در حال حاضر گاز طبیعی بعنوان منبع انرژی عمده در سبد انرژی مصرف کنندگان مورد استفاده قرار میگیرد. انتقال ایمن گاز از طریق شبکه خطوط لوله زیرزمینی از جنس پلیاتیلن صورت می پذیرد. اتصال این لوله ها با استفاده از کوپلرهای الکتروفیوژنی و یا از طریق اتصال لب به لب بهعنوان سیم گرمکننده استفاده شده و ایجاد حرارت لازم را برای عملیات ذوب و امتزاج در منطقه جوش برعهده دارد. ابتدا حرارت ایجاد شده بخشی از اتصال را به حالت ذوب در آورده و سپس مواد پلی اتیلن مذاب به سطح لوله درون کوپلر رسیده و لایه ای از آن را نیز به حالت مذاب در آورده و در شرایط دمایی و فشار منطقه ذوب امتزاج پلیمری صورت می گیرد. در نهایت پس از خنک شدن یک جوش با استحکام بالا ایجاد می شود. یکی از ایرادات مهم بروز عوامل ایجاد جوش ضعیف، فاصله غیر استاندارد بین لوله و اتصال به صورت یک فضای خالی پر از هوا می باشد که مانع انتقال حرارت از کوپلر به لوله است. در این مقاله از یک ماده واسط سازگار با مواد سازنده لوله و اتصال برای پرکردن فضای خالی بین لوله و کوپلر استفاده شده تا با انتقال حرارت بیشتر موجب ایجاد یک جوش با استحکام شود. جوشکاری الکتروفیوژن در نرم افزار مهندسی شبیه سازی شده سپس با استفاده از اعمال فضای خالی پروفایل حرارتی با حالت استاندارد بررسی شد. سپس این پروفایل های کامل و ناقص حرارتی با انجام آزمایشات واقعی جوشکاری در شرایط استاندارد با وجود فضای خالی و با وجود ماده واسط پلی اتیلنی مورد صحه گذاری قرار گرفت. نتایج نشان داده است که با استفاده از ماده واسط احتمال بروز جوش ناقص بسیار کاهش یافته و در عین حال استحکام جوش نیز استاندارد و مطلوب می باشد.
انگیزش مخزن با تزریق اسید به ناحیه نزدیک دهانه چاه برای حذف گرفتگیها از محیط متخلخل و احیای توان تولید مخزن بهکار گرفته میشود. با این حال، طراحی و اجرای ناصحیح آن منجربه آسیبهای سازندی متعددی میگردد و حتی از دست رفتن کامل تولید چاه محتمل است. علیرغم اهمیت بالای این موضوع، مطالعات کافی پیرامون آسیبهای سازندی ناشی از اسید نظیر تشکیل امولسیون پایدار اسید-نفت و لجن انجام نشده است و جنبههای مختلف آن با ابهاماتی همراه است. از اینرو، با توجه به نیاز برخی از میادین نفتی ایران به اسیدکاری، ضرورت مرور پیشینه و منابع این موضوع بیش از پیش احساس میشود. در این پژوهش، مطالعه جامعی شامل شرح فرآیند اسیدکاری، عوامل مؤثر بر آن و بررسی راهکارهای پیشنهادی همراه با چالشهای هر یک پرداخته شده است. بررسی منابع نشان میدهد که پدیده تشکیل لجن بیش از امولسیون پایدار اسید-نفت مورد توجه بوده است. بهعلاوه، عمده مطالعات حوزه امولسیون به امولسیونهای آب-نفت مربوط بوده است که علیرغم مشترک بودن دانش آن، تفاوتهای بسیاری با امولسیون اسید-نفت بهدلیل برهمکنشهای پیچیده و عوامل مختلف اثرگذار دارد. بههمین دلیل، آزمایشهای سازگاری اسید-نفت بسیار حائز اهمیت هستند و اگر بهدرستی طراحی و اجرا شوند، میتوانند در انجام مؤثرتر عملیات اسیدکاری میادین نفتی یاری دهنده باشند. رویکرد افزایه محور بهعنوان رایجترین راهکار، از یکسو هزینه قابلتوجهی را در پی دارد و از طرف دیگر، ناسازگاری افزایهها با اسید، نفت یا سنگ مخزن میتواند بازدهی عملیات را تحتتأثیر قرار دهد. توجه به خصوصیات نفت اهمیت ویژهای دارد بهگونهای که شرایط بهینه اسیدکاری در یک بخش از سازند حتی برای بخش دیگری از همان سازند میتواند نامطلوب باشد. سرانجام، مطالعات تکمیلی بهویژه پیرامون روشهای نوین اسیدکاری، نقش ذرات جامد سازندی، شوری و حضور انواع یونها، فشار و خصوصیات نفت در بازدهی اسیدکاری همچنان مورد نیاز است.
