فهرست مطالب

  • پیاپی 109 (بهمن و اسفند 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/12/01
  • تعداد عناوین: 12
|
  • مهدی محمدی، سیاوش ریاحی* صفحات 4-23
    میزان کم بازیافت اولیه نفت در مخازن کربناته، پتانسیلی فوق العاده را جهت به کارگیری روش های ازدیاد برداشتی فراهم می سازد. طی سال های گذشته تحقیقات فراوانی مبنی بر اثر مثبت تزریق آب هوشمند، به عنوان یکی از روش های مقرون به صرفه در ازدیاد برداشت نفت در این مخازن گزارش شده است که با بهبود وضعیت ترشوندگی به سمت آب دوستی بیشتر و تاثیر مثبت بر فشار مویینگی و تراوایی نسبی منجر به بازیافت نفت می شود. یکی از مشکلات موجود در پروژه های تزریق آب تشکیل رسوب مواد معدنی به دلیل ناسازگاری بین آب تزریقی و آب سازند است که موجب مشکلات جدی در مخزن و چاه ها می شود. موثرترین روش مقابله با این مشکل به کارگیری بازدارنده های رسوب مناسب به منظور جلوگیری و یا به تاخیر انداختن فرآیند تشکیل رسوب است. در این پژوهش در دو حالت بدون حضور و در حضور بازدارنده های رسوب، فرآیند اختلاط نمونه های مختلف آب هوشمند با آب سازند به کمک شبیه ساز OLI Scale Chem و تست های آزمایشگاهی انجام پذیرفت و میزان رسوبات تشکیل شده، تاثیر ترکیب آب تزریقی و نیز کارآیی بازدارنده های مختلف مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش اندازه گیری زاویه تماس، تغییرات ترشوندگی مقاطع کربناته در یک بازه زمانی مشخص برای نمونه آب های هوشمند بدون بازدارنده ها و نیز شورآب های حاوی انواع مختلف بازدارنده ها بررسی شد. نتایج نشان داد که تزریق آب هوشمند با ترکیب بهینه سازی شده و حاوی بازدارنده های مناسب نه تنها خطر تشکیل رسوب در فرآیند اختلاط آب ها را کاهش می دهد بلکه با تغییر ترشوندگی مقاطع کربناته به سمت آب دوستی بیشتر اثر مثبتی بر میزان بازیافت نفت از این مخازن دارد.
    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت نفت، آب هوشمند، تغییر ترشوندگی سنگ کربناته، رسوبات معدنی، بازدارنده های رسوب
  • محمد مشیرپناهی، محمدحسین غضنفری* صفحات 24-36

    یکی از دلایل اصلی آسیب سازند تهاجم سیال حفاری به داخل سازند طی عملیات حفاری می باشد. از این جهت، مدل سازی و حل عددی این فرآیند در مهندسی نفت از اهمیت بالایی برخوردار است. این در حالی است که توجه کمتری به نقش رژیم جریان در چگونگی تهاجم صافاب سیال حفاری به داخل سازند شده است خصوصا موقعی که کیک گل تراکم پذیر فرض شود. در این مطالعه، نفوذ استاتیک و دینامیک صافاب سیال حفاری پایه آبی در سیستم خطی در شرایط جریان دارسی و غیردارسی از طریق مدل سازی عددی بررسی شده است. در مدل سازی، کیک گل تراکم پذیر، نفوذ ذرات جامد سیال حفاری به درون سازند و همچنین، سایش ذرات کیک به دلیل تنش برشی ناشی از جریان سیال حفاری در نظر گرفته شده است. برای لحاظ کردن کیک گل تراکم پذیر در مدل سازی از معادله تحلیلی جدیدی استفاده شده است. توزیع اشباع صافاب سیال حفاری نفوذ کرده در نمونه سنگ با استفاده از حل هم زمان معادله نفوذ- جابه جایی با معادله ممنتوم در کنار موازنه جرم در سیستم به دست می آید. ضخامت کیک گل از حل معادله دیفرانسیل مرتبه اول با روش عددی رانگ- کوتا- فهلبرگ و توزیع اشباع صافاب در ناحیه تهاجم یافته از حل معادله دیفرانسیل جزیی با روش عددی زمان عقب گرد فضا میانی به دست آمد. نتایج حاصل از مدل سازی نشان می دهد که در نظر گرفتن تراکم پذیری کیک باعث می شود عمق تهاجم صافاب گل در سنگ بیشتر شود و همچنین، ضخامت کیک از mm 015/0 به حدود mm 013/0 کاهش یابد. در فیلتراسیون استاتیک جریان دارسی صافاب به درون نمونه سنگ برای سناریو کیک گل تراکم پذیر در حالتی که نفوذ ذرات جامد به درون مغزه در نظر گرفته می شود، عمق نفوذ صافاب حدودا cm 4/4 است. از طرف دیگر، عمق نفوذ صافاب در حالتی که نفوذ ذرات جامد در نظر گرفته نشود، به حدود cm 8/3 کاهش می یابد. عمق نفوذ صافاب برای جریان دارسی در فیلتراسیون دینامیک به میزان cm 27/1 بیشتر از فیلتراسیون استاتیک است. در جریان غیر دارسی در مدت زمان min 30 فیلتراسیون دینامیک، کل طول نمونه سنگ مورد تهاجم صافاب گل قرار می گیرد. نتایج حاصل از این مطالعه می تواند به درک بهتر نفوذ سیال حفاری و رشد کیک در شرایط جریان غیردارسی که سایش کیک موثر از تنش برشی سیال حفاری وجود دارد، کمک کند.

