پژوهش نفت
سال:1401 | دوره:32 | شماره:6 |تعداد مقالات:10

بیش تر ذخایر هیدروکربنی دنیا در مخازن شکافدار طبیعی ذخیره می‏شوند و چنین سیستم هایی می توانند تاثیر قابل توجهی بر عملکرد مخزن داشته باشند. بنابراین مطالعات ژئومکانیکی، درک و بررسی الگوهای شکستگی‏ها به منظور بهینه سازی تولید هیدروکربن اهمیت بالایی برای زمین شناسان و مهندسین نفت دارد. مطالعات ژئومکانیکی به طور معمول شامل اندازه و جهت گیری سه محور اصلی تنش شامل تنش عمودیSv، تنش افقی بیشینه (SHmax) و کمینه (Shmin) است. مطالعات مربوط به چاه نگاری و مسائل ژئومکانیکی، از اهداف روش های تصویربرداری الکتریکی دیواره چاه هستند. دستگاه های الکتریکی، صوتی یا تصویری که تصاویر با وضوح بالا را ثبت می‏کنند، درون چاه رانده شده و اطلاعات مهمی در مورد مرزهای لایه‏بندی‏، عناصر ساختاری مانند گسل ها، چین ها، ناپیوستگی ها، شکستگی‏ها و حتی تخلخل های ثانویه را فراهم می‏کنند. بر این اساس در این مطالعه در یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران با استفاده از تصاویر ریزمقاومت سازندی (FMI) در مورد شکستگی‏های طبیعی و القایی مرتبط با چین خوردگی و گسلش منطقه ای، نوع شکستگی، جهت گیری، تراکم، بازشدگی، مقدار شیب و روابط آنها با زمین ساخت منطقه مورد بررسی قرار گرفته است. با وجود پیچیدگی های زمین شناسی میدان مورد مطالعه، جهت گیری شکستگی‏های زیرسطحی رابطه روشنی را با محور چین خوردگی محلی نشان داده و در برخی موارد به نظر می رسد که بیشتر به جهت تنش حداکثر افقی در محل کنونی یا گسلش امتداد لغز محلی نیز مرتبط باشند. جهت تنش بیشینه و کمینه افقی بر اساس تحلیلهای انجام گرفته در دو چاه به ترتیب N30E-N60W و N50E-N40W به دست آمدند. براساس شکستگیهای باز مشاهده شده در چاهها، سه مرحله شکست پیشنهاد شده است: شکستگی پیش از چین خوردگی، شکستگی هم زمان با چین خوردگی (چین خوردگی اولیه) و شکستگی پس از چین خوردگی.

ژل هایی که در ابتدا ویسکوزیته پایینی دارند و بعد از مدتی شبکه سه بعدی مستحکمی تشکیل میدهند، می توانند به صورت موفقیت آمیزی در کنترل هرزروی سیالات حفاری بکار گرفته شوند. ژل هیبریدی، از یک ژل پلیمر کراس لینک شده به عنوان فاز پیوسته و یک سیال پایه روغنی به عنوان فاز داخلی تشکیل می شود. ژل هیبریدی به دلیل استفاده کمتر از پلیمر و کراس لینکر، ، هزینه کمتری نسبت به ژل پلیمرهای مرسوم دارد و خواص آن به راحتی قابل کنترل می باشد. این مقاله در دو بخش نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی تجربی با استفاده از روش سطح پاسخ بررسی می شود. برای ارزیابی رفتار ژل در شرایط مختلف تعدادی پارامتر شامل زمان شروع تشکیل ژل، زمان نهایی ژل شدن، سرعت تشکیل شبکه ژل تعریف و مقایسه شدند. ابتدا، تأثیر پارامترهایی مانند pH، دما و شوری بر عملکرد ژل و نیز پایداری ژل با زمان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. سپس با تست های پایداری دینامیکی، حداکثر میزان فشاری که ژل در شکاف می تواند تحمل کند تا از هرزروی بیشتر سیال حفاری جلوگیری کند، اندازه گیری شد. در نهایت، برای بررسی آسیب وارده به سازند توسط ژل هیبریدی، میزان گسیختگی ژل با زمان در هیدروکلرید اسید 15و 28 درصد حجمی اندازه گیری شد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که ژل های هیبریدی به دلیل انعطاف پذیری بالا در طراحی، استحکام مناسب و عدم آسیب به سازند، می توانند عملکرد مناسبی برای مقابله با هرزروی حین حفاری و تکمیل چاه داشته باشند. از روش سطح پاسخ بر اساس طراحی Box-Behnken برای پیش بینی ویسکوزیته نهایی ژل هیبریدی به عنوان تابعی از دما، pH و شوری استفاده شد و مدل پیش بینی شده با حل مدل رگرسیون درجه دوم به دست آمد. معادله پیشنهادی، ویسکوزیته ژل هیبریدی را با دقت88 درصد، در محدوده پارامترهای ورودی مورد استفاده پیش بینی می کند.