روش موازنه مواد (MB) عمدتاً برای تعیین حجم اولیه نفت و گاز در یک مخزن، تخمین شاخصهای رانش تولید استفاده میشود، و عملکرد مخزن را تحت سناریوهای مختلف تولید پیشبینی میکند. مکانیزمهای تولید اضافی مانند ریزش ثقلی و آشام آب میتوانند مکانیزمهای تولید غالب در مخازن شکافدار نفتی باشند که در تکنیک موازنه مواد معمولی در نظر گرفته نمیشوند. هدف این مطالعه توسعه روش متداول موازنه مواد به روش یک بعدی با در نظر گرفتن مکانیزم آشام آب به عنوان یک مکانیزم تولید موثر در مخازن کربناته شکافدار طبیعی زیر اشباع (تک فاز) با آبخوان فعال است. روش توسعه یافته علاوه بر دادههای روش موازنه مواد معمولی نیاز به دادههای مشاهدهای سطح تماس آب - نفت و حجم سنگ و سیال دارد. محاسبه سطح تماس آب - نفت و همچنین محاسبه کمی شاخص رانش آشام آب دو مزیت اصلی مدل موازنه مواد ارائه شده در این مقاله نسبت به مدلهای پیشین است. محدودیت اصلی این مدل این است که فقط قابل استفاده برای سیستم تک فاز است. یک کد فرترن بر اساس روش جدید موازنه مواد یک بعدی توسعه داده شد خروجی این کد سطح تماس آب - نفت، فشار میانگین مخزن و شاخصهای رانش تولید است. این کد با موفقیت بر روی یک مخزن واقعی اعمال شد. نتایج مدل توسعهیافته با مقایسه با نتایج شبیهسازی عددی برای میدان KHZ_A اعتبارسنجی شد. ضریب تعیین (R2) برای دادههای فشار متوسط مخزن برابر با 987/0 و برای دادههای سطح تماس آب - نفت برابر با 97/0 بهدست آمد که نشاندهنده تطابق بسیار خوب بین نتایج مدل موازنه مواد و شبیه ساز مخزن است. همچنین با توجه به نمودار انرژی در پایان دوره پیشبینی مشخص شد بیش از 60% از انرژی مخزن برای تولید نفت توسط مکانیزم رانش آشام آب تامین میشود.
در این پژوهش، اثر کاتالیست بر فرآیند شکست هیدروکربنهای سنگین در بخش مشبک چاه نفت با استفاده از روش دینامیک سیالات محاسباتی بررسی گردید. هندسه چاه نفت عمودی با نواحی مشبک شده در بخش انتهایی چاه بهطور سهبعدی مشبندی و مدلسازی شد. در این مدلسازی سیال نیوتنی، تراکمناپذیر و با جریان آرام فرض شد و روابط حاکم بر جریان سیالات، انتقال جرم و واکنشهای شیمیایی بهروش المان محدود حل شدند. سپس تأثیر پارامترهایی مانند نوع کاتالیست، تغییرات دما، درصد تبدیل، حضور بخار آب، تشکیل رسوب کربن و شاخص بهرهوری چاه بر فرآیند بررسی و تحلیل گردید. نتایج نشان داد که افزایش دما در محدوده دمایی 350 تا C° 425 و استفاده از یک لایه کاتالیست برروی نواحی مشبک، نرخ تبدیل از 7% به 45% افزایش مییابد. بررسی اثر نوع کاتالیست نشان داد که کاتالیست آلومینا-سیلیکا با انرژی فعالسازی پایین (-1 kJmol 3/۲۲) و همچنین مساحت سطح بالا (m2g-1 553/240)، بالاترین میزان تبدیل را ارائه میدهد. همچنین بررسی تأثیر بخار آب با سه نسبت حجمی مختلف بخار به نفت یعنی 1/0، 05/0 و 02/0 نشان داد که افزایش نسبت بخار به نفت میزان درصد تبدیل را تقریباً 6% افزایش میدهد. افزایش قطر پرفوریشنها از بازه mm 5/4 تا 5/۱۰ موجب افزایش 10 برابری نرخ بهرهوری چاه شد که منجر به افزایش چشمگیر در نرخ تولید چاه میشود. یکی از چالشهای اصلی در این فرآیند، تشکیل رسوب کربن برروی سطح کاتالیست بود که منجر به کاهش تدریجی فعالیت کاتالیستی شد. در مراحل اولیه، کاتالیست عملکرد بالایی دارد، اما با گذر زمان، فعالیت آن کاهش یافته و نرخ رسوب کک افزایش مییابد. مقایسه نتایج مدلسازی با دادههای آزمایشگاهی در محدوده دمایی 350 تا C° 425 و فشار bar 20 نشان داد که نتایج شبیهسازی همخوانی خوبی با دادههای تجربی دارند.
تزریق آب کمشور یکی از روشهای نوین ازدیاد برداشت میباشد که سازگار با محیط زیست و از لحاظ اقتصادی به صرفه است. با وجود مطالعات فراوان در این زمینه در دو دهه اخیر، میزان تأثیرگذاری ساز و کارهای سیال/سیال و سنگ/سیال در مقدار بازیافت نفت در سیلابزنی با آب کمشور به خوبی مشخص نشده است. همچنین، شرایط مخزنی و میدانی همچون ترشوندگی اولیه مخزن، هیسترسیس و تأثیر توالی تزریق به ندرت و به صورت موردی مورد بررسی قرار گرفتهاند. بنابراین، مطالعه حال حاضر با استفاده روش دینامیک سیالات محاسباتی در ابتدا تأثیر ترشوندگی اولیه و هیسترسیس را بر حرکت شورآب در یک شبکه متخلخل بررسی میکند. سپس، سهمساز و کارهای تغییر ترشوندگی و کاهش کشش بین سطحی را بر بازیافت نهایی نفت در تزریق ثالثیه آب تحلیل میکند. طبق نتایج، هرچه میزان ترشوندگی اولیه به سمت آبدوستی برود (با مقدار بهینه °30)، آب کمشور قادر است ناحیه بیشتری از فضای متخلخل را جاروب کند. لذا، افزایش نفتدوستی سیستم منجر به کاهش بازدهی تزریق آب کمشور خواهد شد. همچنین، وجود هیسترسیس منجر میشود در سیستمهای مورد مطالعه، در همه حالات نهایی ترشوندگی تزریق ثانویه نسبت به تزریق ثالثیه دارای برتری باشد. تفاوت تزریق ثانویه و ثالثیه در زاویه تماس نهایی حدود ° 60 به بیشترین مقدار خود رسیده است. به منظور بررسی سهم ساز و کار کاهش کشش بین سطحی آب/نفت و تغییر ترشوندگی، تزریق ثالثیه آب کمشور پس از تزریق ثانویه آب پرشور در سه شوری نرمالیزه (نسبت به آب پرشور) 7/0، 1/0 و 01/0 انجام شد. در نبود ساز و کارهای سیال/سیال، کاهش شوری منجر به بهبود تولید نفت خواهد شد. در غیاب ساز و کارهای سنگ/سیال، بهترین حالت برای روند تغییرات کشش بین سطحی با شوری، روند سهموی (نه کاهش کشش بین سطحی با کاهش شوری) میباشد. در نهایت، این مطالعه نشان میدهد که ساز و کارهای سنگ/سیال و سیال/سیال فارغ از روند تغییرات کشش بین سطحی، دارای همافزایی میباشند. تأثیر کشش بین سطحی به تنهایی بر بهبود بازیافت نفت یک مرتبه (ده برابر) کمتر از تأثیر تغییر ترشوندگی میباشد. با این حال، بر اساس اثر همافزایی، فعل و انفعالات همزمان این دو ساز و کار به صورت معنیداری بیشتر از هر ساز و کارساز و کار به صورت جداگانه است.
