تراوایی صورت گرفته است. بر اساس توصیف مغزه ها، مطالعه مقاطع نازک میکروسکوپی و تصاویر میکروسکوپ الکترونی، انواع منافذ شناسایی و توصیف شدند. سپس با توجه به ماهیت پتروفیزیکی سیستم منافذ و ارتباط تخلخل-تراوایی در آنها، چهار رخساره منفذی بر اساس غالب بودن منافذ ریز تخلخل (رخساره منفذی 1)، ریز تخلخل-حفره ای (رخساره منفذی 2)، حفره ای (رخساره منفذی 3) و حفره ای- بین دانه ای (رخساره منفذی 4) معرفی شدند. در هر کدام از رخساره های منفذی یک رابطه تجربی بر اساس ارتباط تخلخل- تراوایی بدست آمد که از آن برای تخمین تراوایی استفاده گردید. مقایسه نتایج تراوایی در این تحقیق و مطالعات گذشته، نشان می دهد که تخمین تراوایی یر اساس مفهوم رخساره منفذی انطباق بالاتری با مشخصه های رخساره ای و دیاژنزی نشان می دهد. عموما توالی های دارای ریز تخلخل و تخلخل حفره ای غیر مرتبط، به دلیل ارتباط ضعیف سیستم منافذ، مقادیر تراوایی تخمین زده شده پایین تر خواهد بود. در مقابل توالی های با منافذ بهم مرتبط از نوع حفره ای و بین دانه ای، تراوایی بالاتری در مقادیر یکسان تخلخل نسبت به سایر گروه های منفذی نشان می دهند. تخمین تراوایی بر اساس مفهوم رخساره منفذی، با توجه به اهمیت نوع و هندسه منافذ در توزیع مقادیر تراوایی درون مخزن، نتایج دقیق تری در مخازن کربناته ناهمگن فرآهم می آورد.

محاسبه بهره دهی چاه های گاز میعانی نیازمند انجام شبیه سازی عددی و تکنیک کوچک کردن موضعی شبکه در اطراف چاه می باشد. در غیر این صورت اثرات سرعت گاز و همچنین پدیده تشکیل میعانات در اطراف چاه در محاسبات نادیده گرفته شده، که سبب تخمین نادرست بهره دهی چاه می شود. پیچیدگی های مذکور باعث زمانبر بودن محاسبه ضریب بهره دهی چاه گاز میعانی به روش شبیه سازی عددی می گردد. از طرف دیگر، از آنجا که اطلاعات مخزن و چاه از قبیل ابعاد مخزن، تخلخل، نفوذپذیری و ... در ابتدای عمر مخزن دارای عدم قطعیت هستند، ضروری است فرآیند محاسبه بهره دهی چاه هزاران مرتبه تکرار شود تا بتوان اثرات عدم قطعیت در پارامترهای ورودی را به روش های آماری برآورد نمود. در این مقاله، روشی تحلیلی برای محاسبه سریع بهره دهی چاه با در نظر گرفتن اثرات سرعت و تشکیل میعانات در اطراف چاه های با شکل هندسی متفاوت شامل چاه عمودی، افقی و شکاف دار هیدرولیکی معرفی شده است. سپس، با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو اثرات عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مختلف بر ضریب بهره دهی بررسی گردیده است. نتایج چنین مطالعاتی می تواند به مدیران بخش مهندسی کمک کند تا پارامترهای تاثیرگذار در بهره دهی چاه مورد نظر را شناسایی کنند و از صرف هزینه برای تعیین دقیق پارامترهای کم اهمیت اجتناب نمایند. این محاسبات در قالب یک نرم افزار در پژوهشکده ازدیاد برداشت تهران توسعه داده شده است.

در این مقاله یک مدل ریاضی برای طراحی و توسعه یک شبکه انتقال گاز طبیعی به منظور کاهش هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری اولیه ارائه شده است. یک مدل بهینه سازی برنامه ریزی عدد صحیح غیرخطی (MINLP) برای تعیین شبکه انتقال، تعیین محل ایستگاه های تقویت فشار و ظرفیت آن ها، زمان نصب آن ها در یک افق چند دوره ایی و درنهایت میزان تولید گاز در حالت پایدار شبکه ارائه شده است. این مدل در نرم افزار GAMS حل شده است. مدل توسعه داده شده برای داده های شبکه گازی ایران با داده های تولید و تقاضای واقعی شبکه در حالات مختلف که در متن مقاله تشریح شده اند، حل شده و تحلیل حساسیت های مختلفی روی اجزای اصلی شبکه صورت گرفته است، نتایج حاصل، نشان دهنده بهبود 30% در مجموع هزینه های شبکه واقعی انتقال گاز بوده است.