محاسبه صحیح میزان جذب سطحی مطلق سیال متان درون نانومنافذ مخازن شیل گاز به منظور تخمین حجم گاز درجا یکی از کلیدی ترین پارامترها است. در مطالعات آزمایشگاهی تنها همدمای جذب سطحی اضافی به صورت مستقیم قابل اندازه گیری است و برای محاسبه همدمای جذب سطحی مطلق، نیاز به معلوم بودن پارامتر چگالی جذب شده می باشد. بدین منظور در اکثر مطالعات با استفاده از مقداری ثابت برای این پارامتر و با به کار بردن مدل جذب لانگمویر، همدمای جذب سطحی مطلق محاسبه می شود. در پژوهش حاضر با استفاده از روش شبیه سازی مولکولی به مطالعه دقیق تر نحوه محاسبه چگالی جذب شده در کانی کلسیت پرداخت شده است. بدین منظور سیال متان درون کانی کلسیت با سایز منفذ 4 نانومتر در دماهای 30 و 90 درجه سانتی گراد و فشار تا 50 مگاپاسکال شبیه سازی و به بررسی اثرات دما و فشار در مقدار جذب سطحی و چگالی جذب شده پرداخت شده است. این مطالعه نشان داد که مقدار جذب سطحی، با افزایش فشار و دما، به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین نتایج حاکی از آن است که استفاده از مدل جذب لانگمویر با چگالی جذب شده ثابت، برای تخمین جذب سطحی مطلق مقادیر کمتری نسبت به مقدار واقعی از خود نشان می دهد و با افزایش فشار، این خطا افزایش می یابد و استفاده از چگالی جذب شده بدست آمده از شبیه سازی مولکولی به منظور تبدیل همدمای جذب سطحی اضافی به مطلق می تواند نتایج قابل قبولی ارائه دهد.

در این تحقیق به مطالعه جامع پارامترهای هندسی شکاف و حساسیت سنجی آنها بوسیله مدل گسسته شکاف و روش المان محدود پرداخته ایم. هدف ما در این مقاله آنالیز سه بعدی شکاف در مخزن است. ما به دنبال اثرگذارترین پارامترهای شکاف بر رفتار جریانی سیال مخزن هستیم. در این مطالعه با طراحی آزمایشاتی اثرگذاری پارامترهای شکاف را بر رفتار جریان سیال مخزن در دو حالت شکاف منفرد و شبکه شکاف بررسی کردیم. در این شبیه سازی ها با ثابت نگه داشتن همه پارامترها بجز یکی و تغییر گام به گام آن، روند تغییرات جریان سیال با تغییر یک به یک پارامترهای شکاف اندازه گیری و آنالیز شد. نتایج بررسی ها بازه حساسیت پارامترهای هندسی شکاف را تعیین و جایگاه نسبی هر کدام را از نظر اثرگذاری بر جریان سیال مخزن مشخص کرد. طبق آنالیزها بازه حساسیت شدت شکافدار شدن بین 6 تا 30 شکاف می باشد. این بازه برای شیب و جهتگیری شکاف به ترتیب بین 0 تا 90 و 0 تا 135 درجه است. همچنین بیشترین تغییرات در جریان سیال را در طول شکاف بین 0. 14 تا 0. 84 متر و بازشدگی شکاف بین 0. 1 تا 0. 01 میلیمتر می بینیم. آنالیز تغییرات تراوایی دینامیک بر حسب پارامترهای شکاف نشان داد که بازشدگی شکاف تنها پارامتری است که با کاهش آن نه تنها اثر مثبت شکاف ناچیز میشود بلکه شکاف میتواند نقش منفی به عنوان مانع را در برابر جریان سیال ایفا کند. آنالیز حساسیت سنجی نشان داد که برای یک شکاف بازشدگی و جهت گیری مهم ترین پارامترها هستند ولی در شبکه شکاف شدت شکافدار شدن و بازشدگی شکاف ها اثرگذارترین پارامترها بر جریان سیالات مخزنی هستند.