    کلیدواژگان: حل عددی، معادله نفوذ- جابه جایی، نفوذ صافاب گل، جریان غیردارسی، تراکم پذیری کیک
  • سمیرا احمدی*، محمدرضا جعفری نصر صفحات 37-51

    مبرد آمیخته در فرآیند مایع سازی گاز طبیعی به صورت وسیع مورد استفاده قرار می گیرد و این امر باعث می شود تا بهینه سازی پارامترهای اثرگذار در این فرآیند مهم باشد. در این پژوهش یک فرآیند پریکو با مبرد آمیخته به کمک الگوریتم ژنتیک چندهدفه با رتبه بندی نامغلوب 2 بهینه سازی شده است. در این بهینه سازی انرژی مصرفی و سطح مبدل حرارتی به صورت هم زمان بهینه شدند تا اثر نامطلوب افزایش سطح مبدل حرارتی ناشی از بهینه سازی تک هدفه انرژی مصرفی که در مقالات پیشین مشاهده شد، برطرف شود. دبی های مولی ترکیبات مبرد آمیخته شامل متان، اتیلن، پروپان، ایزوپنتان و نیتروژن، فشار جریان های خروجی از کمپرسور اول و دوم و فشار جریان خروجی از شیرفشارشکن چرخه سردسازی به عنوان متغیرهای بهینه سازی درنظر گرفته شدند. همچنین توابع هدف درنظرگرفته شده نسبت به متغیرهای بهینه سازی تحلیل حساسیت شدند. جواب های بهینه سازی به صورت مجموعه ای از جواب های بهینه به نام جبهه بهینه پارتو ارایه شدند که نتایج آن، تضاد دو تابع هدف را به خوبی نشان می دهند. در ادامه نتایج بهینه سازی چندهدفه با نتایج کمینه سازی تک هدفه انرژی مصرفی مقایسه شدند. نتایج مقایسه نشان می دهند که سطح مبدل حرارتی در بهینه سازی چندهدفه به میزان 54% نسبت به بهینه سازی تک هدفه (کمینه سازی انرژی) کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: مایع سازی گازطبیعی، فرآیند پریکو، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی چندهدفه، تحلیل اکسرژی
  • محسن بهاءلو هوره، سلمان قربانی زاده، بهزاد رستمی* صفحات 52-63
    در این مطالعه سعی شده است تا اثر حلالیت ترکیبات آمفیفیلیکی نفت خام اسیدی در آب بر کشش سطحی و کشش بین سطحی در کنار نمک های کلریدسدیم و سولفات سدیم مورد بررسی قرار گیرد. بر همین اساس، آب مقطر به همراه آب نمک های سدیم کلرید و سدیم سولفات در قدرت یونی صفر تا M 2 در تماس با نفت خام قرار داده شدند تا به صورت اشباع از ترکیبات آمفیفیلیکی درآیند. بررسی اثر این ترکیبات بر روی خواص آب های در تماس، توسط آزمایشات pH، مقدار کل کربن آلی (TOC)، کشش سطحی آب/هوا و کشش بین سطحی آب/نرمال دکان انجام شد. نتایج نشان می دهد مقدار کمی از ترکیبات آمفیفیلکی نفت خام، به خصوص ترکیبات بازی و اسیدی، در آب حضور پیدا می کنند که تاثیر به سزایی در کاهش کشش سطحی و بین سطحی دارند. همچنین، مشاهدات نشان می دهد که برای هر دو آب نمک کلریدسدیم و سولفات سدیم با افزایش قدرت یونی آب، نقطه شوری بهینه ای در بازه 1/0 تا M 25/0 برای هر دو نمک وجود دارد که مقدار کشش سطحی و بین سطحی در این نقطه کمینه می شود.
    کلیدواژگان: کشش سطحی، کشش بین سطحی، آب نمک، نفت خام، ترکیبات آمفیفیلیک
  • امیرحسین سعیدی دهاقانی*، سینا علیزاده صفحات 64-78
