فهرست مطالب

پژوهش نفت - پیاپی 131 (مهر و آبان 1402)

مجله پژوهش نفت
پیاپی 131 (مهر و آبان 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/10/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مهران کرمی، بهنام صدائی*، علی نخعی صفحات 3-24
    در سال های اخیر، تزریق آب هوشمند به عنوان یک روش اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای افزایش ضریب بازیافت نفت مورد توجه مهندسین صنعت قرار گرفته است. از طرفی پدیده های مهاجرت و تورم رس های موجود در سنگ مخزن در اثر کاهش شوری و تغییر محیط یونی، باعث تغییرات قابل توجه نفوذپذیری مخازن ماسه سنگی/ کربناته می شود، که عامل آسیب سازند معرفی می گردد. در این مطالعه ابتدا، آزمایشات استاتیک برای تعیین میزان و نوع خاک رس با استفاد از آزمایشات XRD و SEM برروی نمونه مغزه سنگ و آزمایشات تورم سنج برای مطالعه اثر مایعات مختلف بر تورم رس های مورد شناسایی (کایولینیت و اسمکتیت) انجام شد. با استفاده از نتایج آزمایشات تورم سنج برای آزمایش های میکرومدل و سیلاب زنی به ترتیب سیالات تزریقی آب سازند،آب دریا،آب سازند 40 بار رقیق، آب دریا 20 بار رقیق، نانوسیالات و ترکیب آب دریا 20 بار رقیق و 1% زیرکنیوم اکسی کلراید طراحی و انتخاب شدند. سپس آزمایشات مدل دینامیک جدید در دو محیط رسی میکرومدل و سیلاب زنی ساخته شده مطابق مشخصات سنگ مخزن واقعی طراحی و انجام شد. در این تحقیق شاخص آسیب سازند برای بیان تاثیر هم زمان یا مجزای تورم و مهاجرت رس های تورمی و غیرتورمی مطابق شواهد مشاهده ای تغییرات نفوذپذیری در میکرو مدل به همراه تفسیر و مقایسه محاسبات کمیتی آزمایشات سیلاب زنی در فعل و انفعالات آب نمک/خاک رس ارایه شد. نتیجه مشترک این آزمایشات نشان دادکه کاهش تدریجی شوری آب سازند و اولویت تزریق سیال کنترلی تورم در ترکیب سیال تزریقی با اثر مکانیسم هم زمان تورم و مهاجرت رس ها در میکرومدل سبب 5 تا 10% کاهش شاخص آسیب می گردد. همچنین، حذف سیال کنترل مهاجرت با الویت تزریق سیال کنترل تورم در ترکیب سیال تزریقی برای هر دو تراکم 5 و 10% مخلوط رس ها با اثر مکانیسم هم زمان تورم و مهاجرت رس ها در نمونه سنگ مخزن سبب 10 تا 20% کاهش آسیب شاخص سازند می گردد. درضمن، ترکیب 1% زیرکونیوم اکسی کلرید در آب دریای 20 بار رقیق به عنوان سیال تزریقی مناسب کنترل تورم معرفی می گردد. با این دست آورد در الگوی تزریق آب هوشمند به عنوان یک روش ازدیاد برداشت که در صنعت نفت مورد توجه می باشد با حذف یا کنترل آسیب سازند به دلیل حضور سیال ناسازگار با ماهیت سنگ مخزن حداکثر ضریب برداشت حاصل خواهد شد.
    کلیدواژگان: تورم، مهاجرت رس ها، آب هوشمند، آسیب سازند، نفوذپذیری
  • محمدعلی بابانژادی سرخاب، محمد نجفی*، علی اصغر حمیدی، فرزین صادق وندی صفحات 25-41
    فن آوری اسفریپول تحت لیسانس شرکت LyondellBasell یکی از پرکاربردترین فن آوری های دنیا جهت تولید پلی پروپیلن است. در این فرآیند از یک راکتور حلقوی جهت پیش پلیمریزاسیون و دو راکتور حلقوی جهت پلیمریزاسیون در فاز مایع جهت تولید هموپلیمر و رندم کوپولیمر و یک راکتور فاز گاز جهت تولید کوپولیمر ضربه پذیر استفاده می شود. هر کدام از راکتورهای پلیمریزاسیون از 4 پایه و 4 اتصال تشکیل شده است. هندسه راکتور و پمپ مورد استفاده به اختلاط بهتر مواد، بهبود انتقال جرم و انتقال حرارت کمک می کند. هندسه راکتور به گونه ای است که استفاده از راکتورهای ایده آل به تنهایی موجب ایجاد خطا در نتایج شبیه سازی می شود به همین علت در این پژوهش سعی شده است با ترکیب راکتورهای ایده آل موجود در نرم افزار Aspen Plus.v11، دقیق ترین نتایج به دست آید. در بخش دیگری از پژوهش، اثر متانول به عنوان سم کاتالیست بر میزان تولید و میانگین عددی درجه پلیمریزاسیون بررسی شده است. نتایج به دست آمده از طریق مقایسه با داده های شرکت صاحب فن آوری یا داده های موجود در مقالات دیگر محققان، اعتبار سنجی شده اند.
    کلیدواژگان: پلی پروپیلن، راکتور حلقوی، فن آوری اسفریپول، زیگلرناتا، Aspen Plus
  • نازنین عبدی، محمد سمیع پور گیری، علیمراد رشیدی*، اشکان ذوالریاستین صفحات 42-54
    مبدل های حرارتی صفحه ای به دلیل بالا بودن ضریب انتقال حرارت، به طور گسترده در صنعت مورد استفاده می باشند. در این تحقیق، مطالعات تجربی برروی صفحات شیاردار که به دلیل شیارهای روی سطح آن، میزان سطح انتقال حرارت و آشفتگی جریان بالاتری دارند، صورت گرفته است. نانوفین های دندریتی روی صفحات مسی در یک میکروکانال مبدل حرارتی سنتز و بررسی اثر رفتار بر ضریب انتقال حرارت صورت گرفت. سنتز نانوفین های دندریتی با استفاده از یک سلول شیشه ای استاندارد دو الکترودی با الکترود گرافیت به عنوان الکترود مرجع برروی شش صفحه شیاردار مسی به ابعاد cm 6/4 در cm 6/4 در یک میکروکانال مبدل حرارتی صفحه ای به روش رسوب نشانی الکتریکی انجام شد. نانوفین های مسی دندریتی پوشش داده شده برروی صفحات شیاردار از محلول الکترولیت متشکل از (CuSO4 (0.6M و (H2SO4 (0.4Mبا شدت جریان A/cm2 2/1 تا A/cm2 8/4 در مدت زمان s 300 رسوب نشانی شدند. مشخصه یابی سطح پوشش داده شده با روش میکروسکوپ الکترونی روبشی FESEM، و میزان چسبندگی این پوشش به سطح با روش طیف سنج جذب اتمی AAS، مورد بررسی قرار گرفت. میکروکانال مربوطه با امکان ورود دو سیال سرد و گرم، در یک سیستم با قابلیت بررسی میزان بهبود ضریب انتقال حرارت با اعمال پوشش های نانوفین های مسی نصب شد. در این سیستم آب به عنوان سیال چرخشی با دو ورودی به صورت گرم و سرد و دو خروجی به صورت گرم و سرد به صورت متقابل در میکروکانال انتخاب شد. دمای ورودی آب سرد C° 7 و دمای ورودی آب گرم در آزمایش های جداگانه برابر 45، 50 و C° 55 تنظیم شدند. ضریب انتقال حرارت در دو مرحله پیش از پوشش نانوفین های مسی و پس از اعمال پوشش اندازه گیری شد. اختلاف دمای اندازه گیری شده از C° 9/1 تا C° 8/4 اندازه گیری شد و افزایش ضریب انتقال حرارتی بین 40 تا 62% را نشان داد.
    کلیدواژگان: مبدل های حرارتی صفحه ای، ضریب انتقال حرارت، رسوب نشانی الکتریکی، اصلاح سطح، نانوفین های دندریتی
  • پریسا بهنود، محمدرضا خرسند*، یوسف رفیعی صفحات 55-63