تا به امروز، مدل های مکانیکی و روابط تجربی مختلفی برای توصیف و مدل سازی سیستم های جریان دو فازی نفت-آب معرفی شده اند. اما، در اکثر این مدل ها و روابط پیشنهادی از مفروضات ساده با رویکرد حل تکرار شونده استفاده شده، که از دقت کافی جهت تخمین خصوصیات جریانی برخوردار نمی باشند. هدف از مطالعه حاضر، غلبه بر این مشکل با کمک توسعه یک شبکه عصبی کانولوشنالی جریانی از طریق یادگیری عمیق می باشد. بدین منظور، 270 آزمایش جریانی شامل آزمایش های جریانی پراکنده آب در نفت، دوگانه پیوسته و پراکنده نفت در آب در دو حالت افقی و شیب دار (°30) انجام گردیده است. شبکه عصبی بر روی 70% این داده های آزمایشگاهی آموزش داده شد. لازم به توضیح است که از تصاویر الگوی جریانی دو بعدی به عنوان داده های ورودی و از الگوهای جریان و مقادیر کسر حجمی پسماند به عنوان داده های خروجی استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نماینگر آن است که مدل شبکه عصبی کانولوشنالی جریانی آموزش داده شده بر روی داده های آزمایشگاهی قادر است رژیم های جریان را با دقت 91% و 96% به ترتیب در جریان های افقی و شیبدار پیش بینی نماید. این مدل همچنین قادر است کسر حجمی پسماند را با یک خطای معقول 22/1% و 98/0% به ترتیب در جریان های افقی و شیبدار پیش بینی کند. از این رو می توان گفت که رویکرد پیشنهادی قادر به پیش بینی خودکار و دقیق رژیم جریان و کسر حجمی پسماند در جریان های افقی و شیبدار از طریق تصاویر جریان است.

جداسازی بنزن و تیوفن از فرآورده های نفتی یکی از مهم ترین فرآیند های تولید بنزین در صنعت نفت است. مایعات یونی بر پایه ایمیدازول و آنیون تیوسیانات به طور مؤثر در جداسازی بنزن و تیوفن به کار برده شده اند. این در صورتی است که مطالعات بنیادی نیز از سوی دیگر برای شناخت این گونه از مایعات یونی اهمیت خود را حفظ می کند. ضریب اسمزی مهم ترین کمیت برای سیستم الکترولیت است که می تواند برای توصیف رفتار و مطالعه برهم کنش های رخ داده در سیستم ها استفاده شود. از این رو، رفتار مایعات یونی به عنوان الکترولیت نیز از اهمیت خاصی برخوردار است چرا که این مواد به شدت آب دوست می باشند و این ممکن است شرایط طراحی فرآیند را دستخوش تغییرات بکند. از این رو در این کار ضریب اسمزی محلول آبی مایع یونی 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم تیوسیانات (IL) در محدوده دمایی K 15/328-15/298 با اسمومتری فشار بخار تا mol kg-1 1 اندازه گیری شده است. فعالیت آب و کاهش فشار بخار آب تعیین شده است. مدل توسعه یافته پیتزر-آرچر برای همبستگی ضریب اسمزی تجربی و به دست آوردن میانگین ضریب فعالیت IL استفاده شد. میانگین انحراف استاندارد برای مقادیر ضریب اسمزی در سیستم باینری با مدل پیتزر-آرچر 012/0 است. همچنین از رابطه PC-SAFT و PCP-SAFT حالت ها برای پیش بینی ضریب اسمزی استفاده شد.

در این تحقیق، به بررسی پتانسیل شکست هیدرولیکی در مخزن بنگستان یکی از میادین بزرگ، واقع در جنوب غرب ایران پرداخته شده است. مخزن از نوع مخازن فشرده بوده و شکاف های طبیعی نیز دارد. شکاف زنی هیدرولیکی به عنوان یکی از استراتژی های توسعه این مخزن مطرح است. لذا لازم است به منظور ارزیابی عملیات شکست هیدرولیکی و اثر بخشی این روش در بهبود تولید مخزن، خواص ژئومکانیکی آن تعیین گردد. برای این منظور در این پژوهش در ابتدا مدل یک بعدی ژئومکانیکی مخزن ایجاد شد. برای مدل ژئومکانیکی از اطلاعات موجود برای چاه های میدان نفتی مورد مطالعه و روابط تجربی و ریاضی موجود استفاده گردید. با تعیین پارامترهای ژئومکانیکی مورد نیاز، در مرحله دوم تحقیق به منظور تعیین لایه کاندید برای عملیات شکست هیدرولیکی دارا بودن 1-میزان تخلخل مناسب، 2-تنش برجای کم، 3-میزان اشباع آب کم، 4-مقاومت فشاری تک محوری کم و 5-اختلاف زیاد میان تنش های افقی حداقل و حداکثر به عنوان معیار لایه کاندید تعیین گردید. براساس نتایج حاصله لایه 3 مخزن به عنوان لایه هدف جهت انجام عملیات شکست هیدرولیکی پیشنهاد گردید.