    مهاجرت ذرات رسوب در طول سیلاب زنی با آب هوشمند، نقش مهمی در بهبود بازیافت نفت دارد. این مطالعه نشان می دهد اختلاط دو آب ناسازگار باعث تشکیل رسوب های سولفاته شده که افزایش نفت به این مخلوط منجر به تشکیل امولسیون نفت می شود. هدف از این مطالعه، بررسی نقش ذرات نامحلول در تشکیل امولسیون نفت و تاثیر آن در افزایش بازیافت نفت است. برای مطالعه این پدیده از سه نوع آب سازند با غلظت بالای یون های باریم، کلسیم و استرانسیم و نیز آب هوشمند با غلظت بالای یون سولفات استفاده شد. همچنین، برای بررسی شرایط تشکیل امولسیون از نفت خام و نفت مدل حاوی استیاریک اسید و هگزادسیل آمین استفاده شد. ترکیب نفت اولیه و شناور از طریق آنالیز طیف سنجی (UV) مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، تاثیر تشکیل امولسیون در محیط متخلخل مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها نشان داد در اثر اختلاط آب های سازند و آب هوشمند رسوب های باریم سولفات، کلسیم سولفات و استرانسیم سولفات تشکیل می شوند. پس از افزایش نفت به آب نمک دارای ذرات رسوب مشاهده شد که میزان رسوب موجود در آب کاهش می یابد. همچنین، نتایج آنالیز طیف سنجی (UV) از نفت شناور نشان داد که میزان استیاریک اسید و هگزادسیل آمین موجود در فاز نفت کاهش یافته است. بنابراین این نتیجه حاصل شد که ذرات رسوب با اجزای قطبی نفت، امولسیون نفت در آب را تشکیل می دهند. مقایسه نتایج سیلاب زنی با آب های هوشمند بدون یون سولفات و حاوی یون سولفات نشان داد که ذرات رسوب با بستن برخی از منافذ و تشکیل امولسیون در محیط متخلخل باعث افزایش بازیافت نفت از 14% به 47% می شود.
    کلیدواژگان: آب سازند، آب هوشمند، رسوب سولفاته، امولسیون، بازیافت نفت
  • میلاد زهره وند*، علی شکاری فرد، وحید توکلی صفحات 79-95
    در این مقاله از تحلیل خوشه ای داده های ژیوشیمی مولکولی نفت جهت تعیین پیوستگی افق های مخزنی سروک در یکی از میادین نفتی ایران، استفاده شد. این روش ها شامل تحلیل مولفه های اصلی (Principal Component Analysis; PCA)، تحلیل خوشه ای سلسله مراتبی (Hierarchical Cluster Analysis; HCA) و K- میانگین است. بررسی های آماری برروی نسبت پیک های حاصل از کروماتوگرافی گازی با تفکیک بالا (High-resolution GC; HRGC) و همچنین داده های بایومارکری حاصل از کروماتوگرافی گازی- طیف سنج جرمی (GC-MS)، صورت گرفت. نتایج این بررسی نشان داد که نمودار ترسیم شده PC1 در مقابل PC2 برای نسبت زوج پیک های کروماتوگرافی گازی و نمودار ترسیم شده برای داده های بایومارکری شباهت بسیار زیادی با یکدیگر دارند. از سوی دیگر، تحلیل خوشه ای به روش HCA نیز برای نشانه گرهای زیستی و پیک های کروماتوگرافی گازی انجام شد که نمونه های نفتی را دقیقا شبیه به روش PCA جدا کرده است. پس از ترسیم چندین پارامتر بلوغ بایومارکری در مقابل محور PC1، مشخص شد که رابطه خطی و مستقیمی بین آنها وجود دارد و از طرفی، گروه های نفتی را نیز به درستی از یکدیگر جدا کرده اند. این روابط حاکی از کارآیی بالای روش تحلیل مولفه های اصلی (PCA) برای مطالعه نمونه های نفت مخزن سروک در میدان مورد مطالعه است. نتایج نشان می دهند که اساسا بلوغ حرارتی عامل اصلی خوشه بندی داده ها در این مطالعه بوده است. تشخیص این موضوع پس از انجام روش PCA برروی داده ها صورت گرفت. ترسیم نمودار نشانه گرهای زیستی معرف بلوغ در مقابل محور PC1 نشان داد که اختلاف در سطح بلوغ نفت ها منجر به ایجاد گروه های نفتی متفاوت شده است. از آنجا که خوشه بندی داده های HRGC دقیقا مشابه با خوشه بندی نشانه گرهای زیستی است و با در نظر گرفتن سایر پارامترهای به دست آمده، وجود گروه های مختلف نفتی می تواند بیانگر پیوستگی ضعیف/ عدم پیوستگی مخزن سروک در میدان مورد مطالعه باشد.
    کلیدواژگان: ژئوشیمی نفت، تحلیل خوشه ای، تحلیل مولفه های اصلی، پیوستگی مخزنی، مخزن سروک، ایران
  • ایرج مداحی، علی مرادزاده*، علی نجاتی کلاته صفحات 96-107