    همواره در سطح مشترک فازهای سیال، نیروهای سطحی وجود دارند که بر تعادل فازی سیال مورد نظر تاثیرگذار می باشند. به دلیل عدم وجود موازنه میان این نیروها (شامل نیروهای جاذبه و دافعه مولکولی،) یک کششی وجود دارد. یک شاخص کمی از کشش مولکولی در سطح مشترک فاز بخار و مایع، کشش سطحی می باشد که به عنوان نیروی اعمال شده بر واحد طول سطح مشترک و یا انرژی در واحد سطح مشترک تعریف می گردد. کشش سطحی تنها هنگامی وجود دارد که دو فاز بخار و مایع در کنار هم در حال تعادل باشند. از مهم ترین کاربردهای ارزیابی کشش سطحی در مطالعات مخزن، پیش بینی فشار مویینگی جهت در نظر گرفتن نیروهای سطحی بر توزیع سیال درون یک مخزن و تخمین فشار امتزاجی کمینه در فرآیندهای تزریق گاز می باشد. اگرچه تراوایی نسبی به شدت وابسته به کشش سطحی می باشد، ارزیابی دینامیکی رفتار جریان چند فازی در محیط متخلخل نیز به شدت تحت تاثیر این پارامتر خواهد بود. در این مطالعه مدل سازی جهت پیش بینی کشش سطحی با بهره گیری از مدل های ترمودینامیکی بین مولکولی شامل مدل دو پارامتری لنارد-جونز به صورت نیمه-تحلیلی و مدل سه پارامتری چاه-مربعی به صورت تمام تحلیلی در محدوده وسیعی از دما در مقیاس توده توسعه یافته است. مقایسه نتایج برای سیالات هیدروکربونی (سبک تا سنگین) و سیالات غیرهیدروکربونی نشان می دهد که پیش بینی کشش سطحی از طریق مدل چاه-مربعی به دلیل انعطاف پذیری بالا و سادگی ریاضی نسبت به مدل لنارد-جونز، با داده های تجربی تطبیق قابل توجهی ارایه نموده است.

