پژوهش نفت
سال:1401 | دوره:32 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

مخازن ناهمگن (مانند مخازن کربناته) با پیچیدگی در نقشه تراوایی، یا وجود شکاف های طبیعی و عمدتاً نوع ترشوندگی نفت دوست دارای ضرایب بازیافت نفت پایین هستند. یکی از روش های ازدیاد برداشت نفت برای ارتقای درجه بازیافت چنین مخازنی استفاده از فرآیندهای سیلاب زنی شیمیایی از نوع ASP است. در این فرآیند، ترکیب آلکالین و سورفکتانت باعث می شود نفتی که به واسطه فشار مویینگی به دام افتاده آزاد گردد و هم زمان پلیمر اثر منفی بالا بودن تراوایی سنگ مخزن در برخی نواحی را کاهش می دهد و نسبت تحرک پذیری را بهبود می دهد. تمرکز اصلی این تحقیق بر تأثیر ناهمگنی در خواص مخزنی مانند تراوایی سنگ مخزن بر عملکرد فرآیند ASP است. در این پژوهش، با ساخت تعداد 23 مدل مخزنی به بررسی وجود ناهمگنی با فرض یک لایه کانال با تراوایی بالا به صورت صفحه افقی در راستای x، در راستای y و در راستای z و صفحاتی در عرض جریان و همچنین در طول جریان و اجرای شبیه سازی جریان برای آنها به مقایسه تأثیر آنها پرداخته می شود. به طور خاص، سیلاب زنی آب، پلیمر، AS+P و P+AS+P برای همه ی مدل ها اجرا و میزان ضریب بازیافت نفت در مقابل حجم سیال تزریقی محاسبه گردید. همچنین برای بررسی نقش عوامل مختلف، جبهه های تزریق در هر سناریو، ضریب مقاومت سیال در مقابل جریان، میزان دبی تولیدی سیال بر جرم مواد تزریقی، غلظت های متفاوت تزریق مواد مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج شبیه سازی برای یک دوره تولیدی تقریباً ده ساله نشان داد میزان ضریب بازیافت نفت برای فرآیند P+AS+P حدود 20% نسبت به سیلاب زنی آب افزایش می یابد. همچنین، مشاهده گردید برای هر مورد شبیه سازی اندازه بهینه لخته مربوطه سیستم مانند لخته آب یا پلیمر به تنهایی یا لخته AS در سیلاب زنی (P+AS+P) و پلیمر در سیلاب زنی (P+W+P) قابل بررسی و تعیین است. برای مدل های ناهمگن با کانال تراوا، ضریب شکلی کانال (نسبت پهنا به ارتفاع کانال تراوا) و جهت قرارگیری کانال تراوا در مدل برای ارزیابی میزان افزایش ضرایب بازیافت نفت دو حالت AS+P, P+AS+P در مقایسه با سیلاب زنی آب مؤثر دیده شد و در واقع، اختلاف بین دو حالت AS+P و P+AS+P را بیشتر بروز می دهد.

در برداشت اولیه هیدروکربن‏ها که با استفاده از سازوکار‏های طبیعی مخزن صورت می گیرد، به دلایل مختلف از جمله کاهش فشار ناشی از تولید، در بهترین حالت کمتر از یک سوم نفت تولید می‏گردد. همچنین با اتخاذ روش‏های ثانویه ازدیاد برداشت مانند تزریق آب نیز با وجود کاربرد گسترده، به دلیل تحرک بالای آب نسبت به نفت، بخش عظیمی از منابع قابل تولید نخواهد بود. از این رو جهت تأمین تقاضای نفت خام که به صورت پیوسته در حال افزایش است، همواره نیاز به استفاده از روش‏های ثالثیه ازدیاد برداشت جهت افزایش ضریب بازیافت پس از شروع تولید وجود دارد. از جمله روش‏های کارآمد جهت افزایش میزان بازدهی در فرآیند جاروب‏زنی نفت خام، تزریق (سیلاب زنی) پلیمر است که به عنوان یکی از روش‏های شیمیایی مؤثر ازدیاد برداشت از سال‏ها پیش تا کنون مورد استفاده قرار گرفته است. از آنجا که مطالعه موردی به صورت گسترده، ژرف و جزئی نگر به مطالعه یک مورد خاص می پردازد و در نتیجه به محدوده وسیعی از دانش برای تحلیل سیستم های پیچیده دسترسی می یابد، این اطمینان در پژوهش مطالعه موردی حاصل می شود که تمام اجزا مورد بررسی قرار گرفته اند. از این رو در این مقاله پس از بررسی نظام مند بسیاری از مطالعات موردی موفق ازدیاد برداشت توسط عملیات سیلاب زنی پلیمر در میادین مختلف نفتی جهان، به بررسی عوامل و شرایط تأثیر‏گذار در هر یک از مراحل انتخاب پلیمر، عملیات تزریق و سپس تأثیر آن برروی میزان افزایش نرخ تولید و همچنین میزان ضریب بازیافت نفت مخزن پرداخته شده و چالش های موجود در این عملیات ها به دقت مورد بحث و بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد افزودن پلیمر مناسب به آب در فرآیند سیلاب زنی و در شرایط مختلف، از پتانسیل بالقوه‏ای برای کاهش میزان تولید آب و همچنین کاهش میزان اشباع نفت باقی مانده مخازن و در نتیجه افزایش ضریب بازیافت نفت برخوردار است.