محصولات حاصل از نفت خام بهطور گسترده در صنعت و زندگی روزمره استفاده میشوند. پالایش نفت یکی از پیچیدهترین صنایع شیمیایی بهشمار میرود و شامل فرایندهای متعددی است. هدف نهایی پالایشگاههای نفت، کاهش هزینهها و افزایش سود است. در بهینهسازی این هزینهها و یا دستیابی به سود بیشتر، میتوان اقدامات بهینه را بهصورت تابعی از متغیرهای تصمیم مشخص کرد. در این مقاله، به بررسی و مقایسه ساختار بهینه شبکه پالایشگاهی با در نظر گرفتن تمامی محدودیتهای مربوط به فشار، منابع، مصرفکنندهها، هزینههای عملیاتی و سرمایهگذاری، با استفاده از دو رویکرد برنامهریزی ریاضی خطی (LP) و غیرخطی (NLP) پرداخته شده است. نتایج نشان میدهد که بهینهسازی غیرخطی ساختار شبکه پالایشگاه در مقایسه با وضعیت موجود، حدود 2% افزایش در سودآوری نسبت به مدل خطی را بههمراه دارد
نفت ناپایدار تولیدی همواره چاه و تاسیسات بهرهبرداری را در معرض رسوب آسفالتین قرار میدهد. در این مقاله یکی از میادین نفتی در جنوب غربی ایران که از سال 1973راهاندازی شده است و در حال حاضر تقریباً 30000 بشکه در روز نفت ناپایدار تولید میکند و دچار رسوب آسفالتین است را انتخاب و شرایط تشکیل آسفالتین و طراحی بازدارنده مناسب بر روی آن را مورد مطالعه قراردادهایم. بدین منظور، ابتدا تلاش گردید خواص نفت و شرایط تشکیل رسوب آسفالتین و تا حد امکان ساختار مولکولی آن شناسایی گردد. سپس بازدارنده مناسب که قابلیت عملیاتی شدن را داشته باشد، سنتز و عملکرد آن مورد ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از نمونههای ته چاهی اخذ شده از مخزن، خواص نفت تولیدی، نسبت گاز به نفت، فشار نقطه حباب، اجزای سیال مخزن و شرایط تشکیل رسوب آسفالتین و مقادیر آن در محدوده شرایط مخزن تا واحد بهرهبرداری اندازهگیری شد. رسوبات آسفالتین با استفاده از فیلتر 5/0 میکرون جدا گردید و با استفاده از نتایج آزمایش SARA و طیفهای FT-IR ،NMR از رسوبات، ساختار قارهای برای آن پیشبینی شد. در ادامه یک پلیمر با استفاده از سه منومر ACN-AMPS-N,NDMA مورد سنتز قرار گرفت و پایدار حرارتی و عملکرد آن بر روی نفت اتمسفریک با استفاده از گرانروی نفت و تصاویر میکروسکوپی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزودن ppm 1000 از بازدارنده به نفت، نقطه ظهور آسفالتین در نسبت 50% از حلال nC7 در شرایط بدون بازدارنده تا 70٪ به تأخیر افتاده است.
در این پژوهش، ابتدا غشاهای نانوفیلتراسیون پلیمری بر پایه پلی اتر سولفون به روش غوطه وری در حمام غیرحلال ساخته شده و سپس بهوسیله نانوذرات آهن اصلاح شده با تریس (هیدروکسی متیل) آمینو متان به صورت سطحی اصلاح شدند. جهت شناسایی نانوذرات و بررسی مورفولوژی غشاهای ساخته شده از آنالیزهای FTIR، ATR، SEM و AFM استفاده شده است. آزمایشات زاویه تماس سطحی، خواص ضد گرفتگی، شار و پسزنی نمک و جداسازی فلز سرب نیز جهت ارزیابی عملکرد غشاهای تهیه شده انجام گردیده است. با توجه به نتایج، میزان جداسازی نمک Na2SO4 از 52% مربوط به غشاء پایه به مقدار 81% مربوط به غشاء M6 (غشاء اصلاح شده با 1/0% وزنی نانوذرات) و میزان جداسازی فلز سرب نیز از 41% مربوط به غشاء پایه به 87% مربوط به غشاء M6 افزایش یافته است. زاویه تماس آب سطح غشاء از مقدار °63 برای غشاء پایه به مقدار °18 برای غشاء M6 کاهش یافته که نشاندهنده افزایش آبدوستی غشاها پس از اصلاح میباشد. افزایش چشمگیر نرخ بازیابی شار (از مقدار 28% برای غشاء پایه به 71% مربوط به غشاء M6) نیز نشاندهنده بهبود خواص ضدگرفتگی پس از اصلاح غشاء میباشد. غشاء M6 کمترین زاویه تماس، بیشترین پسزنی نمک Na2So4 و فلز سرب را در کنار شار قابل قبول ارائه داده است. با توجه به نتایج بهدست آمده از این پژوهش، غشاهای اصلاح شده بهوسیله نانوذرات سنتز شده با تریس (هیدروکسی متیل) آمینو متان می توانند بهطور موثر در فرآیند جداسازی غشایی مورد استفاده قرار گیرد.