ماسه سنگ های مخزن گازی میدان ویچررنج در حوضه پرت به عنوان بخشی از مخازن نامتعارف، متشکل از ماسه سنگ، سیلتستون، شیل و میان لایه های نازک زغالی هستند که در یک سیستم رودخانه مئاندری تشکیل شده اند. میان لایه های نازک زغالی در تناوب با رسوبات دانه ریز سیلتی و شیلی به عنوان منشاء گاز درون این ماسه سنگ ها محسوب می شوند. در این مطالعه با هدف شناسایی این میان لایه های زغالی بر اساس مشخصه های لاگ آنها، لاگ های پرتو گاما، چگالی و صوتی یک چاه در میدان مورد مطالعه در تطابق با مشخصه های مغزه بررسی شدند. نتایج نشان می دهد که این واحدها به طورکلی با مقادیر لاگ چگالی پایین، لاگ صوتی بالا و گامای متوسط نسبت به دیگر واحدهای سنگی مخزن (ماسه های تمیز، ماسه های شیلی و شیل) مشخص می شوند. با توجه به نازک لایه بودن و نیز همراهی و تناوب واحدهای زغالی با رسوبات دانه ریز شیلی سیلتی، مقادیر لاگ گاما و لاگ صوتی آنها تا حدودی تحت تاثیر قرار گرفته و دارای همپوشانی با سایر واحدهای سنگی است. لذا در مطالعه آنها لاگ چگالی پاسخ مطمئن تری را فراهم می کند. همچنین در مطالعات مخزنی میدان بهتر است که این واحدها برای تفکیک پذیر بودن به صورت توالی های نازک زغال دار در نظر گرفته شوند. از نتایج این مطالعه می توان در ارزیابی دقیق تر ویژگی های پتروفیزیکی و مطالعات چینه نگاری سکانسی ماسه سنگ های مخزنی میدان استفاده کرد.

در این مطالعه مجموعه ایی از آزمایش های آزمایشگاهی با استفاده از یک سیستم شکافت هیدرولیکی بر روی نمونه های سیمانی بلوکی شکل به منظور ارزیابی پیچیدگی شبکه شکستگی در زمان گسترش و برخورد شکافت هیدرولیکی با شکاف از پیش موجود تحت شرایط رژیم تنش سه محوره واقعی انجام گرفت. شکاف از پیش موجود در نمونه های آزمایش با زوایای شیب و امتداد مختلف درنظر گرفته شدند. نتایج آزمایشگاهی دو نوع رفتار اساسی از گسترش شکافت هیدرولیکی در نقطه برخورد و برهم کنش با شکاف از پیش موجود را نشان می دهد، قطع شدگی و عدم قطع شدگی. این رفتارها می توانند با استفاده از روابط میان زوایای شیب و امتداد و تنش های برجا تعیین شوند. از این رو دو رابطه تجربی برای توصیف برهم کنش میان شکافت هیدرولیکی و شکاف از پیش موجود پیشنهاد شده است. این روابط می توانند به پیش بینی رفتار گسترش شکافت هیدرولیکی در مخازن شکاف دار طبیعی کمک کنند، اگرچه تعیین دقیق آنها نیازمند آزمایش ها و مطالعات تئوری بیشتری است.

با توجه به روند رو به افزایش مصرف گاز طبیعی در جهان، ذخیره سازی زیرزمینی گاز به عنوان روشی جهت برطرف کردن مشکل عدم تعادل عرضه و تقاضای گاز به خصوص در فصول سرد سال امری اجتناب ناپذیر به نظر میرسد. در مخازنی که جهت ذخیره سازی گاز استفاده می شوند، تهیه و تزریق گاز پایه بیشترین هزینه عملیات ذخیره سازی را در بر می گیرد. حضور گاز پایه جهت حفظ فشار مخزن در طول سیکل تولید و همچنین تضمین دبی تحویل پذیری مناسب، ضروری می باشد. از آنجا که ارزیابی اقتصادی پروژه های ذخیره سازی از اهمیت به سزایی برخوردار است، اخیرا استفاده از مخازن گازی کم کیفیت از جمله مخازن نیتروژنی جهت پروژه های ذخیره سازی گاز طبیعی مورد توجه قرار گرفته است. بدین ترتیب، گاز در جای کم کیفیت مخزن به عنوان گاز پایه مورد استفاده قرار می گیرد و این امر نه تنها منجر به تامین دبی تولید بیشتر از مخزن در طول سیکل های تولید می گردد، بلکه هزینه تهیه و تزریق گاز پایه را نیز تا حد قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. با این حال، مساله اختلاط گاز کم کیفیت مخزن و گاز طبیعی تزریقی وجود دارد که این پدیده در صورت انتخاب استراتژی مناسب تولید می تواند به خوبی کنترل گردد. در این مطالعه، یک مخزن متروکه گازی که قسمت عمده ترکیب آن را نیتروژن تشکیل می دهد (85 درصد مولی نیتروژن) جهت اجرای عملیات ذخیره سازی گاز طبیعی مورد مطالعه قرار می گیرد و تاثیر مدت زمان تزریق اولیه و به تبع آن حجم گاز طبیعی تزریقی اطراف چاه و همچنین عوامل تاثیر گذار بر میزان اختلاط در مقیاس مولکولی (پدیده انتشار و نفوذ مولکولی) بر روی کیفیت گاز تولیدی بررسی می گردد.