    کلیدواژگان: کشش سطحی، مدل های ترمودینامیک بین مولکولی، مدل چاه- مربعی، مدل لنارد- جونز، مقیاس توده
  • مرجان محمدی، علی کدخدایی ایلخچی*، حسین رحیم پور بناب، رحیم کدخدایی ایلخچی، محسن آل علی صفحات 64-90
    سازند کنگان با سن تریاس بزرگترین ذخایر گازی در خاور میانه و جهان را دارا می باشد. این سازند در میدان سلمان (شامل m 187 ضخامت در چاه 2SK-1 و m 189 ضخامت در چاه 2SKD-1) و در میدان لاوان (شامل m 186 ضخامت در چاه LN-3)، همراه با توالی کربناته، سنگ آهک، آهک دولومیتی، دولومیت به همراه میان لایه های انیدریتی، مارن و شیل (در مرز کنگان) می باشد. طبق مطالعات میکروسکوپی در چاه های مذکور، تعداد 15 رخساره در قالب 4 کمربند رخساره ای سبخا، جزرومدی، لاگون و سد شناسایی شده است. بر اساس رخساره های شناسایی شده محیط رسوب گذاری این سازند را می توان یک رمپ کربناته معرفی کرد. فرآیندهای دیاژنزی شناخته شده در سازند کنگان که بر روی کیفیت مخزنی موثر می باشند، عبارتند از: تراکم مکانیکی و شیمیایی، سیمان انیدریتی و کلسیتی به عنوان کاهش دهنده کیفیت مخزنی و انحلال، دولومیتی شدن و شکستگی را به عنوان افزایش دهنده کیفیت مخزنی نام برد. انواع تخلخل های مشاهده شده عبارتند از: تخلخل های درون دانه ای، قالبی، فنسترال، حفره ای، درون ذره ای و حاصل از شکستگی. تغییرات عمودی رخساره ها نیز نشان دهنده 3 سکانس رسوبی رده سوم و 5 سکانس رسوبی رده چهارم در میدان سلمان و لاوان است. هر سکانس از دو دسته رخساره TST (دربرگیرنده رخساره های پهنه جزر و مدی، لاگون، پشت سد) و HST (دربردارنده رخساره های جزرومدی و سدی) در واحدهای مخزنی K1 و K2 است. مطالعه کیفیت مخزنی در سکانس های سازند کنگان نیز با توجه به توزیع و تفکیک نمونه ها از لحاظ رخساره های دانه پشتیبان و گل پشتیبان، به سمت مرز MFS (حداکثر غرقابی) و ابتدا و انتهای سیستم تراکت HST (مربوط به محیط رسوبی لاگون تا سد)، با وجود سیمان های دولومیتی متوسط تا درشت بلور در مرز سکانس ها و تاثیر کمتر سیمان های انیدریتی و کلسیتی در تخلخل های به وجود آمده نشان دهنده قرار گیری واحدهای مخزنی سازند کنگان درکلاس 1 و 2 لوسیا می باشد.
    کلیدواژگان: سازند کنگان، دیاژنز، سکانس رسوبی، کیفیت مخزنی، لوسیا
  • ولی مهدی پور، احمدرضا ربانی*، علی کدخدایی ایلخچی، هومن کرکوتی، محسن شوراب صفحات 91-105

    در این مطالعه فرایندهای دیاژنزی موثر بر کیفیت مخزن سروک در یکی از میادین فروبار دزفول از دیدگاه پتروگرافی و پتروفیزیکی مورد بررسی قرار گرفت. پس از بررسی مقاطع نازک تهیه شده از مغزه ها و خرده های حفاری و استخراج نگارهای مربوط به پدیده های دیاژنزی، مشخص گردید، فرایندهای دیاژنزی اصلی موثر بر مخزن سروک مشتمل بر سیمانی شدن، انحلال، دولومیتی شدن و تراکم می باشد. علاوه بر این، نگارهای پتروفیزیکی مورد مطالعه قرار گرفت و با ساخت نگار تخلخل ثانویه و نگار انحراف سرعت (VDL) تلاش گردید بخش های حاوی تخلخل های حفره ای از بخش های دیگر تشخیص داده شوند. پس از آماده سازی نگارهای مربوطه، جهت تعیین رخساره های الکتریکی دیاژنزی از نگارهای تخلخل مفید، تخلخل ثانویه، حجم کانی دولومیت و نگار انحراف سرعت استفاده گردید. بر این اساس، تعداد هشت رخساره دیاژنزی با استفاده از روش خوشه بندی تفکیکی گرافیکی (MRGC) تشخیص داده شد. این مطالعه نشان داد، دولومیتی شدن در برخی ناحیه ها و رخساره ها اثر سازنده (مثل رخساره 1) و در برخی دیگر اثر مخرب (مثل رخساره 2) بر روی کیفیت مخزنی داشته است. همچنین تخلخل ثانویه باعث گسترش رخساره های با کیفیت مخزنی بهتر شده است (مثل رخساره 6). عدم گسترش انحلال و دولومیتی شدن منجر به کاهش کیفیت مخزنی در برخی رخساره ها شده است (مثل رخساره های 3، 4 و 5). بخش های با تخلخل کم، حاوی آثار تراکم (استیلولیت ها و رگه های انحلالی) بیشتری می باشد. براساس این مطالعه می توان با ساخت رخساره الکتریکی دیاژنزی فرایندهای مختلف دیاژنزی را طبقه بندی و گروهای سنگی با تاثیر مشابه دیاژنزی را ازهم تفکیک نمود.

