دانلود پایان نامه مهندسی نفت
بررسی بهره گیری و استفاده فناوری نانو در صنایع نفت،گاز و پتروشیمی
چکیده:
هنگامی که ریچارد اسملی ( Richard Smally ) برندة جایزة نوبل، بالک مینسترفلورسنس را در سال ۱۹۸۵ در دانشگاه رایس کشف نمود، انتظار اندکی داشت که تحقیق او بتواند صنعت نفت را متأثر سازد. سازمان انرژی آمریکا ( DOE ) سرمایهگذاری خود را در قسمت فناوری نانو با ۶۲ درصد افزایش داد تا مطالعات لازم در زمینة موادی با نامهای بالکیبالها ( Bulky Balls ) و
بالکیتیوبها ( Bulky Tubes ) استوانههای کربنی که دارای قطر متر میباشند صورت گیرد. نانولولههای کربنی با وزنی در حدود وزن فولاد، صد برابر مستحکم تر از آن بوده، دارای رسانش الکتریکی معادل با مس و رسانی گرمایی هم ارز با الماس میباشند. نانوفیلترها میتوانند به جداسازی مواد در میدانهای نفتی کمک کنند و کاتالیستهای نانو میتوانند تأثیر چندین میلیارد دلاری در فرآیند پالایش بهدنبال داشته باشند. از سایر مزایای نانولولههای کربنی میتوان به کاربرد آنها در تکنولوژی اطلاعات ( IT ) نظیر ساخت پوششهای مقاوم در مقابل تداخلهای الکترومغناطیسی، صفحههای نمایش مسطح، مواد مرکب جدید و تجهیزات الکترونیکی با کارآیی زیاد اشاره نمود.
بسیاری از محققان و سیاستمداران جهان معتقدند که علم نانو میتواند تحولات اساسی در صنعت جهانی ایجاد نماید صنعت نفت نیز از پیشرفت این تکنولوژی بهرهمند خواهد گشت. علم نانو میتواند به بهبود تولید نفت و گاز با تسهیل جدایش نفت وگاز در داخل مخزن کمک نماید. این کار با درک بهتر فرآیندها در سطوح مولکولی امکانپذیر میباشد. با توجه به اینکه نانو مربوط به ابعادی در حدود متر میباشد، نانوتکنولوژی به مفهوم ساخت مواد و ساختارهای جدید توسط مولکولها و اتمها در این مقیاس میباشد. خوشبختانه کاربردهای عملی نانو در صنعت نفت جایگاه ویژهای دارند. نانوتکنولوژی دیدگاههای جدید جهت استخراج بهبودیافتة نفت فراهم کرده است. این تکنولوژی به جدایش موثرتر نفت و آب کمک میکند . با افزودن موادی در مقیاس نانو به مخزن میتوان نفت بیشتری آزاد نمود. همچنین میتوان با گسترش تکنیکهای اندازهگیری توسط سنسورهای کوچک، اطلاعات بهتری دربارة مخزن بدست آورد.
صنعت نفت تقریباً در تمام فرآیندها احتیاج به موادی مستحکم و مطمئن دارد. با ساخت موادی در مقیاس نانو میتوان تجهیزاتی سبکتر، مقاومتر و محکمتر از محصولات امروزی تولید نمود. شرکت نانوتکنولوژی GP در هنگکنگ یکی از پیشگامان توسعة کربید سیلیکون، یک پودر سرامیکی در ابعاد نانو میباشد. با استفاده از این پودرها میتوان مواد بسیار سختی تولید نمود. این شرکت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقیق بر روی سایر مواد مرکب میباشد و معتقد است که میتوان با نانوکریستالها تجهیزات حفاری بادوامتر و مستحکمتری تولید کرد. همچنین متخصصان این شرکت یک سیال جدید حاوی ذرات و نانوپودرهای بسیار ریز تولید نمودهاند که بهطور قابل توجهی سرعت حفاری را بهبود میبخشد. این مخلوط آسیبهای وارده به دیوارة مخزن در چاه را حذف نموده و قابلیت استخراج نفت را افزایش میبخشد.
فناوری نانو این ظرفیت و پتانسیل را دارد که تغییرات متحول کننده‌ای را در حوزه‌های مختلف نفت و گاز نظیر اکتشاف، حفاری،ازدیاد برداشت و پالایش و پخش، به وجود آورد. به کمک مواد نانوساختار میتوان تجهیزات سبکتر، دقیق‌تر، مطمئن‌تر و بادوام تر را که در صنایع نفت و گاز کاربرد دارند، تولید کرد و به کار گرفت.