    در تحقیق حاضر فشار منفذی و مکانیسم ایجاد آن در یکی از میادین جنوب غرب کشور با استفاده از دو روش 1) سرعت حاصل از وارون سازی لرزه ای، 2) استفاده مستقیم از داده های مقاومت صوتی لرزه ای، مورد تخمین قرار گرفته و نتایج مقایسه شدند. ابتدا با انجام وارون سازی لرزه ای، مکعب داده های مقاومت صوتی لرزه ای به دست آمد و سرعت لرزه ای از آن استخراج شد. با انجام برازش بین داده های فشار موثر از یک طرف و داده های سرعت لرزه ای و مقاومت صوتی از طرف دیگر، روابط بین این داده ها تعیین و مدل های اولیه به دست آمدند و سپس با اعمال تصحیحات لازم برای هر دو مدل، ضرایب کالیبراسیون مورد نیاز نهایی شدند و در برگردان داده های مذکور به مکعب تنش موثر مورد استفاده قرار گرفتند. در ادامه مکعب تنش موثر در هر دو مدل به مکعب فشار منفذی تبدیل شدند. نتایج حاصل از این تحقیق، اعم از تفکیک لایه های مخزنی و نیز دارا بودن ضریب همبستگی (R) بالا بین داده های پیش بینی شده و داده های آزمایش فشار چاه (91/. برای روش سرعت و 925/. برای روش مقاومت صوتی) و همچنین خطای استاندارد پایین، نشان دهنده توانایی قابل قبول روش های لرزه ای به کارگرفته شده در این تحقیق برای پیش بینی فشار منفذی در مخازن کربناته هستند. در نهایت با مقایسه نتایج، نشان داده شد که روش به کارگیری مستقیم داده های مقاومت صوتی لرزه ای در پیش بینی فشار منفذی که برای اولین بار توسط مولفین مقاله در مخازن کربناته مورد استفاده قرار گرفته است، بهبود قابل ملاحظه ای در میزان تفکیک لایه های مخزنی در مقایسه با روش مرسوم سرعت داشته است، به طوری که وضوح تفکیک مخازن سروک و ایلام بیشتر شده و لایه مخزنی کم ضخامت بورگان آشکار شد و نیز لایه مخزنی فهلیان که در روش سرعت به درستی تفکیک نشده بود در روش جدید به درستی و با فشار منفذی بیشتر از لایه های بالایی و پایین خود شناسایی شد.

    کلیدواژگان: فشار منفذی، فشار موثر، مکانیزم بارگذاری، سرعت وارون سازی، مقاومت صوتی لرزه ای
  • سمانه بنده علی، عبدالرضا مقدسی*، فهیمه پرویزیان، سید محسن حسینی صفحات 108-119