    کلیدواژگان: سازند سروک، دولومیت، انحلال، رخساره الکتریکی، دیاژنز
  • یعقوب بهجت*، محمد ایرانی، جعفر صادق زاده، مهدی میرزا آقاتبار صفحات 106-122
    در این پژوهش، شبیه سازی CFD فلر کم فشار (LP) یکی از پالایشگاه های گازی کشور در ابعاد صنعتی به منظور ارزیابی اثرات پارامترهای هندسی تیپ فلر و اثر تزریق بخار بر مشخصه های احتراقی فلر (شکل و موقعیت شعله)، همچنین عدم پس کشیده شدن شعله به داخل تیپ فلر انجام پذیرفته است. مدل محاسباتی با در نظر گرفتن پدیده های انتقال مرتبط (انتقال مومنتوم، حرارت، جرم، تابش، آشفتگی و واکنش های شیمیایی) توسعه یافت. به منظور ایجاد شبکه محاسباتی مناسب، در اطراف نازل های تزریق بخار و بخش های داخلی تیپ فلر مش ها ریزتر انتخاب شدند و در بقیه نقاط دامنه محاسباتی و به دور از تیپ فلر، از شبکه محاسباتی منظم برای کاهش خطاهای عددی استفاده شده است. نتایج حاصل از مدل محاسباتی توسعه یافته شامل پروفایل دمایی و سرعت (شکل و ماهیت شعله)، پروفایل غلظت اجزاء گازهای ارسالی به فلر، ردیابی مسیر بخار آب تزریق شده و همچنین پروفایل غلظت اجزاء محصولات حاصل از احتراق می باشد. نتایج شبیه سازی CFD نشان می دهد که به علت تزریق بخار آب از نازل ها در مرکز تیپ فلر و سرعت بسیار بالای آن هیدوردینامیک بسیار پیچیده ای در دهانه تیپ فلر ایجاد می گردد که منجر به تشکیل گردابه می شود. به علت تشکیل گردابه در دهانه تیپ فلر، مقداری از هوای اطراف به داخل تیپ فلر کشیده می شود که منجر به تشکیل شعله در محدوده صفحات گازبند تا صفحه سوراخ دار نوک تیپ فلر می گردد. به همین دلیل دمای بدنه تیپ فلر در برخی از نقاط صفحه سوراخ دار و صفحات صفحات گازبند افزایش پیدا می کند. نتایج حاصل از شبیه سازی درخصوص برگشت شعله به داخل تیپ فلر و افزایش دما تا K 2200 در داخل تیپ فلر منطبق با مشاهدات تجربی در واحد صنعتی می باشد. به طوری که بدنه داخلی تیپ فلر LP در واحد صنعتی با توجه به کشیده شدن شعله به داخل تیپ فلر دچار تنش های حرارتی و در نتیجه موجب تخریب سریع آن می گردد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی، CFD، مشخصه های احتراق، فلر LP، تیپ فلر
  • محمدیاسر معصومی* صفحات 123-136

    در این مطالعه، خواص جذب چارچوب فلز- آلی بر پایه نانوصفحات یکنواخت کبالت  (Co6(oba)6(CH3O)4(O)2]n·3DMF (TMU-11NP]  برای حذف دی بنزوتیوفن (DBT) از مدل نفتی بررسی شد. TMU-11NP را می توان به سرعت و به سهولت از طریق روش سونوشیمیایی سنتز کرد. اثر کاهش اندازه ذرات و افزایش مساحت سطح از 630 به m2/g 838 و نیز تغییر مورفولوژی از تجمع ذرات کلوخه ای به نانو صفحات منظم باعث افزایش در حداکثر میزان جذب DBT از 825 به mg/g 6/1666 شد. آزمایش انتخاب پذیری DBT در مقابل نفتالین (NA) به وضوح نشان داد که بخش اصلی جذب برروی سایت های غیراشباع در اطراف مراکز کبالت انجام می شود و برهم کنش های π-π بین پیوندهای آلی TMU-11 و حلقه آروماتیک DBT مسیول فرآیند گوگردزدایی جذبی (ADS) نهستند و اثرات هم افزایی کاهش اندازه ذره و به دنبال آن، افزایش مساحت سطح و افزایش میزان دسترسی به مکان های کویوردیناسیونی غیراشباع غیرفعال در اطراف یکی از مراکز کبالت و نیز مورفولوژی یکنواخت صفحه منجر به مشاهده چنین نتایجی شده است. همچنین، نانو ذرات Co3O4 حاصل از کلسینه کردن TMU-11NP، کارآیی حذف DBT بالاتر (mg/g 300) را در مقایسه با همتای تجاری خود (mg/g 83) نشان می دهند. سازوکار جذب DBT در حضور جاذب TMU-11NP بررسی شد و مشخص شد که از مدل لانگمویر تبعیت می کند. یافته های ما می تواند رویکرد جدیدی برای تولید جاذب ها با کارآیی مطلوب در کاربردهای عملی ارایه دهد.