در پژوهش حاضر، تأثیر آلایش ساختاری نانوالیاف تیتانیا با مقادیر مختلف از نانوذرات کامپوزیتی سریا-آلومینا بر خواص و کارآیی فتوکاتالیستی در فرآیند تصفیه آب آلوده به آلاینده رنگی متیل اورانژ مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. بدین منظور، در ابتدا نانوذرات آلومینای کامپوزیتی حاوی wt.% 30 سریا با استفاده از روش تلقیح سنتز شدند و سپس مقادیر متفاوتی از آن (1، 5/2 و wt.% 5) در محلول پیشساز تیتانیا پراکنده شده و برای تهیه نانوالیاف تیتانیای آلاییده به نانوذرات الکتروریسی شدند. نانوذرات سریا-آلومینا و نانوالیاف کامپوزیتی بهینه با استفاده از آنالیزهای XRD ،FESEM و EDX مشخصهیابی شدند. تشکیل فازهای کریستالی سریا و آلومینا و نیز شناسایی عناصر اکسیژن، آلومینیوم و سریم به ترتیب در آنالیزهای XRD و EDX صحت سنتز نانوذرات کامپوزیتی سریا-آلومینا را تأیید کردند. نتایج آنالیزهای شناسایی نشان دادند که آلایش ساختاری نانوالیاف تیتانیا با مقدار مناسب از نانوذرات سریا-آلومینا سبب تغییر محسوسی در ساختار کریستالی و مورفولوژی نانوالیاف تیتانیا نمیشود. شناسایی عناصر آلومینیوم و سریم مؤید حضور نانوذرات سریا-آلومینا در ساختار نانوالیاف تیتانیای آلایش یافته بود. با توجه به نتایج عملکردی، مشخص شد که آلایش ساختاری با نانوذرات ظرفیت جذب نانوالیاف تیتانیا را افزایش میدهد. بعلاوه، wt.% 1 به عنوان مقدار بهینه نانوذرات سریا-آلومینا جهت آلایش ساختاری نانوالیاف انتخاب شد. این نانوالیاف توانست در مدت زمان 2 ساعت تابش نور UV تقریباً 74% از آلاینده رنگی را تخریب نماید. با افزایش مقدار نانوذرات، راندمان حذف نانوالیاف به تدریج کاهش یافت که میتوان آن را به کاهش تعداد سایتهای فعال در دسترس و مسدود شدن سایتهای تیتانیا با نانوذرات و نیز احتمالاً افزایش میزان بازترکیبی جفتهای الکترون-حفره نسبت داد. بررسی مدلهای سینتیکی مختلف برای نانوالیاف آلایش یافته بهینه نشان داد که نتایج حاصل از تجزیه نوری متیل اورانژ با مدل سینتیکی مرتبه اول بیشترین مطابقت را دارد (99/0
شبیهسازی دادهمحور مخزن روشی نوین در امر مدلسازی مخازن است که مکمل و یا حتی جایگزین روشهای عددی مدلسازی مخازن است. این روش که به مدلسازی بالا به پایین هم شناخته میشود با استفاده از هوش مصنوعی و به شکل خاص از یادگیری عمیق استفاده میکند و با توجه به ماهیت این ابزارها نیازمند به دادههایی است که در صنعت نفت و گاز از اندازهگیریهای میدانی چه برای چاه و چه برای مخزن بهدست میآیند. روشهای عددی مرسوم با استفاده از مدلسازیهای عددی و فهم کنونی که از فیزیک حاکم بر جریان سیال در محیط متخلخل وجود دارد، فرآیند شبیهسازی را انجام میدهند. در این تحقیق تلاش شده است که برای یک مورد میدان فرضی در نرمافزار پترل مدلسازی انجام شود و سپس از دادههای خروجی از این نرمافزار بهعنوان ورودی برای شبیهسازی مدل بالا به پایین مدنظر با استفاده از زبان برنامهنویسی پایتون استفاده گردیده و پس از ساخت سه مدل دادهمحور بهترتیب برای فشار متوسط مخزن، اشباع متوسط آب مخزن و تولید گاز هر چاه در نهایت عملکرد مدل ساختهشده با استفاده از یادگیری ماشین سنجیده شود. خروجیهای مدل دادهمحور میتوانند تمام آن چیزهایی باشند که در مدلهای عددی انتظار میرود اما در این تحقیق به خروجیهای مذکور بسنده شده است. بهعبارت دیگر تلاش خواهد شد که مدل دادهمحور، فیزیک حاکم بر جریان سیال در محیط متخلخل را از طریق دادههای اندازهگیری شده متوجه شود و در طول این فرآیند با استفاده از اطلاعات دو سال ابتدایی تولید از میدان، تطبیق تاریخچه انجام شده است و برای مدل فشار متوسط مخزن، درصد اشباع آب متوسط میدان و تولید گاز، ضریب تعیین بهترتیب ۹۸/۰، ۹۷/۰ و ۹۸/۰ محاسبه شده است. همچنین برای سال سوم پیشبینی انجام خواهد شد و نتیجه بهدست آمده از مدلهای دادهمحور با نتایج بهدست آمده توسط شبیهساز عددی مقایسه میگردد.