هرزروی سیال حفاری در سازند های مخزنی در میادین نفتی می تواند باعث هدر رفتن سرمایه و آسیب های جدی به لایه های بهره ده هیدروکربوری گردد. به دلیل وجود هرزروی های شدید در سازند های مخزنی، ارائه راه حل های پیشگیرانه از این پدیده نا مطلوب، اهمیت ویژه ای دارد. بر این اساس در این تحقیق به بررسی و پیش بینی هرزروی سیال حفاری در مخزن آسماری و مدل سازی مناطق بحرانی هرزروی با استفاده از روش زمین آماری کریجینگ شاخص در یکی از میادین نفتی جنوب غرب پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا وضعیت توزیع داده های هرزروی در کل مخزن با توجه به اطلاعات 363 حلقه چاه حفاری شده در میدان به دست آمده و با استفاده از الگوریتم کریجینگ شاخص و در نظر گرفتن حد آستانه بحرانی برای هرزروی، داده های مذکور بصورت باینری تبدیل و توسط واریوگرافی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است، سپس با ساخت یک مدل بلوکی، احتمال وجود هرزروی های بحرانی در کل مخزن به روش کریجینگ شاخص تخمین زده شده است. تخمین های به دست آمده نشان می دهد که هرزروی ها در مخزن آسماری از تغییرپذیری بالایی برخوردار بوده و نقاط بحرانی هرزروی (با هرزروی بالای 100bbl/hr) در بخش شمال غربی در قطاع 2 و جنوب شرقی میدان در قطاع 9، به خصوص در زون های عمیق تر پراکنده شده است.

در این تحقیق با استفاده از روش سنتز احتراقی محلول، مجموعه ای از نانو کامپوزیت های Fe2O3/Znoبه عنوان فتوکاتالیست فعال در نور مرئی، با 3 درصد ترکیب وزنی متفاوت از Fe2O3 شامل 25، 50 و 75% ساخته شدند. ساختار، خواص نوری و ریخت شناسی سطح نانوکامپوزیت ها به وسیله آنالیزهای XRDا، FESEMا، EDXا، FTIRا، PL و UV-vis مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این آنالیزها نشان داد که خصوصیات ریخت شناسی، اندازه ذرات و خواص نوری نانوکامپوزیت های Fe2O3/Zno به شدت به محتوای Fe2O3 وابسته است. فتوکاتالیست های ساخته شده به صورت مستقیم برای تبدیل فتوکاتالیستی گازهای گلخانه ای کربن دی اکسید و متان در یک رآکتور ناپیوسته، تحت تابش نور مرئی به کار گرفته شدند. نانوکامپوزیت Fe2O3/Zno محتوای 75% وزنی Fe2O3 با اندازه ذرات17nm در تبدیل فتوکاتالیستی کربن دی اکسید و متان، به ترتیب تبدیل 16 و 21% از خود نشان داد که نسبت به فتوکاتالیست خالص ZnO با درصد تبدیل فتوکاتالیستی کربن دی اکسید و متان برابر با 3 و 4% عملکرد قابل توجهی بود.