    کلیدواژگان: چارچوب فلز- آلی، دی بنزوتیوفن، گوگردزدایی، سونوشیمی، کبالت
  • مهدی فدایی، محمدجواد عامری شهرابی*، یوسف رفیعی صفحات 137-153

    بهینه سازی شرطی یکی از بهترین روش ها برای افزایش تولید از مخازن هیدروکربنی است. مدل سازی یکپارچه تولید می تواند تولید را از مخازن بهینه و مدیریت کند. در این پژوهش یک روش جدید برای بهینه سازی سیستم های یکپارچه تولید ارایه شده است. اجزا مدل یکپارچه مدل های مخزن، چاه، چوک سطحی، خط لوله و جداساز هستند. تاثیر رژیم های جریان ورودی جداساز و شرایط عملکرد جداساز سطحی بر کارایی عملکرد جداساز و سیستم های تولید نفت در این مدل قابل اغماض نیست. این مدل شامل کنترل کننده فشار جداساز است و تابع هدف حداکثر کردن نفت در تانک ذخیره است. محدودیت بهینه سازی عدم تشکیل جریان لخته ای در ورودی جداساز است. مدل بهینه سازی دارای عملکرد عالی برای بهینه سازی سیستم های یکپارچه در مخازن پایدار، گذرا و شبه پایدار است. مدل بهینه سازی می تواند در حالت هایی که چوک از بحرانی به زیربحرانی تغییر می کند یا برعکس، عالی عمل کند. مقدار نفت تجمعی در تانک ذخیره برای مدل یکپارچه با کنترل جریان لخته ای برابر با BBL 820، و برای مدل یکپارچه بدون کنترل جریان لخته ای برابر با BBL  3/934 و برای نرم افزار اولگا برابر با BBL 5/741 است. استفاده از مدل یکپارچه بهینه با کنترل جریان لخته ای علاوه بر افزایش تولید نفت در تانک ذخیره باعث جلوگیری از تشکیل جریان لخته ای نیز می گردد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، شرطی، یکپارچه، کنترل، لخته ای
  • فاضل زارع خفری، فاطمه خاموشی ابرقویی*، مهدی نظری صارم صفحات 154-165

    ازدیاد برداشت از مخازن هیدروکربنی باعث کاهش ریسک های سرمایه گذاری در پروژه های توسعه میادین هیدروکربنی می شود. با توجه به عدم قطعیت در مسایل زمین شناختی در زمان تهیه مدل های دینامیک و استاتیک میادین و هزینه بالای اجرایی کردن این پروژه ها، می توان با آنالیز آزمایشگاهی و تعمیم نتایج آنها و در نهایت مدل سازی و طراحی مخزن، این مشکل را برطرف کرد. تزریق آب مهندسی شده باعث بهبود بازیافت نفت می شود ولی مکانیزم اثر آن کاملا مشخص نیست. براساس تحقیقات انجام شده یکی از مکانیزم های موثر آب مهندسی شده، تغییر بار الکتریکی سطح نفت و در نتیجه تغییر ترشوندگی است. در این مطالعه اثر بار الکتریکی بر رفتار ترشوندگی سنگ کربناته که موجب ازدیاد برداشت می شود، بررسی گردید. مدل های کمپلکس سطحی موجود برای مدل سنگ کلسیتی خالص و ترکیب یونی مورد استفاده در این کار، باز سازی شدند. پس از بررسی مدل ها از دو دیدگاه پتانسیل الکتریکی و جذب سطحی، بهترین مدل برای پیش بینی پتانسیل زتا در نظر گرفته شد. براساس زوایای تماس به دست آمده، آب دریای 40 بار رقیق شده نسبت به آب دریای غلیظ شده، 79/30% آب دوستی را افزایش می دهد. علاوه بر این نتایج نشان داد آب دریای 40 بار رقیق شده منجر به کاهش پتانسیل زتا کلسیت خالص /شورآب از 9/2- به mV 4/5- و کاهش پتانسیل زتا نفت خام/شورآب از2/6- به mV 3/18- شد. براساس این نتایج با کاهش میزان شوری آب، بار الکتریکی این دو سطح منفی تر می شود و در نتیجه نیروی دافعه و ضخامت فیلم آبی بین این دو میان رویه افزایش می یابد. این تغییرات باعث می شود آب دوستی سنگ بیشتر شده و نفت تمایل بیشتری جهت جدا شدن از سنگ مخزن را داشته باشد و در نهایت منجر به ازدیاد برداشت می گردد.