هنگامیکه ترکیب آب نمک، موادفعالسطحی و نانوذرات بهصورت همزمان استفاده میشود، کششبینسطحی میتواند به کمترین مقدار خود برسد و متعاقبا بازیافت نفت افزایش یابد. در این مقاله از روش ترکیبی نانوذرات اکسیدفلزی اصلاحشده با مادهفعالسطحی دوستدار محیط زیست پراکنده شده در سیالاتپایه با شوری متفاوت، استفاده شد. از نانوذرات سیلیکا و گاما-آلومینا و نانوهیبریدهای آنها با نسبتجرمی 10:90، 30:70 و 50:50 استفاده شد. همچنین آبمقطر و آبهای هوشمند با شوری ppm 4071، 8142، 40710 و 40710 به عنوان سیالاتپایه در نظر گرفته شدند. وجود یونهای کلسیم و منیزیم در آب نمک باعث ایجاد خواص دوخصلتی در نانوسیالات میشود که بشدت باعث ناپایداری نانومواد در مجاورت با آب نمک میگردد. از این رو به منظور پایداری بیشتر از صمغعربی به عنوان یک ماده فعالسطحی سبز استفاده شد. پس از ارزیابی مدت زمان پایداری نانوسیالاتهیبرید، آزمون بررسی کششبینسطحی در دماهای C° 25 و 60 و ویسکوزیته در دماهای C° 25، 35 ، 45و 55 انجام شد. نتایج آزمایشگاهی نشان داد در نانوسیالات هیبریدی که از صمغعربی استفاده نشد حدوداً تا دو ساعت پایداری خود را حفظ کردند. از طرفی دیگر نتایج نشان داد که افزایش دما میتواند منجر به کاهش کششبینسطحی و ویسکوزیته برای نانوسیالها شود. کمترین کشش بین سطحی در دمای C° 60 برای نانوهیبرید با نسبت جرمی گاما-آلومینا و سیلیکا 50:50 در آب هوشمند با شوری ppm 4071 بهدست آمد. کمترین ویسکوزیته در دمای C° 55 برای نانوهیبرید با نسبتجرمی50:50 در آبمقطر گزارش شد. به حداقل رسیدن کششبینسطحی و بهبود رفتار رئولوژی نانوسیالات بهینه به سمت یک سیستم آبدوست قوی میتواند یک راهحل امیدوارکننده در کاربردهای ازدیاد و برداشت نفت در نظر گرفته شود.
ارزیابی خواص مکانیکی سنگهای مخزن معیار بسیار مهمی در تعیین نقاط مناسب برای اجرای عملیات شکافت هیدرولیکی است. در این بین، مدول یانگ و نسبت پواسون دو پارامتر مکانیکی هستند که شکنندگی لایههای سنگ را کنترل میکنند. این دو پارامتر را میتوان با انجام آزمایش بر روی نمونههای سنگ در شرایط مختلف آزمایشگاهی (روش استاتیک) و یا با استفاده از دادههای لاگ صوتی و چگالی (روش دینامیک) محاسبه کرد. محاسبۀ مدولهای کشسان دینامیک به دادههای سرعت موج برشی نیاز دارد که علی رغم اهمیت زیاد، به دلیل محدودیت و هزینۀ بالای اندازهگیری، صرفاً در تعداد اندکی از چاههای میدان اندازهگیری میشود. در این مطالعه، با توجه به عدم وجود سرعت موج برشی در چاه مورد نظر ابتدا به کمک یک مدل فیزیک سنگ کربناته مدولهای بالک و برشی سنگ تخمین زده شده و سپس با محاسبۀ نسبت پواسون و مدول یانگ دینامیک و استفاده از رابطۀ آزمایشگاهی برای تبدیل این مدولها به حالت استاتیک، شاخص شکنندگی تعیین و با در نظرگیری پارامترهای مخزنی مؤثر، لایههای کاندید برای انجام عملیات شکافت هیدرولیکی شناسایی و اولویتبندی شد.
در این پژوهش به بررسی عملکرد بایوسورفکتانت دیاستیلات اسید سوفورولیپید در ازدیاد برداشت نفت با استفاده از آزمونهای کنارزدن نفت، آزمایش کشش سطحی و کشش بینسطحی، تغییر ترشوندگی و سیلابزنی میکرومدلهای همگن و ناهمگن پرداخته شده است. در ابتدا توانمندی بایوسورفکتانت در کنارزدن نفت خام مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش کشش سطحی و کشش بینسطحی با لحاظکردن تأثیر شوری در کاهش کشش بینسطحی انجام شد. در این آزمایش مشخص شد که حضور دیاستیلات اسید سوفورولیپید در غلظت ppm 5000 کشش سطحی آب خالص را از mN/m 74 به mN/m 41/33 کاهش میدهد. همچنین مشخص شد که محلول دیاستیلات اسید سوفورولیپید در غلظت ppm 5000 و شوری ppm 80000 کشش بینسطحی را از mN/m 42/37 به عدد mN/m 14/9 کاهش میدهند. در آزمون تغییر ترشوندگی، با اندازهگیری زاویه تماس مشخص شد که محلول دیاستیلات اسید سوفورولیپید توانایی تغییر ترشوندگی سنگ کربناته از نفتدوست به آبدوست را دارد. محلول دیاستیلات اسید سوفورولیپید زاویه تماس قطره نفت روی سنگ کربناته را از °20/30 به °42/109 افزایش داد. در نهایت با استفاده از الگوهای مختلف میکرومدل توانایی بایوسورفکتانت دیاستیلات اسید سوفورولیپید در ازدیاد برداشت نفت سنجیده شد. برای این منظور از دو میکرومدل همگن و ناهمگن استفاده شده است. محلول دیاستیلات اسید سوفورولیپید در غلظت و شوری بهینه بهترتیب در میکرومدل همگن و ناهمگن، موجب 78% و 71% بازیافت نفت شد.