کلمات کلیدی:
نانوفناوری
مخازن نفت و گاز
کاربرد نانوفناوری در صنعت نفت و گاز
فهرست مطالب
فصل1 : کاربرد نانوفناوری در اکتشاف نفت و گاز
کاربرد نانوفناوری در اکتشاف نفت و گاز1
چکیده1
1-مقدمه2
روش های سطحی [1]2
1-2-روش های ثقل سنجی و مغناطیسی سنجی[1]3
1-3-مطالعه لرزه نگاری (seismic) از [2و1]3
1-4-ژئوشیمی آلی (organic Geochemistry) از [1]4
1-5-حفر چاه های اکتشافی [1]4
2-کاربرد نانوفناوری در اکتشاف مخازن نفتی و گازی5
کاربرد نانومواد در زمینه اکتشاف سیالات هیدروکربنی را می توان اینگونه در نظر گرفت [3]:5
2-1- کاربرد نانوفناوری در روش مغناطیس سنجی [5]5
شکل 1- تاثیرات شیء مدفون در داخل زمین بر روی میدان مغناطیسی [5]6
شکل 2- استفاده از ژئوفون ها در لرزه نگاری [8]9
2-2-2-کاربرد نانوحسگرها در نمودارگیری دقیق تر از چاه10
بحث و نتیجه گیری:11
فصل2 : کاربرد نانوفناوری در مدیریت مخازن نفت و گاز
کاربرد نانوفناوری در مدیریت مخازن نفت و گاز13
چکیده:13
مقدمه14
کاربرد نانوفناوری در مدیریت مخازن نفت و گاز15
کنترل شن و ذرات15
استفاده از نانوذرات و نانوسیالات16
شکل1- بستر پوشش داده شده با نانوذرات، قبل از عبور جریان ذرات ریز سازندی (الف) و پس از عبور جریان ذرات ریز سازندی (ب)[4]17
شکل 2- دانه های شیشه ای پوشیده شده با نانوذرات اکسید منیزیم قبل (الف) و پس از عبور ذرات ریز(ب) [7]19
نانوغشاها19
2-1-3- فیبر- رزین ها20
2-2- پایش وضعیت چاه ها21
2-2-1- نانوحسگرها21
بحث و نتیجه گیری23
فصل3 : کاربرد نانوفناوری در تولید مواد و تجهیزات با خواص فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی و حرارتی بهبود یافته
کاربرد نانوفناوری در تولید مواد و تجهیزات با خواص فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی و حرارتی بهبود یافته26
چکیده:26
1-مقدمه27
2- استفاده از نانوفناوری در تولید موادی با خواص بهبود یافته مکانیکی، شیمیائی، حرارتی و غیره؛ قابل استفاده در صنایع بالادستی نفت و گاز28
2-1- پوشش های نانوکامپوزیتی28
شکل 1- تصویر میکروسکوپ الکترون عبوری (TEM) از نانولایه های Ti/Cو [2]29
شکل 2- تصویر میکروسکوپ الکترون عبوری (TEM) از فیلم نانوکامپوزیتی W/C:H و[2]30
2-2- نانوروان کننده ها31
2-3- نانوکامپوزیت ها32
شکل 3- تصویر میکروسکوپ الکترون روبشی (SEM) نانوکامپوزیت الماس/ تنگستن کربید [7]34
2-4- نانوذرات34
بحث و نتیجه گیری:36
فصل4 : کاربرد نانوفناوری در بهبود سیمان و سیال حفاری
کاربرد نانوفناوری در بهبود سیمان و سیال حفاری39
چکیده:39
1-مقدمه40
شکل 1- شمای کلی چاه در حین عملیات حفاری و سیمانکاری [2]41
2- کاربرد نانوفناوری در بهبود سیال حفاری و سیمانکاری چاه43
2-1- استفاده از نانوذرات و نانو سیال در بهبود خواص سیال حفاری43
مزایای استفاده از NEDF را می توان در چندین مورد برشمرد:43
2-1-1-هزینه [1]44
2-1-2-فنی [1]44
2-1-3-رفع مشکل چسبندگی لوله ها (pipe sticking) [1]44
2-1-4-رفع مشکل هرزروی گل حفاری (lost circulation) [1]44
2-1-5-رفع مشکل فرسایش دیواره چاه [1]45
2-1-6-کاهش نیروی کشش و گشتاور درون چاه [1]45
2-1-7-پایداری حرارتی [1]46
دو نوع سیال حفاری متفاوت مورد بررسی قرار گرفته اند:46
1) سیالاتی بر پایه ذرات هیبریدی که در آنها نانوذرات مغناطیسی در فضاهای بین لایه ای ذرات بنتونیت قرار گرفته اند.46