    در این مطالعه، ابتدا نانوذرات تیتانیوم دی اکسید با استفاده از ترکیب ال-سیستین/گلیسیدیل پاس اصلاح گردیده و سپس نانوذرات ترکیبی تهیه شده جهت ساخت و اصلاح غشاهای نانوفیلتراسیون بر پایه پلی اتر ایمید به کار گرفته شد. نتایج ارزیابی طیف سنجی مادون قرمز حاکی از شکل گیری موفقیت آمیز نانو ذرات ترکیبی می باشد. همچنین، جهت ارزیابی ساختار و سطح غشاها از آنالیز عکس برداری میکروسکوپ الکترونی و میکروسکوپ نیروی اتمی استفاده شد. میزان ترواش پذیری و عملکرد جداسازی غشاهای ساخته شده، توسط شار آب خالص عبوری و پس دهی میزان نمک ارزیابی شد. نتایج به دست آمده حاکی از افزایش قابل توجه میزان شار آب خالص تا L/m2.h 03/22 در غشای حاوی 1 درصد وزنی نانوذرات ترکیبی می باشد که به دلیل حضور گروه های آب دوست در سطح غشا نسبت داده می شود. به علاوه، میزان پس دهی نمک سدیم سولفات در غشاهای اصلاح شده به 78% رسید که نسبت به غشای پایه پلی اتر- ایمید خالص افزایش یافت. غشای اصلاح شده حاوی نانوذرات ترکیبی کارآیی بالاتری در مقایسه با نمونه غشای حاوی ترکیب ال-سیستین/گلیسیدیل پاس و نیز غشای پایه نشان داد. نتایج به دست آمده حاکی از بهبود خواص ضدگرفتگی غشاهای اصلاح شده محتوی نانوذرات ترکیبی در مقایسه با نمونه پایه می باشد.

    کلیدواژگان: غشای نانوفیلتراسیون، پلی اتر-ایمید، نانوذرات دی اکسید تیتانیوم، ال-سیستین، گلیسیدیل پاس، خواص جداسازی
  • ابوذر بازوندی، سعیده سنماری*، بیژن ملکی، پرویز ارمانی صفحات 120-131
    در این تحقیق، کاربرد مدل آرنیوس به عنوان یک مدل سینتیکی مناسب برای ارزیابی درصد نفت زایش شده در سنگ منشا نشان داده شده است. بدین منظور، سازندهای کژدمی و پابده به عنوان سنگ های منشا احتمالی در میدان نفتی اهواز برای نشان دادن نحوه کاربرد روش، مورد مطالعه قرار گرفتند. در این رابطه وضعیت بلوغ سنگ منشا و همچنین درصد زایش نفت در میدان نفتی اهواز تعیین گردید. بررسی ژیوشیمیایی سازندها نشان داد که از میان سازندهای موجود در میدان نفتی اهواز، سازند کژدمی به عنوان اصلی ترین سنگ منشا این میدان نفتی مطرح است. نتایج مطالعات نشان می دهد که پتانسیل تولید هیدروکربن سازندهای کژدمی و پابده به ترتیب خیلی خوب و فقیر است و کروژن غالب در آنها به ترتیب از نوع II-III و III می باشد. براساس نتایج به دست آمده از بازسازی تاریخچه تدفین و مدل سازی حرارتی، سازند کژدمی در این چاه وارد پنجره نفتی گردیده، در حالی که سازند پابده بعلت رژیم حرارتی نامناسب وارد پنجره نفت زایی نشده است (0=X). بنابراین از میان سازندهای مذکور، سازند کژدمی به عنوان اصلی ترین و موثرترین سنگ منشا میدان نفتی اهواز معرفی می شود که حداکثر تبدیل نفت (100=X) را دارد.
    کلیدواژگان: ارزیابی سینتیکی، مدل آرنیوس، جنوب غرب ایران، سنگ منشا، زایش نفت
  • مریم سیف، آرش کامران پیرزمان*، امیرحسین محمدی صفحات 132-143

    دمای اشتعال یک مایع خالص به طور تجربی محاسبه می شود اما در ترکیب های چند تایی این دما در غلظت های خاصی اندازه گیری شده است. بنابراین ارایه مدلی با دقت خوب که بتواند این دما را در غلظت های مختلف اندازه گیری کند، ضروری است. در این تحقیق دمای اشتعال محفظه بسته چند ترکیب دوجزیی (آب+ متانول، آب+ اتانول، اکتان+ هپتان، اکتان+ دودکان، نونان+ دکان، نونان+ دودکان، استیک اسید+ پنتانول، استیک اسید+ نرمال- هگزانول، پنتانول+ سیکلوهگزانون، استیک اسید+ سیکلوهگزانون، نرمال-هگزانول+ سیکلوهگزانون) و سه جزیی (اکتان+ دکان+ دودکان، نونان+ دکان+ دودکان، استیک اسید+ نرمال- هگزانول+ سیکلوهگزانون) با استفاده از روش لییا برای حالت های مختلف ایده آل و غیر ایده آل محاسبه شد. در حالت غیر ایده آل چند مدل ضریب فعالیت مختلف (NRTLا، Wilsonا، Margules) استفاده شد. در آخر نتایج به دست آمده از این مدل با نتایج تجربی برگرفته شده از مقالات مقایسه شدند. به جز ترکیب دوجزیی اکتان+ هپتان همراه با مدل ضریب فعالیت Wilson بقیه ترکیب های دوجزیی و سه جزیی نتایج پیش بینی شده خوبی ارایه دادند. با توجه به نتایج مشاهده شده، دو ترکیب آب+ متانول و آب+ اتانول به شدت غیر ایده آل هستند.