    کلیدواژگان: تکنیک ازدیاد برداشت، آب کم شور، پتانسیل الکتریکی سطحی، پتانسیل الکتریکی زتا، زاویه تماس
|
  • Mehran Karami, Behnam Sedaee *, Ali Nakhaee Pages 3-24
    In recent years, petroleum engineers have focused on smart water injection as an economical and environmental consideration method to increase oil recovery. On the other hand, the phenomena of migration and swelling of clays in the reservoir rock due to the decrease in salinity and the change in the ionic ambiance cause significant changes in the permeability of the sandstone/carbonate reservoirs, which is the cause of damage to the formation. This study performed static tests to determine the amount and type of clay using XRD and SEM tests on the rock core sample. Then, the injection water salinity was designed according to the results of swelling gauge tests to study the effect of different liquids on the swelling of identified clays (kaolinite and smectite) from the static results. In the continuation of the new micromodel dynamic tests and flooding by making a porous clay environment according to the specifications of the real reservoir rock was designed. In this study, the formation damage index to express the simultaneous or separate effect of swelling and migration of swelling and non-swelling clays according to the observational evidence of permeability changes in the micro model along with the interpretation and comparison of quantitative calculations of flooding experiments in salt water/clay interactions are presented. The common result of these experiments shows two suitable patterns of smart water injection, the gradual reduction of formation water salinity with the priority of injection of swelling control fluid and the removal of a migration control fluid, as well as the combination of one percent of zirconium oxychloride in 20 times diluted seawater as a suitable injection fluid for swelling control. With this achievement, in the scenario of smart water injection as a method of EOR which is interested in the oil industry, by removing or controlling formation damage due to fluid incompatible with the reservoir rock, the maximum production recovery will be achieved.
    Keywords: Swelling, Fine Migration, Smart Water, Formation Damage, Permeability, swelling control
  • Mohammadali Babanejadi Sorkhab, Mohammad Najafi *, Aliasghar Hamidi, Farzin Sadeghvandi Pages 25-41
    The Spheripol process is one of the most widely used technologies in the world for the production of polypropylene (PP). The geometry of the reactor is such that the use of ideal reactors alone causes an error in the simulation results. Therefore, in this research, we have tried to combine the ideal reactors modules in Aspen Plus. v11 to get the most accurate results. In order to calculate the volume of the ideal reactor, we used the concept of «required length for fully developed flow» and considered the inlets, outlet, and pump of the reactor as a continuously stirred tank reactor (CSTR) while the other part of the reactor considered as plug flow reactor (PFR). We also used three different kinetic constants reported by three different research groups and compared the result with the production plant data. Due to the importance of the thermodynamic model for the prediction of phase behavior, we used the Perturbed Chain Statistical Associating Fluid Theory (PC-SAFT) equation of state that was used by previous authors. The results are validated with the production plant data and previous articles. Also, the effect of methanol as a catalyst poison is investigated.
    Keywords: Polypropylene, Loop Reactor, Spheripol Process, Aspen Plus, Process Simulation
  • Nazanin Abdi, Mohamad Samipoorgiri, Alimorad Rashidi *, Ashkan Zolriasatein Pages 42-54
    Plate and frame heat exchangers are widely used in the industry due to their high heat transfer coefficient. In this research, experimental studies was carried out on corrugated plates, because the corrugations result in reducing the liquid turbulence to the counter current liquid flow and increasing heat transfer efficiency.  Dendritic nanofins were synthesized on copper plates in a heat exchanger microchannel and the effect of the heat transfer coefficient behavior was investigated. Synthesis of dendritic nanofins performed by a standard two-electrode glass cell with a graphite electrode as a reference electrode on six corrugated copper plates with dimensions of 4.6 cm ×4.6 cm in a plate heat exchanger microchannel by electrodeposition method. The dendritic copper nanofin array grew on the copper plates from electrolyte solution consisting of CuSO4 (0.6M), H2SO4 (0.4M) and an increasing current starting from 1.2 to 4.8 A/cm2 in 300 seconds. Characterization of the coated surface was performed by FESEM method, and the adhesion of this coating to the surface was investigated by AAS method. The microchannel designed with two hot and cold inlet fluids and it was installed in a system with the ability to check the improvement of the heat transfer coefficient by applying copper nanofins coatings. In this system, water was selected as a circulating fluid with two hot and cold inlets and two hot and cold outlets in the microchannel. The cold water inlet temperature was 7°C and the hot water inlet temperature was set at 45, 50 and 55°C in separate experiments. The heat transfer coefficient was measured in two stages before coating with copper nanofins and after coating. The measured increase in heat transfer coefficient between 40% and 62% as a result.
    Keywords: Plate Heat Exchanger, Heat Transfer Coefficient, electrodeposition, Surface Modification, Nanofin-arrays
  • Parisa Behnoud, MohammadReza Khorsand Movaghar *, Yousef Rafiei Pages 55-63

    In this study, surface tension modeling is developed using intermolecular thermodynamic potential function including the two-parameter Lennard-Jones model in a semi-analytical form and the three-parameter well-square model in a full-analytical form in a wide range of temperatures in the bulk scale. The comparison of the results for hydrocarbon fluids (light to heavy) and non-hydrocarbon fluids shows that the prediction of surface tension through the square-well model, due to its high flexibility and mathematical simplicity compared to the Lennard-Jones model, provides significant agreement with experimental data.