حضور حباب در عمده جریانهای دوفازی گاز-مایع خودنمایی میکند. اندازهگیری کسر حباب در صنایع مختلف مانند هستهای، شیمیایی و پتروشیمی درک مفیدی از توزیع فازها در یک سیستم چندفازی خواهد داد. اندازهگیری کسر حباب میتواند منجر به بهبود طراحی، بهرهبرداری و نگهداری فرآیندهای صنعتی در صنایع نفت و گاز، پتروشیمی، راکتورهای شیمیایی، مبدلهای حرارتی، نیروگاههای زمین گرمایشی و غیره شود. در موارد زیادی حبابها بهصورت همگن در سیال مایع پخش میشوند که اندازهگیری کسر حباب را با خطای بالایی همراه میکند. در این کار تحقیقاتی برای اجتناب از خطای سیستماتیک نوسان در قرارگیری کسر یکسانی از حباب در مسیر پرتو گامای عبوری از لوله جریان از یک باریکه پهن گاما در تلفیق با یک آشکارساز صفحه تخت استفاده گردید. در ادامه در محیط شبیهسازی مونتکارلو با استفاده از محاسبه چگالی عددی حباب در حجمی ثابت و بهرهگیری از نمودار کالیبراسیون، کسر حباب برحسب چگالی عددی بهازای مقادیر مختلف شعاع حباب مقدار کسر حباب محاسبه گردید. پس از اعتبارسنجی کد با استفاده از مقایسه نتایج طیف تولیدی از کد با طیف نمونه مرجع یک تیوب اشعه ایکس، نمودار تغییرات چگالی عددی برحسب کسر حباب در شعاعهای مختلف گویای توانایی روش ارائهشده در این کار تحقیقاتی برای تفکیک مقادیر مختلف کسر حباب بهازای شعاعهای مختلف میباشد.
اسیدکاری سبب افزایش بهرهدهی چاههای نفت و گاز میشود اما طراحی نامناسب آن باعث تشکیل رسوب لجن اسیدی و آسیب سازندی جدی میگردد. در این پژوهش، پارامترهای سرعت اختلاط نفت و اسید (بهعنوان نماینده نرخ تزریق اسید به درون سازند)، نسبت اسید به کل سیستم (بهعنوان نماینده حجم تزریق اسید به درون سازند)، دما و خصوصیات نفت خام (گرانروی، شاخص ناپایداری کلوئیدی و میزان آسفالتین) بر پدیده تشکیل رسوب لجن اسیدی بررسی شده است. بدین منظور، از آزمایش سازگاری استاندارد RP-42 با اصلاحات کمک گرفته شده است. نمونههای نفت براساس روند تغییر خصوصیاتی شامل گرانروی، محتوی آسفالتین و شاخص ناپایداری کلوئیدی انتخاب شدند تا وابستگی مقدار لجن اسیدی تشکیل شده با نوع نفت بررسی گردد. همچنین، بهمنظور مطالعه دقیقتر تأثیر گرانروی نفت بر میزان تشکیل لجن اسیدی، تعدادی آزمایش با استفاده از نفت سنتزی انجام شد. بهجای انحلال آسفالتین در مخلوط تولوئن و هپتان، نفت سنتزی توسط رقیقسازی نفت خام با تولوئن و هپتان تهیه شده است بهطوری که شاخص ناپایداری کلوئیدی ثابت باقی بماند. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که سرعت اختلاط تأثیر محسوسی دارد و با افزایش آن از 500 تا rpm 1500، میزان رسوب لجن اسیدی در سه نمونه نفت خام A ،B و C که از نظر گرانروی، محتوی آسفالتین و شاخص ناپایداری کلوئیدی بهترتیب نزولی کدگذاری شدهاند، 1/2، 58/1 و 49/1 برابر افزایش یافته است. این مشاهدات میتواند ناشی از افزایش سطح تماس قطرات اسید و نفت باشد. با تغییر نسبت حجمی اسید از 2/0 تا 8/0 در نمونههای A ،B و C، تشکیل رسوب لجن بهترتیب بهمیزان 27/1، 37/2 و 3 برابر افزایش یافته است. افزایش دما از 30 تا C° 85 نیز رفتار مشابهی داشته و بهترتیب 7/2، 57/1 و 84/1 برابر میزان رسوب لجن افزایش یافته است. نفتهای مختلف، تمایل به تشکیل لجن متفاوتی را نشان دادند. نفت A در مقایسه با نفتهای B و C بهترتیب، 1/6 و 7/37 برابر رسوب لجن بیشتری تشکیل داده است که ناشی از بیشتر بودن شاخص ناپایداری کلوئیدی و مقدار آسفالتین آن بوده است. مقایسه نتایج نفت خام B و نفت سنتزی حاصل از آن نشان داد که کاهش گرانروی در نفت سنتزی سبب کاهش 68/1 برابر رسوب لجن شده است.
