فناوری نانو وصنعت نفت وگاز (2)

قسمت اول

صنعت نفت و گاز در ایران قدمت زیادی دارد و با بهره مندى از این منابع عظیم توانسته است، جایگاه ویژه اى  را براى کشور به وجود آورد. تلاش براى  دستیابى به فناوری و بهبود وضعیت موجود در این صنایع امرى است که بایدبه آن توجهى ویژه کرد. به همین دلیل، صنایع نفت، گاز و پتروشیمى نیز کمابیش از دایره نفوذ فناوری نانو دور نمانده و فناوری نانو در این محدوده نیز وارد شده است.

کاربرد فناوری نانو در بهره برداری از چاه ها

عملیات بهره برداری از چاه ها، شامل کلیه فعالیتهایى است که منجر به تولید، حفظ و افزایش آن می شود. در این مورد می توان به انجام آزمایشهای مورد نیاز چاه ها و عملیات بهبود چا ه هامانند )اسیدکاری، مشبک کاری، مسدودسازی، مانیتور نمودن وضعیت فشار و دبی) اشاره کرد. فناور ی نانو می تواند نقش بسیار حیاتی را در هر کدام از این بخشها ایفا کند. عمده این نقش، تغییر در ساختار ابزار و مواد مورد استفاده در این عملیات است . به طور یقین، استفاده از فنآوری نانو می تواند موجب تسهیل و تسریع عملیات و در نهایت منجر به افزایش تولید از چاه ها شود.

از کاربردهای فناور ی نانو در بهره برداری از چاه ها می توان به موارد ذیر اشاره کرد.

کاربرد درپایش وضعیت چاهها

یکی از عملیات مهم در بهر ه برداری از چا ه ها ثبت اطلاعات دقیق از وضعیت چا ه ها از قبیل فشار، دما و دبی در سرچاه و یا در ته چاه است. اطمینان از صحت عملکرد  وسایل انداز ه گیری اهمیت ویژ های دارد.

محققان در آزمایشگاه فوتونیک دانشگاه  ویرجینیا، در حال توسعه ى انواع خاصی از حسگرهای قابل اعتماد و ارزان، از فیبرهای نوری براى اندازه گیری فشار، دما، جریان نفت و امواج آکوستیک در چا ه ها هستند. این حسگرها به علت مزایایی نظیر انداز ه ى کوچک، ایمنی در قبال تداخل الکترومغناطیسی، قابلیت کارآیی در فشار و دمای بالا و محیط های دشوار، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. از همه مهمتر این که، امکان جایگزینی و تعویض این حسگرها بدون دخالت در فرآیند تولید نفت و با هزینه ى مناسب فراهم میشود. در حال حاضر عمل جایگزینی و تعویض حسگرهای قدیمی در چا ههای نفت هزینه هاى هنگفتى در پی دارد. حسگرهای جدید از نظر تولید، بسیار مقرون به صرفه بوده و انداز ه گیر یهای دقیق تری را انجام می دهند. انتظار می رود که فناوری این حسگرها تولید نفت را با ارایه انداز ه گیری های دقیق و قابل اعتماد و کاهش ریسکهای همراه با اکتشاف و حفاری نفت بهبود بخشد.

هم چنین حسگرهای مذکور به علت توانایى کاربرد در موارد ویژه نظیر استخراج دریایی و افقی نفت جایی که به کاربستن حسگرهای قدیمی در چنین شرایطی بسیار مشکل می باشد از توجه خاصی برخوردارند.

کاربرد در عملیات مشبک کاری

قسمت عمده تکمیل یک چاه، مشبک کردن لایه تولیدی آن در صورت نیاز  است. این عمل، یعنی برقرار کردن ارتباط بین لایه تولیدی و داخل چاه، با سوراخ کردن جداره پوششی  چا ه صورت می پذیرد. امروزه به دو صورت جداره پوششی را مشبک میکنند: یکی توسط گلوله های خاصى که با یک روش مشخص از داخل چاه به سمت دیواره فلزی آن(در عمق مورد نظر( پرتاب می شود و دیگری به وسیله ى شهاب فلزی که با استفاده از باروت به وجود می آید. طرز عمل هر دو تقریباً مشابه است و فقط نوع گلوله ها متفاوت است. امروزه عملیات شهاب فلزی معمول است که در آن از دو فلز با جنس های متفاوت و مواد منفجره)برای تولید نیروی کافی(بهره گرفته مى شود.

انجام عملیات مشبک کاری به نوع مواد منفجره، جنس گلوله، نوع سنگ و ... بستگی دارد. با مشبک کاری، لوله ى جداری یا آستری و سیمان پشت آن و نیز بخشی از لایه ى مربوط به آن سوراخ می شوند. سپس نفت یا گاز از طریق سورا خهای ایجاد  شده به درون چاه راه پیدا می کند.