تزریق آب هوشمند به مخزن کربناته همواره با ابهامات فراوانی روبرو بوده است. در این مطالعه با بررسی یکی از عوامل مؤثر نظیر ترکیبات یونی فعال در آب هوشمند این دسته ابهامات بیشتر مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. واکنش بین سه فاز، نفت، سنگ و آب شور که منجر به تغییر ترشوندگی می شود نیازمند وجود ترکیبات یونی فعال در آب هوشمند و ترکیبات فعال در نفت است. وجود این ترکیبات در غلظت های مطلوب عامل مؤثر انجام واکنش های تبادل یونی و بدنبال آن تغییر در حالت ترشوندگی است. در حقیقت، غلظت بهینه یون های فعال منجر به تشکیل یک فیلم آب پایدار و تغییر در ترشوندگی سنگ می شود. در این مطالعه، آزمایش های اندازه گیری زاویه تماس و فرآیند آشام خودبه خودی روی نمونه هایی از مغزه آهکی انجام شده است. بدین منظور، مغزه ها با شرایط یکسان در مجاورت ترکیبات مختلفی از یون های فعال در آب هوشمند قرار گرفته اند. در این خصوص با استفاده از نتایج گردآوری شده می توان نحوه اثرگذاری ترکیبات فعال آب هوشمند و میزان تأثیر آن را تفسیر و بررسی نمود. همچنین، می توان نتیجه گرفت که کاتیون ها در حضور یون سولفات به اندازه حداقل غلظت موجود در آب دریا می توانند عملکرد مثبتی داشته و راندمان قابل قبول و بیشتری نسبت به غلظت های چند برابری یون سولفات در آب دریا در شرایط آزمایشگاهی داشته باشند.

اسیدکاری گسترده روشی برای بهبود عملکرد جریان ورودی به چاه است. در این عملیات، محلول اسیدی به منظور افزایش تراوایی مخازن کربناته در ناحیه نزدیک چاه، از طریق تشکیل سریع کانال هایی با شکل بی قاعده تحت عنوان کرمچاله به درون سازند تزریق می شود. روش های معمول دیگر جهت بهبود تولید در مخازن کربناته شامل شکاف هیدرولیکی، شکاف اسیدی، مشبک کاری با جت سیال و ترکیب اسیدکاری و مشبک کاری چاه های دارای تکمیل لوله جداری می باشد. هدف از این پژوهش، محاسبه میزان پیشروی کرمچاله ها در یک لایه کربناته افقی (شیب لایه=0) به هنگام تزریق اسید از یک چاه جهت دار که به صورت حفره باز یا حفره بسته تکمیل شده است، می باشد تا بدین طریق، تغییرات ضریب پوسته در برابر زمان محاسبه شود. بدین منظور از مدل نیمه تجربی بویجس و گلسبرگن برای شبیه سازی پیشروی کرمچاله ها در ابعاد میدانی براساس برازش با داده های آزمایشگاهی نمودار بازدهی اسید، یک مدل توزیع فشار ناپایای ایجادشده درون سازند ناشی از یک چاه جهت دار و همچنین، یک مدل تک فازی جریان سیال نیوتنی درون چاه با درنظر گرفتن اثر ورود و خروج سیال از طریق دیواره چاه، استفاده شده است تا از حل همزمان معادلات این سه مدل در کنار هم بتوانیم میزان پیشروی کرمچاله ها در هر بازه زمانی را به دست آوریم. براساس نتایج به دست آمده، میزان پیشروی کرمچاله ها در لایه مخزنی با افزایش عمق کاهش می یابد چراکه با شروع اسیدکاری، تراوایی قسمت های بالایی لایه مورد نظر افزایش بیشتری به دلیل تماس سریعتر اسید با آن ها، می یابد که منجر به دریافت اسید بیشتر و درنتیجه عمق نفوذ بالاتر کرمچاله ها در قسمت های بالایی لایه می شود. همچنین، تکمیل حفره بسته نسبت به تکمیل حفره باز، باعث افزایش پیشروی کرمچاله ها و در نتیجه بهبود عملیات اسیدکاری مخازن کربناته می شود. لازم است تعداد بهینه زیرلایه های مورداستفاده در شبیه سازی به منظور دقت و سرعت مناسب محاسبات در نظر گرفته شود تا بتوان از صحت نتایج اطمینان حاصل کرد. افزایش زاویه چاه تنها تا یک عمق خاص باعث افزایش پیشروی کرمچاله ها می شود، اما این به معنای بهبود عملیات اسیدکاری و کاهش ضریب پوسته نیست، بلکه حداقل ضریب پوسته در یک زاویه خاص ایجاد می شود که باید در طراحی چاه های جهت داری که مخزن آن ها حتماً به اسیدکاری نیاز دارد، درنظر گرفته شود.