    Keywords: Interfacial Tension, Intermolecular Potential Function, Square-Well, Lennard-jones
  • Marjan Mohammadi, Ali Kadkhodaie Ilkhchi *, Hossain Rahimpour, Rahim Kadkodaie Illkhchi, Mohsen Aleali Pages 64-90
    Kangan Formation with Triassic age, it has the largest gas reserves in the Middle East and the world. This formation is in Salman field (Including 187 meters of thickness in the 2SK-1 well and 189 meters of thickness in the 2SKD-1 well) And in Lavan field (including 186 meters of thickness in LN-3 well), and with the sequence of carbonate, limestone, Dolomite limestone, Dolomite with anhydrite Layer, Marl and shale (on the Kangan Formation). According to microscopic studies in the mentioned wells, 15 faces were identified which belong to four facies belts: Sabkha, Tidal flat, Lagoon and Shoal. Based on the identified microfacies, a homoclinal carbonate ramp can be introduced. The known diagenesis processes in the Kangan Formation, which are effective on the reservoir quality are: mechanical and chemical compaction, anhydrite and calcite cement as a reservoir quality reducer and dissolution, dolomitization and fracturing can be mentioned as increasing reservoir quality. The types of porosity observed are: Intragranular porosity, Moldic, Fenestral, vuggy, Intraparticle, and fracture. The vertical changes of the facies indicate three third-order depositional sequences and five fourth-order depositional sequences in Salman and Lavan fields. Each sequence consists of two system tracts, TST (including intertidal, lagoon, back shoal) and HST (including intertidal and shoal) in reservoir units K1 and K2. Reservoir quality study also according to distribution and separation of samples of Grain supported and Mud supported facies, sedimentary environment and the size of dolomite crystals, compared to the available porosities and permeability, indicates class 1 and 2 of Lucia.
    Keywords: Kangan Formation, homoclinal ramp, Diagenesis, Sequence Stratigraphy, Reservoir Quality, Lucia
  • Vali Mehdipour, AhmadReza Rabbani *, Ali Kadkhodaie Ilkhchi, Houman Karkooti, Mohsen Shourab Pages 91-105

    In this study, the significant diagenetic processes in the Sarvak reservoir of an oil field located in the Dezful Embayment were studied from petrographic and petrophysical point of view. Therefore, after studying the thin sections provided by cores and cutting and preparing related diagenetic logs, it was determined that the main diagenetic processes affecting the reservoir quality include cementation, dissolution, dolomitization, and compaction. In addition, petrophysical logs were studied, and then porous zones were distinguished from other parts using VDL, SPI, and dolomite volume logs. Some input logs including secondary porosity, effective porosity, dolomite mineral volume, and VDL logs were used to determine diagenetic electrofacies. Accordingly, eight diagenetic facies codes were identified using the MRGC clustering method. This study indicates that dolomitization had both constructive (Facies 1) and destructive (Facies 2) effects on reservoir quality in different zones. Moreover, secondary porosity causes the development of high reservoir quality facies (Facies 6). Some facies (Facies 3, Facies 4, and Facies 5) have low reservoir quality due to a lack of developing dissolution and dolomitization. In addition, low porosity intervals include high compaction features (solution seam and stylolite). Based on this study, it is possible to construct diagenetic electrofacies indicating the different diagenetic processes and dividing rocks to related rock types.

    Keywords: Sarvak Reservoir, Dolomite, Dissolution, Electrofacies, Diagenesis
  • Yaghoub Behjat *, Mohammad Irani, Jafar Sadeghzadeh Ahari, Mahdi Mirza Aghatabar Pages 106-122
    In this study, CFD simulation of low-pressure flare (LP) of the gas refinery has been investigated to evaluate the effects of geometric parameters of flare tip, especially the effect of steam injection on the combustion characteristics of flame, as well as no flame backflow. The computational model was developed by considering related transport phenomena (momentum, heat, mass, radiation, turbulence and chemical reactions). In order to create the suitable computational mesh, finer meshes were selected around the steam injection nozzles and internal parts of the flare. The results of the developed computational model include temperature and velocity profiles (shape and appearance of the flame), profiles of the gas species, tracking of the injected steam, as well as profiles of the combustion products. The results of the CFD simulation showed that due to the injection of steam from the nozzles in the center of the flare tip and its very high speed, a complex hydrodynamics is created in the opening of the flare tip, which leads to the formation of vortices. Due to the formation of a vortex at the flare tip, some of the surrounding air is drawn into the flare tip, which is in the form of a flame in the gas seal to the perforated plate of the flare tip. For this reason, the body temperature of the flare tip increases up to 2200K in some parts of the perforated plate and gas seal plates. The results of the simulation regarding the return of the flame into the flare tip are consistent with the observations in the industrial unit. The internal body of the LP flare tip in the industrial unit due to the flame being drawn into the flare tip faced with thermal stresses, and as a result causes its rapid destruction.
    Keywords: CFD, combustion characteristics, LP flare, Flare Tip
  • MohammadYaser Masoomi * Pages 123-136