    کلیدواژگان: دمای اشتعال، مدل لییا، مدل ضریب فعالیت، مخلوط های دوجزئی، مخلوط های سه جزئی
  • فاطمه مظاهری، داریوش باغبانی*، جهانبخش دانشیان، فرج الله فیاضی، داوود جهانی، رحیم کدخدائی ایلخچی صفحات 144-161

    در این مطالعه، سازند قم در تاقدیس یورتشاه به عنوان یکی از مخازن نزدیک به تهران جهت ذخیره‏سازی گاز مورد ارزیابی قرار گرفته است. گسترش انیدریت‏ از جمله فرآیندهای دیاژنزی است که می‏تواند تاثیر منفی بر خواص مخزنی داشته باشد. بررسی پتروگرافی عضوهای c-4 تا f سازند قم به عنوان 4 عضو از 9 عضو معرفی شده در برش الگو سازند قم، در تاقدیس یورتشاه حاکی از حضور 6 بافت انیدریت است. توزیع انیدریت در این مخزن 8-3% است به استثنای انیدریت لایه‏ای که به ضخامت محدود، حداکثر m 6 در عضو d دیده می‏شود و می‏تواند سنگ‏پوش بالقوه‏ای برای مخازن زیرین باشد. سیمان‏های انیدریتی از دیگر انواع انیدریت در این مخزن است که در کنار دیگر سیمان‏های موجود، تخلخل مخزن را کاهش داده است. توزیع تخلخل در عضوهای سازند قم تحت تاثیر سنگ شناسی‏های مختلف آنها متفاوت است. چنانچه عضوهای e و f به علت سنگ شناسی متفاوت از عضو c-4، علاوه بر ریزتخلخل‏ها دارای تخلخل شکستگی نیز هستند که باعث افزایش تراوایی و مخزنی شدن این عضوها می‏گردد.

    کلیدواژگان: انیدریت، سازند قم، تاقدیس یورتشاه، خواص مخزنی
  • حمیدرضا مهدی پور*، آتیه قربانی، محمدکاظم حمیدنیا صفحات 162-173

    وظیفه واحد بازیافت گوگرد (SRU) تبدیل گاز اسیدی خروجی از واحد شیرین سازی گاز به گوگرد است تا از انتشار گازهای آلوده کننده محیط زیست جلوگیری شود. کم بودن غلظت H2S در خوراک، منجر به بروز مشکلاتی نظیر عدم پایداری شعله در کوره واکنش، کاهش فعالیت کاتالیست ها، کاهش تولید گوگرد و افزایش آلاینده های زیست محیطی و کاهش کیفیت گوگرد تولیدی خواهد گردید. از این رو لازم است تمهیداتی به جهت غنی سازی گاز اسیدی و افزایش غلظت H2S در خوراک ورودی به SRU در نظر گرفته شود. در حال حاضر غلظت H2S در خوراک ورودی به SRU در برخی از پالایشگاه های پارس جنوبی، با کاهش قابل ملاحظه ای همراه شده است. از این رو، با توجه به اینکه واحد شیرین سازی گاز به علت کاهش غلظت H2S ورودی به پالایشگاه با ظرفیت کمتری نسبت به ظرفیت اسمی خود در حال فعالیت است، می توان از ظرفیت مازاد آن به منظور غنی سازی گاز اسیدی ارسالی به SRU استفاده نمود. در این مقاله، ابتدا واحد شیرین سازی گاز با استفاده از داده های عملیاتی، شبیه سازی می شود. سپس، با در نظر گرفتن برج جذب غنی سازی، سیستم یکپارچه ای جهت افزایش غلظت گاز H2S ارسالی به SRU پیشنهاد و شبیه سازی خواهد شد. نتایج حاصله نشانگر آن است که با استفاده از ظرفیت استفاده نشده واحد شیرین سازی گاز و تنها با افزودن یک برج جذب، می توان غلظت گاز H2S را از حدود 20% مولی به 34% افزایش داد.