هدف از این تحقیق، تحلیل عددی و قیاس با کار تجربی اثرات پلاسمای سرد حاصل از اعمال میدان الکتریکی بر روی پارامترهای احتراق و آلاینده های آن می باشد. روش اصلی برای این ارزیابی استفاده از متغیرها و پارامترهای تاثیرگذار همچون دما، ولتاژ و متغیرهای وابسته به سوخت است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی ها و آزمایش ها حاکی از این است که مثبت بودن پتانسیل الکترود مرکزی سبب بالارفتن دمای شعله در محفظه احتراق و نزدیکی دیواره می شود که به معنی نزدیک تر شدن شعله به دیواره می باشد. به همین دلیل انتقال حرارت به دیواره محفظه در این حالت افزایش می یابد. میدان الکتریکی سبب ایجاد یک شتاب منفی در مرکز محفظه می شود. با افزایش قدرت میدان الکتریکی مثبت، دمای شعله در مرکز محفظه کاهش پیدا کرده و باعث کوتاه تر شدن طول شعله می شود. با اعمال میدان مشخص گردید که تغییرات درصدی آلاینده های شاخص یعنی کربن دی اکسید و اکسیدهای نیتروژن مانند نیتروژن مونواکسید به ترتیب 8 و 6%کاهش پیدا کرده اند. در قطبیت منفی و در خروجی محفظه به دلیل اثر چرخش، سرعت محوری تا حدی در وسط محفظه کاهش می یابد. در میدان الکتریکی 3 کیلوولت و پلاریته مثبت، انتقال حرارت به دیواره ها حدود 52% بیشتر از حالت بدون وجود میدان الکتریکی می باشد.

ناپایداری دیواره چاه به عوان یکی از اصلی ترین مشکلات در ضمن حفاری، مطرح است. این پدیده سبب اتلاف وقت و تحمیل هزینه های اضافی بر کارفرما می گردد. بر این اساس تلاش فراوانی برای رفع این مشکل صورت گرفته است. در این پژوهش سعی شده است تا با ساخت مدل مکانیکی زمین برای ناحیه مخزنی و استفاده از معیار شکست های متفاوت، ناپایداری دیواره بررسی گردیده و مسیری پایدار برای جلوگیری از مشکلات مربوط به آن، معرفی شود. بدین منظور نخست خواص مکانیکی سنگ به کمک داده های لاگ و مغزه برای ناحیه مخزنی محاسبه شد. در ادامه اندازه و جهت تنش های برجا در منطقه و در این سازند به کمک لاگ چگالی، چند ضلعی تنش، اطلاعات شکست دیواره و گزارشات حفاری به دست آمد. سپس سه معیار شکست به کار بسته شد و پنجره گل برای تمامی مسیرهای ممکن محاسبه گردید تا مسیر بهینه برای ورود به لایه مخزنی، معین و اثر انتخاب معیار بر تعیین آن روشن گردد. معیارهای شکست مورد استفاده شامل مور – کولمب، به عوان رایج ترین معیار و موگی– کولمب و لید تصحیح شده، با قابلیت استفاده از تنش میانی می باشند. بررسی نتایج به دست آمده نشان می دهد، بهینه ترین مسیر برای حفاری در این لایه، مسیری با شیب 60o وآزیموت 70 تا 80o است. همچنین مشخص شد که انتخاب معیار شکست، تاثیری بر تعیین مسیر بهینه ندارد هرچند معیارهای مختلف مقادیر متفاوتی را برای پنجره گل پیش بینی می کنند.

پدیده انگشتی شدن ناشی از ناپایداری سیال در محیط متخلخل، کاربردها و نمونه های مختلفی در صنایع، فرآیندها و مسائل طبیعی دارد. در سال های اخیر، مطالعات متعددی بر روی پایداری در محیط متخلخل توسط محققین صورت گرفته است. با توجه به اینکه پایداری جریان قابل امتزاج در محیط های متخلخل، یکی از مسائل کلاسیک به شمار می رود، در این مقاله با شبیه سازی غیر خطی ناپایداری انگشتی شدن لزج، در محیط همسان گرد، به بررسی آن پرداخته ایم. با استفاده از روش طیفی و به کاربردن تبدیل فوریه سریع، معادلات بازنویسی و ناپایداری شبیه سازی شد. با در نظر گرفتن طول اختلاط، بازدهی و میانگین غلظت عرضی به عنوان پارامترهایی جهت تشخیص میزان ناپایداری و بررسی آنها به ازای شرایط مختلف نسبت تحرک، مساله ناپایداری، زمان رشد و اغتشاش و شدت آن مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش میزان نسبت تحرک، از بازدهی کاسته و به طول اختلاط افزوده می شود. همچنین با تحلیل نمودار طول اختلاط و استفاده از حل دقیق، زمان شروع انگشتی اولیه را مورد بحث قرار دادیم. سپس الگوهای انگشتی مورد بررسی قرار گرفت و یک الگوی جدید برای اولین بار مشاهده و نام گذاری شد. همچنین با استفاده از برهم نهی بردار سرعت و کانتور غلظت، به صورت کامل تاثیر غلظت بر بردار سرعت و تاثیر هر دو پارامتر بر علت به وجود آمدن الگوی های مختلف انگشتی مورد بررسی قرار گرفت.