فرازآوری مصنوعی با گاز یکی از روشهای مرسوم برای بهبود تولید از چاههای نفت با تولید کم یا بدون تولید است. درفرازآوری با گاز، نرخ تزریق گاز باید بهینه گردد زیرا افزایش بیش از اندازه یا کاهش مقدار آن، میزان تولید نفت را کاهش میدهد. این نقطه بهینه در زمان تولید تغییر میکند و یک مسیر بهینه ایجاد میکند. همچنین تخصیص گاز در یک مرحله زمانی باعث تولید در چاههای مختلف شده و در نتیجه تولید فشار مخزن کاهش می یابد. این مسئله یعنی کاهش فشار مخزن میتواند بر تخصیص بهینه گاز در مرحله زمانی بعدی تأثیر بگذارد. در گذشته تحقیقات زیادی در زمینه بهینهسازی فرازآوری با گاز انجام شده است اما اکثر آنها از ابزار قدرتمند در یک مدل دینامیکی برای یافتن یک مسیر بهینه خوب استفاده نکردهاند. در این مقاله برای شبیهسازی میدان از نرمافزار IPM استفاده شد. سیال، مخزن، چاه، تجهیزات سرچاهی بهترتیب با نرمافزارهای پیوی تی پی، امبل، پراسپر و گپ شبیهسازی شدند. سپس برای ایجاد سیستم یکپارچه، همه بخشها با نرمافزار گپ بههم متصل شدند. درنهایت از بهینهسازی گپ که مدل دینامیکی را در نظر میگیرد برای یافتن مسیر بهینه نرخ گاز چاهها در فرازآوری مصنوعی استفاده شد. نتایج نشان داد که استفاده از بهینهسازی سیستم یکپارچه با محدودیت گاز در دسترس کمتر، دارای نقطه بهینه با تولید بالاتر است. دلیل این امر، در نظر گرفتن مدل دینامیک و تاثیر فشار مخزن بر نرخ تزریق گاز برای بهینهسازی توسط سیستم یکپارچه میباشد
در طول مدت بهرهبرداری از مخازن نفتی، معمولاً نواحی نزدیک به دیواره چاه به دلایل مختلفی همچون جابهجایی ذرات سازندی، تورم رس و موارد دیگر در معرض آسیبهای مختلف قرار گرفته و نرخ تولید/تزریق از آنها بهشدت کاهش مییابد. یکی از پرکاربردترین روشهای انگیزش چاه برای رفع این آسیبهای سازندی روش اسیدکاری است که در طی آن اسید و مواد شیمیایی ( افزایهها) به داخل سازند تزریق میشوند تا با انحلال سنگ در سازندهای کربناته تراوایی سازند را افزایش دهند. با این وجود، عدم بررسی آزمایشگاهی سازگاری سیالات تزریقی با سیالات سازندی در مرحله طراحی میتواند منجر به ایجاد آسیبهای القائی همچون تشکیل امولسیون اسید در نفت شود. آزمایشهای آزمایشگاهی که بهمنظور بررسی سازگاری سیالات مذکور و انتخاب سیالات تزریقی مناسب صورت میگیرند، زمانبر، پرهزینه و نیز از لحاظ ایمنی خطرناک میباشند. به همین منظور در این پژوهش سعی شدهاست تا نتایج اولیه آزمایشهای امولسیونی با استفاده از مدلهای مبتنی بر داده و در زمان کوتاهتر پیشبینی شوند. بنابراین دادههای مؤثر بر نتایج این آزمایشها، شامل متغیرهای نوع و غلظت اسید، افزایههای ضد امولسیون، ضد لخته، کاهنده کشش سطحی، کاهنده یون آهن و همچنین ویژگیهای ۱۳ نوع نفت از مخازن مختلف مانند گرانروی، چگالی و غلظت یون فریک، جمعآوری و بهعنوان ورودیهای یک مجموعه داده ثبت شدند. سپس مدلهای طبقهبندی نظارتشده شامل الگوریتم جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، پرسپترون چندلایه و تقویت گرادیان شدید جهت پیشبینی خروجی آزمایشهای ضد امولسیون برروی مجموعه داده جمعآوریشده اعمال شدند. با توجه به کمبود دادههای آزمایشگاهی از تکنیک آماری بیش نمونهگیری مصنوعی به منظور تولید نمونه داده مصنوعی و بهبود عملکرد مدلهای هوش مصنوعی استفاده گردید. براساس نتایج بهدست آمده، روش تقویت گرادیان شدید با پنج تخمینگر بهترتیب با مقادیر کوهن-کاپای 79/0 و 523/0 برای مجموعه دادههای آموزش و آزمایش بهترین عمکرد را داشته است.