    کلیدواژگان: شیرین سازی گاز، بازیافت گوگرد، غنی سازی گاز اسیدی، ارزیابی فنی و پارس جنوبی
|
  • Mehdi Mohammadi, Siavash Riahi * Pages 4-23
    Low oil recovery provides a great need to apply the enhanced oil recovery techniques in carbonate reservoirs. Moreover, positive effects on smart water injection have been reported, and it has been known as one of the most cost-effective methods to enhance oil recovery in carbonate reservoirs by improving the wettability of carbonate rocks to more water-wetness state and positively affect the capillary pressure and relative permeability. One of the problems in water injection is the formation of mineral scales due to incompatibility of injection water and formation water which causes serious problems in the reservoir and wells. The most effective method for dealing with this problem is the use of suitable scale inhibitors (SIs) to prevent or delay scale formation. In this study, both in the absence and presence of various SIs, different smart waters were mixed with formation water to measure the amount of solid scale which may precipitate out of the mixed solution. Also, OLI Scale Chem simulator is used to investigate the incompatibility between blank smart waters without SIs and formation water. The amount and type of scales, the effect of water composition on the formation of these scales and the efficiency of used scale inhibitors are discussed. Also, by using the contact angle measurement method, the wettability alteration of the carbonate thin section over a specified time period and the benefits of smart water containing scale inhibitor in comparison with blank smart water without scale inhibitor are investigated. Finally, results show that smart waters, with optimized ionic composition, containing proper scale inhibition chemicals, not only reduce the risk of scale formation in mixing incompatible waters, but also have positive impact on oil recovery by changing the wettability of oil-wet carbonate rocks to water-wet state.
    Keywords: Enhanced Oil Recovery, Smart Water, Wettability Alteration of Carbonate Rock, Mineral Scales, Scale Inhibitor
  • Mohammad Moshirpanahi, MohammadHossain Ghazanfari Ghazanfari * Pages 24-36

    One of the main reasons of formation damage is invasion of drilling mud into the formation during drilling operations. Therefore, modeling and numerical simulation of this process in oil industry is very important. However, the effect of flow regime on filtrate invasion into formation is not well considered especially when compressible cake is assumed. In this study, invasion of a water based drilling mud in the linear system at static as well as dynamic conditions for Darcy and non-Darcy flow regimes have been investigated through numerical simulation. In addition, the model includes presence of compressible mud cake, penetration of solid particles into the formation, and erosion of the cake particles from the cake surface due to shear stress caused by drilling fluid. The saturation distribution of the invaded mud filtrate into the formation is obtained by simultaneous solution of coupled equations of convection-diffusion, momentum, and mass balance in porous media. The equations have been improved by considering compressible mud cake. It is found out that by considering compressible mud cake, the depth of invaded filtrate in the formation is increased and the thickness of the cake decreases from 0.015 mm to about 0.013 mm. The results also showed that the depth of filtrate invasion in Darcian flow regime in the dynamic filtration is about 1.27 cm more than the filtrate invasion depth in static filtration condition. In Non-Darcian flow conditions, entire sample was invaded by mud filtrate within 30 minutes dynamic mud filtration. Finally, the results of this study can help to better understand the drilling fluid invasion and mud cake growth in non-Darcy flow condition when erosion due to shear stress induced by drilling mud on cake surface occurs.

    Keywords: Numerical Solution, Convection-Diffusion Equation, Mud Filtrate Invasion, Non-Darcian Flow, Compressible Mud Cake
  • Samira Ahmadi *, MohamadReza Jafari Nasr Pages 37-51

    Mixed refrigerant is widely used in the natural gas liquefaction process, and this makes it important to optimize the parameters affecting this process. In this research, a PRICO process with mixed refrigerant was optimized by using Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGAII). In this optimization, energy consumption and the surface of heat exchanger were optimized simultaneously to eliminate the adverse effect of the surface of heat exchanger increase due to the single-objective optimization of the energy consumption observed in the previous papers. Molar flow rates of mixed refrigerant compounds including methane, ethylene, propane, isopentane and nitrogen, outlet pressures of the first and second compressors and outlet pressure of the cooling cycle valve were considered as optimization variables. Also, the considered objective functions were performed on sensitive analysis towards optimization variables Moreover, the optimization solutions were presented as a set of optimal solutions called Pareto optimal fronts whose results showed the contradiction of the two objective functions well. Afterwards, multi-objective optimization results were compared with single-objective minimization results. Ultimately, comparison results showed that the surface of heat exchanger in multi-objective optimization was reduced by 54% in comparison with  single-objective optimization (energy optimization).