افزایش تخلخل و تراوایی سنگ های مخزنی در شرایط سطحی به سبب کاهش فشار روباره، سبب می شود تا مقدار هیدروکربن برجا بیشتر از مقدار واقعی آن محاسبه گردد. در این مطالعه، تأثیر فشارهای مخزنی بر تغییرات تخلخل سازندهای کربناته کنگان و دالان در بخش مرکزی خلیج فارس موردبررسی قرارگرفته است. تخلخل و تراوایی 111 نمونه پلاگ در فشارهای روباره 7/14، 2200، 3700، 5000 و psi 5700 اندازه گیری شد. با اعمال حداکثر فشار، میزان تخلخل در اغلب نمونه ها تا 2% کاهش می یابد. رفتار تخلخل نمونه ها در برابر فشار در نمونه های مختلف، متفاوت بود و در نتیجه نمونه ها به دسته های همگن تر تقسیم شدند. به منظور ارزیابی ناهمگنی و بررسی دقیق این رفتار، در این مطالعه از شناخته شده ترین روش های تعیین گونه سنگی شامل وینلند، شاخص منطقه جریان، لوسیا و محدوده داده تخلخل و تراوایی استفاده شد. تغییرات تخلخل در برابر فشار برای هر نمونه رسم گردید و رابطه کاهش میزان تخلخل با افزایش فشار برای هر نمونه تعریف شد. با توجه به اینکه هدف این مطالعه بررسی چگونگی تغییرات تخلخل در برابر فشار است، شیب خط حاصل به عنوان شاخص تغییرات در نظر گرفته شد و نمونه هایی با شیب یکسان به عنوان نمونه های مشابه در نظر گرفته شدند. به عبارت دیگر، چنانچه آهنگ تغییرات تخلخل در نمونه ها با تغییرات فشار یکسان بود، این نمونه ها در این مطالعه مشابه هم درنظر گرفته شدند. سپس، ضریب تغییر به عنوان شاخص پراکندگی شیب خطوط، در هر گونه سنگی محاسبه شد. نتایج حاصل از روش های گوناگون تعیین گونه سنگی نشان داد که بهترین روش ها برای ارزیابی ناهمگنی آزمایش تغییر تخلخل با فشار، به ترتیب کارایی عبارت از شاخص منطقه جریان، محدوده تراوایی، وینلند و لوسیا هستند. این امر به سبب تأثیر هم زمان تخلخل و تراوایی در فرمول محاسبات این روش ها است.