در این مطالعه عملکردکاتالیستی لایه های نازک Ni-Co/Al2O3-ZrO2 در فرآیند رفرمینگ خشک متان با استفاده از یک رآکتور میکروکانال مورد بررسی قرار گرفت که برای تهیه نانو ساختارها از روش رسوب فیزیکی بخار استفاده گردید. بدین منظور در ابتدا لایه های نازک Al2O3-ZrO2 جهت تشکیل پایه کاتالیست برروی صفحات استیل ضد زنگ لایه نشانی شدند ودر ادامه ترکیب دو فلزی Ni-Co با نسبت های وزنی 5/2%، 5% و 5/7% کبالت نسبت به نیکل در زمان های مختلف لایه نشانی min 2، min 3، min 4، برروی پایه کاتالیست لایه نشانی شد. طراحی آزمایش ها به روش باکس-بنکن انجام و آزمایش های رآکتوری در دمای C˚ 700، C˚ 750، C˚ 800، فشار یک اتمسفر و میزان دبی خوراک mL/min 10به منظور بررسی اثر پارامترهای مختلف همچون (زمان لایه نشانی (t)، درصد وزنی کبالت نسبت به نیکل (X) و دمای واکنش (T)) بر میزان فعالیت و پایداری کاتالیست مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در زمان لایه نشانی min 4 =t و درصد وزنی کبالت نسبت به نیکل برابر 5% =X ودمای واکنش C˚ 800 =T بیشترین میزان فعالیت و پایداری کاتالیست حاصل می گردد.

یکپارچگی چاه یک هدف و راه حل جهت حفاظت از جان انسان، محیط زیست و در نهایت میزان تولید نفت و گاز در طول عمر چاه است. یکپارچگی چاه نیازمند استفاده از اتصالات مطمئن برای لوله ها و تجهیزات درون چاهی است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار های مدل سازی و شبیه سازی به روش اجزا محدود به طراحی و تحلیل اتصال اختصاصی که مورد نیاز شرایط چاه های فعلی نفت و گاز می باشد پرداخته شده است. بارگذاری اتصال براساس آزمون سخت سری A از استاندارد ISO 13679 بصورت مرکب شامل اعمال نیروهای محوری کشش و فشردگی به همراه فشار داخلی و فشاری صورت پذیرفت. نتایج تحلیل اتصال با استفاده از معیارهای تنش و قابلیت نشتپذیری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که اتصال طراحی شده به طور کامل الزامات استاندارد را برآورده می نماید. مقدار تنش ایجاد شده در بارگذاری های مختلف پایین تر از استحکام تسلیم ماده قرار دارد در ضمن فشار تماسی سطوح نشت بند، نشتپذیری قابل اعتمادی را ایجاد می کند. مشخص گردید طراحی به روش اجزا محدود می تواند ابزار قابل اعتماد و کم هزینه و جایگزین آزمایش های فیزیکی قرار داشته باشد.

لجن های نفتی عموماً از ته مانده های نفتی، پساب ها و ضایعات مراحل مختلف جداسازی در صنعت نفت بوجود می آیند و با توجه به منشأ تولید و شرایط ذخیره سازی آن دارای ترکیبات متنوع و پیچیده ای هستند. این لجن ها علاوه بر کاهش ظرفیت و ایجاد خوردگی در مخازن ذخیره، خطرات زیست محیطی ناشی از آلودگی آب و خاک را نیز به دنبال خواهد داشت. در این پروژه با استفاده از روش های فیزیکی، ترکیبات هیدروکربنی موجود در لجن از سایر ترکیبات شامل آب و مواد معدنی جامد جدا می شود. سپس با افزودن درصدهای مختلف از لجن جداسازی شده و قیر طبیعی به قیر 60/70، قیرهایی با کیفیت متفاوتی فرموله شدند. خواص فیزیکی و شیمیایی قیر حاصل مورد ارزیابی آزمایشگاهی قرار گرفت و نتایج نشان دهنده افزایش کیفیت دلخواه قیر تولیدی می باشد. در این بررسی از روش پاسخ سطح (RSM) جهت بهینه سازی فرمولاسیون تولید قیر استفاده شد.