پیشرفتهای اخیر در زمینه مهندسی سطح با استفاده از پوشش های هوشمند و فناور یهای پوشش دهی، اصطکاک و سایش را در تما س های سطحی، بهتر کنترل مى کند. پوششهاب به علت جذب سولفورها و فسفرها ویسکوزیته را کاهش داده و خاصیت روانروی را در سیال تقویت مى کنند.

در سا لهای اخیر گونه ای از پوشش های نانو ساختار تولید شده که از فازهای فلزی  و سرامیکی تشکیل شده اند. پوششهاى مذکور به علت دارا بودن ساختار نانو و یکنواختى یکسان آنها در طول پوشش، داراى قابلیت چندکارگى نیز هستند.  این پوششها علاوه بر سختی بالا، ضریب اصطکاک پایین، خواص هدایت الکتریکی یا حرارتی زیادی دارند.

کاربرد در عملیات سیما ن کاری

سیما ن کاری دقیق لوله های جداری در عملیات حفاری از اهمیت ویژ ه ای برخوردار است، به طور یکه اگر کیفیت سیما ن بندی پایین باشد، مشکلات عدید ه ای در زمان تولید از چاه به وجود خواهد آمد. لوله‌های جداری توسط سیمان به جداره چاه می‌چسبند و محکم می‌شوند. در این فرآیند ابتدا لوله‌های جداری به یکدیگر وصل می‌شوند و تا انتهای چاه رانده می‌شود. سپس سیمان از ته چاه به پشت لوله‌های جداری (فضای بین لوله‌های جداری و دهانه چاه) پمپ می‌شود و تا سطح زمین بالای می آید.نوع سیما نهای مورد استفاده  عملیات سیما نکاری به نوع عملیات و وضعیت چاه و لایه ها بستگی دارد. سیمان باید خواصی مانندگیرش، پمپ شوندگی، ویسکوزیته مناسب و سختی نهایی قابل کنترلی را داشته باشد. خصوصیات مذکور را مى توان با استفاده از نانوافزودنیها تأمین کرد.   نانوذرات با اضافه شدن به سیمان به خاطر خواص میا ن کوانتومی و توده مواد، باعث به وجود آمدن کیفیت مناسب آن می شوند. یکی از خصوصیات بارز این ذرات آن است که پس از اضافه شدن، تمام مخلوط یکسان شده و به تبع آن باعث یکنواختى خواص سیمان می شود.

ازدیاد برداشت نفت با استفاده از فناوری نانو

روند اکتشاف حوزه‌های نفتی در حال کاهش است و بسیاری از مخازن نفتی نیز در انتهای بازه تولید خود قرار دارند. اهمیت اصلاح و بهبود روش‌های ازدیاد برداشت از این روست که در بسیاری از مخازن نفتی دنیا حدود دو سوم از نفت مخزن درون آن و بدون استفاده باقی می‌ماند و به کمک روش‌های مرسوم نمی‌توان آن را برداشت کرد حضور فناوری نانو در این بخش می‌تواند به افزایش بازدهی مخازن انرژی کمک شایانی نماید.

پوشش‌های مایع نانوساختار به عنوان عایق حرارت و ضدخوردگی

خصوصیت ویژه این محصول، مایع بودن آن است که امکان استفاده از آن را بر روی سطوح فلزی و غیر فلزی توسط پیستوله، برس و رول‌های نقاشی فراهم می‌کند. همچنین در اندازه نانو بودن ذرات این پوشش‌ها باعث می‌شود که بیشترین نفوذ در حفره‌های سطحی، که عملیات پوشش دهی بر روی آن انجام می‌شوند، را ایجاد کنند و چون ابعاد ذرات این پوشش‌ها در حد میلی میکرون است، هم از فضا و هم از مواد به میزان صحیحی استفاده می‌شد. علاوه بر این، تراکم این لایه‌های نازک به حدی است که میزان تخلخل در آن بسیار کم بوده و عواملی که سبب خوردگی می‌شوند، نیز نمی‌توانند در این لایه‌ها نفوذ کنند. ضمناً چسبندگی این نوع پوشش به ماده هدف بسیار مناسب بوده و استحکام پوشش بسیار بالا است و همچنین به دلیل توزیع یکنواخت پوشش، پراکنش لایه نازک اختلاف پتانسیل را از بین برده و نیروی محرکه برای شروع خوردگی را از بین می‌برد.

  ادامه دارد...

منبع: petrolman.blogsky-nano-daneshmand-ripi-iee-spe-nanotech- ngoilgas