هدر رفتن سرفکتانت و پلیمر در طی عملیات تزریق در مخازن به عنوان مهم ترین مسأله در امکان پذیر بودن عملیات تزریق مواد شیمیایی محسوب می گردد. تزریق هم زمان پلیمر و سرفکتانت نیز باعث ایجاد برهم کنش بین سرفکتانت و پلیمر شده و سبب کاهش قابل ملاحظه ای در عملکرد آن ها می گردد. بهترین راه حل برای برطرف نمودن این مشکل استفاده از ماده ای جدید به نام سرفکتانت پلیمری است که می تواند یک جایگزین بسیار جذاب برای استفاده هم زمان این دو ماده تلقی گردد. یکی از مشکلات اساسی تزریق مواد شیمیایی، جذب این مواد برروی سنگ مخزن است که به دلیل آن که پژوهش ها محدودی در رابطه با بررسی میزان جذب سرفکتانت پلیمری برروی سنگ مخازن و مقایسه آن با میزان جذب پلیمرهای معمولی انجام شده است، در این پژوهش میزان جذب یک سرفکتانت پلیمری و یک پلیمر معمولی در دماهای مختلف برروی نمونه سنگ کربناته مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا پلی اکریل آمید هیدرولیز شده (HPAM) و پلی اکریل آمید اصلاح شده آبگریز (HMZPAM)، به عنوان یک سرفکتانت پلیمری، با استفاده از یک گروه آب گریز زویتری سنتز گردید و در ادامه اثر این دو پلیمر در غلظت های 50 تا mg/L 1000 در دمای 25 تا C° 80، برروی جذب سطحی در سنگ کربناته بررسی شد. نتایج کلی حاصل از این آزمایش ها نشان می دهد که جذب سطحی HPAM و HMZPAM برروی سنگ مخزنی از جنس دولومیت (دارای بار سطحی مثبت)، با افزایش غلظت پلیمر، افزایش می یابد. به طورکلی می توان گفت که عامل اصلی در جذب سطحی پلیمرها، نیروهای الکترواستاتیکی می باشند که به دلیل آن که پلیمر HMZPAM نسبت به پلیمر HPAM، در ساختار خود علاوه بر گروه عاملی منفی-COO، گروه عاملی منفی SO3-را نیز دارد، این گروه های عاملی منفی، بیشتر جذب بار مثبت سطح سنگ شده که در نتیجه سبب افزایش میزان جذب سرفکتانت پلیمری HMZPAM نسبت به HPAM می گردند.

هیدروژن از مهم ترین منابع انرژی تجدید پذیر است ولی در اکثر پالایشگاه ها هم زمان با تولید هیدروژن توسط سوخت های فسیلی، مقدار قابل توجهی CO2 نیز تولید می گردد. در این مقاله به ارائه مدل ریاضی برای انتشار میزان CO2 از هر واحد موجود در شبکه هیدروژن و همچنین بهینه سازی چند هدفه، پرداخته شده است. این مدل شامل برنامه ریزی ریاضی خطی (LP) است که رابطه بین میزان انتشار CO2 و خوراک ورودی به سیستم سوخت و محصول خروجی واحد تولیدکننده هیدروژن را نشان می دهد. پارامترهای ثابت مدل براساس داده های تجربی موجود از شبکه هیدروژن پالایشگاه نفت بندرعباس به دست آمده است. تابع هدف نیز بر اساس تابع چند هدفه کاهش هم زمان نشر CO2 و کاهش کل هزینه های شبکه هیدروژن می باشد. نتایج حاصل از بهینه سازی کاهش 1/29% و 4/22% را به ترتیب برای نشر CO2 و کل هزینه های موجود در شبکه هیدروژن نشان می دهند. نتایج همچنین بیانگر افزایش مقدار m3/h 16200 با استفاده مجدد از هیدروژن ارسالی به سیستم سوخت هستند.

در طول سال های اخیر، فعالیت های تحقیقاتی در خصوص تزریق آب هوشمند در میادین نفتی افزایش یافته است. تزریق آب هوشمند با بهینه نمودن ترکیب یونی و میزان شوری آب تزریقی یک روش امید بخش برای افزایش ضریب بازیافت نفت است. مطالعات انجام شده طی دو دهه اخیر نشان داده است که تزریق آب هوشمند نسبت به آب دریا می تواند منجر به افزایش ضریب بازیافت نفت گردد. تاکنون سازوکارهای متعددی به منظور توصیف عملکرد تزریق آب هوشمند در ازدیاد برداشت نفت ارائه شده است. با این حال به دلیل واکنش های پیچیده شیمیایی و فیزیکی، سهم هر کدام از سازوکار ها در افزایش ضریب بازیافت نفت مشخص نشده است و به همین خاطر پیش بینی عملکرد مخازن تحت تزریق آب هوشمند دشوار است. در این مقاله تزریق آب هوشمند در مخازن کربناته و ماسه ای بطور جامع مورد بررسی قرار گرفته است. این مطالعه شامل مرور سازوکارهای مؤثر، سوابق فعالیت های آزمایشگاهی و میدانی و چالش های مربوطه در سنگ های کربناته و ماسه ای می باشد. در انتها معیارهای غربالگری مخازن کاندید تزریق آب هوشمند ارائه و بر اساس آن تزریق آب هوشمند در مخازن کربناته بنگستانی جنوب غربی ایران امکانسنجی شده است.