استخراج نفت و گاز از مخازن هیدروکربوری زیرزمینی معمولا با تولید آب همراه است. با افزایش عمر مخزن، تولید آب همراه و همچنین مشکلات مربوط به آن مانند از دسترفتن بخش اعظمی از ذخیره هیدروکربور، کاهش تولید نفت، افزایش هزینههای تولید، آسیبدیدگیهای سازندی و ... نیز افزایش مییابد؛ تاجاییکه میتوان تولید آب همراه را بهعنوان یکی از بزرگترین چالشها در میادین بالغ قلمداد نمود. در این پژوهش بهمنظور بهکارگیری فنآوری مناسب کنترل آب تولیدی در یکی از میادین نفتی جنوب ایران، تلاش شده است پیش از انجام مطالعات آزمایشگاهی، شبیهسازی و عملیات پایلوت میدانی، با شناخت اولیه مخزن و منشأ تولید آب همراه، فنآوریها با اتخاذ رویکردی جامع، شناسایی، ارزیابی و اولویتبندی گردند. بدینترتیب پیش از تمرکز بر جزئیات فنی، معیارهای فنی، اقتصادی، زیستمحیطی، سیاسی/ اجتماعی، بازار، ظرفیتهای فنی و اثرات ورود فنآوری جدید به زیستبوم صنعتی موجود و تعامل فنآوری جدید با سایر اجزای صنعت نیز بهعنوان یک جزء حیاتی در فرآیند توسعه فنآوری بهصورت روشمند در نظر گرفته شده است. ارزیابی فنآوری با چنین دیدگاه کلانی، به فرآیند تدوین استراتژی فنآوری سازمان نیز کمک شایانی مینماید. از اینرو با رویکرد حذف و یا کاهش آب تولیدی، ضمن مروری بر تجارب جهانی، شانزده فنآوری در دو دسته فنآوریهای مسدودسازی شیمیایی و مکانیکی شناسایی شدند. معیارهای جذابیت فنآوری (پانزده معیار) از یکسو و از سوی دیگر معیارهای ارزیابی میزان توانمندی شرکت در بهکارگیری فنآوریها (شش معیار) با استفاده از ادبیات مدیریت فنآوری و نظرات خبرگان شناسایی، بومیسازی و وزندهی شدند. با استفاده از پرسشنامه، دادههای مربوط به ارزیابی هریک از فنآوریها از منظر هریک از معیارها جمعآوری و موقعیت فنآوری در ماتریس جذابیت- توانمندی مشخص شد؛ «مسدود کنندههای مکانیکی (پلاگ سیمانی، پلاگ فلزی و....)»، «راندن آستری و مسدودسازی مشبکها»، «حفاری حفره کنارگذر»، «وصله لوله جداری»، «توپک دوپا»، «حفر چاه افقی» و «ژل پلیمر» درقالب سبد فنآوریهای اولویتدار برای سازمان تعیین و بهعنوان گزینههایی جهت مطالعات تفصیلی آتی پیشنهاد گردیدند.
یکی از چالشهای مهم در مطالعات ازدیاد برداشت نفت، کنترل و انحراف مسیر سیال تزریقی به سمت مناطق هدفی است که نفت باقیمانده بیشتری را دارند. یکی از روشهای مناسب برای اینکار، استفاده از فوم است که میتواند سبب ارتقای عملکرد جریان سیال تزریقی شود. با این حال جهت بهینه کردن عملکرد فوم لازم است که رفتار آن در مقیاس حفرات بررسی شود تا ساز و کارهای دخیل در فرآیند انحراف سیال تبیین شوند. در این راستا الگویی از محیط متخلخل طراحی شد که شامل دو لایه با تراوایی مختلف و با شرایط وجود ارتباط سیالی بین لایهها بود. در این مطالعه از عامل فومساز سدیم دودسیلسولفات و شرایط شوری ppm 35000 کلریدسدیم استفاده شد. در انجام آزمایشها، ابتداً میکرومدل اشباع از نفت تحت تزریق آب قرار گرفت، سپس عملکرد فوم در قالب تزریق همزمان گاز و عامل فومساز بررسی شد. نتایج نشان داد که در طول تزریق گاز بواسطه تحرکپذیری بالای سیال تزریقی و عدم ایجاد افت فشار اضافی جهت انحراف سیال، تولید نفت عملاً از لایة پرتراوا صورت گرفته و لایه کمتراوا مشارکت پایینی در تولید نفت داشت. اما فوم کردن گاز تزریقی سبب افزایش ویسکوزیته فاز گازی و بهبود بازده جاروبی در سیستم دو لایه ناهمگن شد، بهگونهای که انحراف سیال تزریقی از لایه پرتراوا به کمتراوا اتفاق افتاد. مطابق نتایج حاصله، انحراف سیال توسط فوم منجر به افزایش تولید نفت باقیمانده از لایه کمتراوا شده و بازده تولید را از 9% به 85% افزایش داد. اثربخشی فوم در محیط متخلخل ناهمگن لایهای و متعاقباً افزایش تولید نفت باقیمانده در قالب رخدادهای جریان متقاطع ویسکوز، انحراف سیال تزریقی از نواحی پرتراوا به کمتراوا و نیز ارتقای عملکرد جبهه جابهجایی گاز توصیف شدند. نتایج حاصل از این مطالعه بیانگر پتانسیل مطلوب فوم بهعنوان یک عامل انحراف سیال جهت کنترل تحرکپذیری سیال تزریقی در یک سیستم ناهمگن لایهای میباشد.
باتوجه به مسمومیت بالای ترکیب نفت سفید در انسان و موجودات زنده، بنابراین در این پروژه تخریب نفت سفید موجود در آب در حضور نانوکاتالیزور زیرکونیوم اکسید در شرایط مختلف بررسی شد. نفت سفیدی که در این تحقیق استفاده شد دارای ترکیبات آلیفاتیکی است که تعداد کربنهای آنها بین 6-22 میباشد. شناسایی هیدروکربنهای موجود در این نمونه بهروش کروماتوگرافی گازی و با مقایسه با نتایج تست ASTMD2163 شناسایی شد. بررسی تخریب نفت سفید در حضور نانو کاتالیزور زیرکونیم اکسید توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی، ویسکومتر، دانسیتهمتر.و pH متر اندازهگیری شد. در این پروژه دادههای مربوط به ویسکوزیته کینماتیک و ویسکوزیته دینامیک اندازهگیری شد. تغییرات pH اندازهگیری شده در آب نشان میدهد که تخریب نفت سفید باعث ایجاد گاز دیاکسید کربن میشود زیرا pH<7 میباشد. در این مطالعه میزان تغییرات ایجاد شده در برشهای هیدروکربنی توسط روش کروماتوگرافی گازی بررسی شد. براساس نتایج بهدست آمده سازوکاری برای تخریب نفت سفید که از مسیر تولید رادیکال هیدروکسی انجام میشود گزارش شد.