2) سیالاتی بر پایه مخلوط های ساده نانوذرات و ذرات بنتونیت46
2-3- استفاده از نانوذرات در بهبود خواص سیمان47
2- یک ترکیب خاص از نانو-افزایه های بکار رفته جهت بهبود خواص سیمان در عملیات سیمانکاری چاه [6]50
استفاده از نانوذرات در بهبود خواص سیال جدا کننده (spacer) و[2]50
بحث و نتیجه گیری:51
فصل5 : کاربرد نانوفناوری در مشبک کاری چاه
کاربرد نانوفناوری در تولید و استخراج نفت و گاز54
چکیده:54
1-مقدمه54
کاربرد فناوری نانو در بهبود فرآیند تولید و استخراج چاه های نفتی و گازی:55
2-1- استفاده از نانوغشاها55
شکل 1- انواع غشاء [1]56
2-2- استفاده از نانوژل ها57
2-3- استفاده از نانوذرات58
2-4- استفاده از نانوسورفکتانت ها59
شکل 2 - انواع سورفکتانت بر اساس نوع دم [9]60
بحث و نتیجه گیری:62
فصل6 : کاربرد نانوفناوری در تولید و استخراج نفت و گاز
کاربرد نانوفناوری در ازدیاد برداشت نفت و گاز65
چکیده65
1- مقدمه65
2- مراحل بهره وری و تولید از مخازن هیدروکربوری67
شکل 1- ذخیره شدن نفت و گاز درون مخزن [2]67
شکل 2- مراحل تولید و بهره برداری از مخزن [EOR] و [3]69
2-1- روش های کلی ازدیاد برداشت [1]69
2-1-1- ازدیاد برداشت حرارتی69
2-1-2- ازدیاد برداشت با استفاده از تزریق گاز69
2-1-3- ازدیاد برداشت با استفاده از تزریق مواد شیمیائی69
2-2- ازدیاد برداشت با استفاده از نانومواد70
2-2-1- ازدیاد برداشت با استفاده از نانوسیالات70
2-2-2- ازدیاد برداشت با استفاده از نانوذرات71
2-2-3- ازدیاد برداشت با استفاده از نانوسورفکتانت ها72
شکل3- انواع سورفکتانت بر اساس نوع دم [7]73
2-2-4- ازدیاد برداشت با استفاده از هیدروژل های نانوکامپوزیتی74
بحث و نتیجه گیری:75
فصل7 : کاربرد نانوفناوری در ازدیاد برداشت نفت و گاز
کاربرد نانوفناوری در مشبک کاری چاه77
چکیده:78
1-مقدمه78
شکل 1- نمائی از چاه در حال مشبک کاری [1]79
1-1- انواع مشبک کننده ها80
1-1-1- گلوله های مشبک کننده80
1-1-3- شهاب فلزی (جت) مشبک کننده80
شکل 2- اجزای اساسی یک خرج گود [1]81
1-1-3-1- ساختار خرج گود (shaped charge)81
شکل 3- تشکیل جت در زمان های مختلف و فرایند مشبک کاری [2,1]83
2- کاربرد نانوفناوری در زمینه مشبک کاری چاه83
2-1- استفاده از نانومواد83
2-2-1- انواع نانوپوشش ها [4]84
2-2-1-1- پوشش های نانوکامپوزیتی [4]84
2-2-1-2- استفاده از نانوکامپوزیت ها در ساختار تفنگ مشبک کننده [5]85
2-3- استفاده از مواد نانوساختار86
2-3-1- استفاده از مواد نانوساختار در ماده آستری خرج گود [8-6]86
بحث و نتیجه گیری:88
فصل8 : کاربرد نانوفناوری در حفظ محیط زیست در فعالیت های صنایع بالا دستی نفت و گاز
کاربرد نانوفناوری در حفظ محیط زیست در فعالیت های صنایع بالا دستی نفت و گاز89
چکیده:90
1-مقدمه90
2- کاربرد نانوفناوری به منظور حفظ محیط زیست در فعالیت های صنایع بالا دستی نفت و گاز92
2-1- بهبود سیمان حفاری92
2-1-1- نانوسیلیکا92
2-2-1- گرافن93
شکل 1- سیال حفاری دارای صفحات گرافن در حین عملیات حفاری (الف) و در حین عملیات برداشت (ب) [8]95
2-2-2- نانوذرات اکسید روی95
شکل 2- تصویر میکروسکوپ الکترون عبوری (TEM) از نانوذرات اکسید روی [9]97
2-2-3- افزایه های پلیمری نانومتری97
بحث و نتیجه گیری:98
منابـــــع :99
دانلود طرح توجیهی پوشال کولر