در این تحقیق بنزین تولیدی واحد کاهش گرانروی پالایشگاه امام خمینی (ره) شازند مورد بررسی قرار گرفته است. بنزین این واحد، حاوی مقادیر زیادی ترکیبات گوگردی از جمله تیوفن، بنزوتیوفن است. این ترکیبات می توانند تأثیرات بسیار نامطلوبی را هم برای تجهیزات فرآیندی و هم برروی محیط زیست ایجاد کنند. مشخص است که وجود ترکیبات گوگردی و دی الفینی موجود در بنزین این واحد به علت واکنش پذیری بالایی که دارند باعث تولید مقدار زیادی صمغ می شود. وجود صمغ و ترکیبات پلیمری سبب مسدود شدن لوله ها می گردد که نهایتاً به از سرویس خارج شدن واحد منجر خواهد شد. اگر بتوان روشی پیشنهاد داد که به طور هم زمان ترکیبات دی الفینی و گوگردی مانند تیوفن ها را از نمونه بنزین حذف کند؛ دو هدف مهم هم زمان محقق می گردد. در این پژوهش یک روش بر پایه آلکیلاسیون مورد بررسی قرار گرفته است که در ابتدا کاتالیست جامد AlCl3 بر پایه سیلیکاژل ساخته شد و تأثیر پارامترهای مختلف از جمله، دمای اختلاط کاتالیست با نمونه بنزین، اثرات دمایی عمل پیوند زنی کاتالیست، نسبت جرمی کاتالیست و جزء فعال کاتالیست برروی میزان حذف ترکیبات گوگردی بررسی شد و نتایج مطلوبی به دست آمد. نتایج نشان داد که مقدار گوگرد کل در نمونه اولیه که ppm 11236 گزارش شده بود، پس از کاهش فرآیند آلکیلاسیون در شرایط بهینه برای تمامی پارامترها به میزان 27/53% کاهش یافت.

آلودگی به موادنفتی اغلب در واحدهای بهره برداری، پالایش و فرآوری امری گریزناپذیر است. انتشار این ترکیبات به محیط زیست اغلب موجب اثرات نامطلوب بر سلامت انسان و سایر موجودات زنده می شود و بنابراین باید با استفاده از روش های کارآمد برای حذف آنها اقدام نمود. تجزیه زیستی توسط میکروارگانیسم ها روشی کم هزینه، مؤثر و سازگار با محیط زیست در حذف آلودگی های نفتی از محیط های آلوده است که موفقیت آن بستگی بسیاری به وجود میکروارگانیسم های توانمند به حذف ترکیبات هیدروکربنی حلقوی و خطی دارد. از این رو، جداسازی و شناسایی باکتری های بومی تجزیه کننده سازگار با شرایط محیط و توانمند به تحمل بار بالای آلاینده ها، حائز اهمیت است. در این پژوهش، چهار سویه باکتریایی (Arthrobacter citreus، Staphylococcus gallinarum، Bacillus thuringiensis و Paenarthrobacter nitroguajacolicus) که پیش تر از خاک های آلوده به ترکیبات نفتی در منطقه نفت شهر جداسازی شده بودند، برای حذف زیستی نفتالین و هگزادکان بکار گرفته شدند. نتایج نشان داد که اگر چه تمامی این چهار سویه امکان حذف نفتالین و هگزادکان را به عنوان تنها منبع تأمین کننده کربن دارند؛ اما سویه B. thuringiensis بهترین عملکرد را در حذف هر دو ترکیب نشان داد به طوری که طی مدت 7 روز توانست 31/90٪ از نفتالین (غلظت اولیه mg L-1 200) و 89/78٪ از هگزادکان (غلظت اولیه mg L-1 1000) را به ترتیب با سرعت ویژه mg gcell-1 day-1 25/99 و mg gcell-1 day-1 43/231 حذف نماید. براساس این نتایج، می توان گفت که این باکتری تولیدکننده بیوسورفکتانت، پتانسیل بالایی در تیمار زیستی محیط های آلوده به هیدروکربن های نفتی خطی و حلقوی دارد.