    The adsorption properties of uniform nano-plate cobalt based metal-organic framework of [Co6(oba)6(CH3O)4(O)2]n·3DMF (TMU-11NP) for removal of dibenzothiophene (DBT) has been investigated. TMU-11NP can be obtained quickly and easily via sonochemical method. The effect of particle size reduction and enhancement of surface area from 630 to 838 m2/g and changing the morphology from the agglomeration of particles to regular nanoplates has increased the absorption capacity of DBT from 825 to 1666.6 mg/g. The selectivity test of DBT over naphthalene (NA) clearly shows that π-π interactions between organic linkers of TMU-11 and the aromatic ring of DBT are not responsible for the adsorption desulfurization (ADS) process. The synergistic effects of reducing the particle size and subsequently, increasing the surface area and increasing the accessibility of inactive unsaturated coordination sites around one of the cobalt centers, as well as the uniform morphology of the plates, have led to the observation of such results. Also, nano particles of Co3O4, obtained from calcination of TMU-11NP, show higher DBT removal performance (300 mg/g) compared to its commercial counterpart (83 mg/g). The adsorption mechanism of DBT in the presence of TMU-11NP adsorbent was investigated and it was found to follow the Langmuir model. Our findings may offer a new approach to producing adsorbents with preferable performance in practical applications.

    Keywords: Metal-Organic framework, DBT, removal, Desulfurization, Sonochemistry, Nano-plates
  • Mehdi Fadaei, MohammadJavad Ameri *, Yousef Rafiei Pages 137-153

    Conditional optimization is one of the best methods to increase production from hydrocarbon reservoirs. Integrated production modeling can optimize and manage production from reservoirs. In this research, a new method for optimizing integrated production systems is presented. The components of the integrated model are the reservoir, well, surface choke, pipeline, and separator models. The effect of separator inlet flow regimes and surface separator operation conditions on the efficiency of separator operation and oil production systems in this model cannot be neglected. This model includes the separator pressure controller and the objective function is to maximize the oil in the storage tank. The limitation of optimization is the non-formation of clotted flow at the inlet of the separator. The optimization model has excellent performance for optimizing integrated systems in stable, transient, and quasi-stable reservoirs. The optimization model can perform well in situations where the choke changes from critical to subcritical or vice versa. The amount of accumulated oil in the storage tank for the integrated model with clotted flow control is equal to BBL820, and for the integrated model without clotted flow control is equal to BBL 934.3 and for Olga software is equal to BBL 741.5. Using the optimal integrated model with clotted flow control, in addition to increasing oil production in the storage tank, also prevents the formation of slug flow.

    Keywords: optimizing, constraint, integrated, Control, slug
  • Fazel Zare Khafri, Fatemeh Khamoushi Abarghoi *, Mahdi Nazarisaram Pages 154-165

    By increasing the extraction from the hydrocarbon reservoirs, the investment risks in the hydrocarbon field development projects reduces. Experimental analysis, generalization of their results, modeling and design the reservoir are used because of the uncertainty in geological issues during the preparation of dynamic and static models of the fields and the high cost of auditing these projects. Engineered water injection improves oil recovery, but the mechanism of its effect is not completely clear. According to the researches, one of the effective mechanisms of engineered water is the change of electric charge on the surface of oil and as a result, change of wettability. The effect of electric charge on the wetting behavior of carbonate rock which leads to harvest increase, has been investigated in this study. The existing surface complex models were reconstructed for the pure calcite rock model and the ionic composition used in this work. Models has been examined from the electric potential and surface absorption points of views and the best model was considered to predict zeta potential. Based on the obtained contact angles, 40 times diluted seawater increases the hydrophilicity by 30.79% compared to concentrated seawater. The results also showed that 40 times diluted seawater leads to a decrease in the zeta potential of pure calcite/brine from -2.9 to -5.4 mV and a decrease in the zeta potential of crude oil/brine from -6.2 to -18.3 mV. Based on the results, the electric charge of these two surfaces becomes more negative as the water salinity decreases and consequently the repulsive force between these two interfaces and the thickness of the blue film between these two interfaces increases. These changes lead to increase the water-friendliness of the rock, the greater tendency of oil for separating from the reservoir rock and ultimately lead to an increase in harvest.

    Keywords: Increase Production Technique, Low Salinity Water, Surface electric potential, Zeta electric potential, Contact Angle