    Keywords: Natural Gas liquefaction, PRICO Process, Genetic Algorithm, Multi-objective Optimization, Exergy analysis
  • Mohsen Bahaloo Horeh, Salman Ghorbanizadeh, Behzad Rostami * Pages 52-63
    In this study, the effect of water-soluble amphiphilic compounds of crude oil and ionic composition of water, on surface and interfacial tension were investigated. Distilled water and salt water of NaCl and Na2SO4 in five ionic strengths up to 2 molar were contacted to the crude oil to be saturated with crude oil amphiphilic compounds. The effect of these compounds on water properties are examined with pH, total organic carbon (TOC), surface tension and interfacial tension tests. Finally, the obtained results show that a low amount of acidic and basic compounds of crude oil were dissolved in contacted waters which have significant effect on surface and interfacial tension. In addition, the results reveal that by increasing the ionic strength of NaCl and Na2SO4 salt water, there is optimal salinity between 0.1 and 0.25 molar.
    Keywords: Surface Tension, Interfacial Tension, salt water, acidic crude oil, amphiphilic compounds
  • Amir Saeedi Dehaghani *, Sina Alizadeh Pages 64-78
    Precipitate migration during smart water injection plays a significant role in improving the oil recovery. This study showed that the process of mixing two incompatible water causes sulfate precipitate production while introducing oil to the combination results in an emulsion formation. The main objective of this study is to investigate the fine solids present in the water and their roles in emulsion formation and how they affect the oil recovery. Three types of formation water were used in this study. These 3 water types contained high concentrations of barium, calcium and strontium ions respectively. The smart water contains high concentration of sulfates. Moreover, crude oil and model oils (containing Stearic acid) were used in order to study the emulsion formation conditions. The composition of both primary oil and floating oil were studied using UV analyzing method. Finally, the effect of emulsion formation in porous media on oil recovery was studied. Experiments showed that mixing smart and formation water results in Barium, calcium and Strontium Sulfate precipitation. By introducing oil to the combination of the two water types, a reduction in the amount of precipitate was observed. Finally, the results, which were obtained by implementing UV, showed that amount of stearic acid and also the precipitates were decreased in the oil phase. Therefore, this must be due to the interaction among polar components of the oil phase and the precipitate fines, which it causes an emulsion formation. Water flooding using a smart water containing sulfate ion, and the one that does not contain sulfate, have shown that precipitates which have caused an emulsion formation increases the recovery factor from 14 to 47 percent.
    Keywords: Formation Water, Smart Water, Sulfate Precipitates, Emulsion, oil recovery
  • Milad Zohrevand *, Ali Shekarifard, Vahid Tavakoli Pages 79-95
    In the present paper, the cluster analysis of the molecular geochemical data of the oil has been used to determine the connectivity of Sarvak reservoir zones in one of the Iranian oil fields. Moreover, these methods include Principal Component Analysis (PCA), Hierarchical Cluster Analysis (HCA) and K-means. Statistical analysis was performed on peak ratios of High-Resolution Gas Chromatography (HRGC) and biomarker data from Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS). The results indicated the strong similarity between cross-plot of PC1 against PC2 from the ratio of the peaks of gas chromatography with that from the biomarker data. On the other hand, a cluster analysis by the HCA that separated the oil samples in exactly the same way as the PCA method was performed for biomarkers and gas chromatography peaks. After plotting several parameters of the biomarker maturity against the PC1 axis, it was found that 1) there is a direct relationship between them and 2) the oil groups are distinct from each other. These relationships indicate the effectiveness of the Principal Component Analysis (PCA) method for the study of Sarvak reservoir oil samples in the studied field. The results show that thermal maturity was essentially the main factor in the data clustering in this study. This issue was finally identified after performing the PCA statistical method on the data. Finally, drawing a diagram of biomarkers of maturity versus PC1 axis showed that the differences in maturity level of oils resulted in different oil groups. According to similarity the HRGC data clustering to the biomarker clustering results and other parameters obtained, presence of different oil families might indicate no/weak connectivity in the Saravk reservoir in the studied oil filed.
    Keywords: Petroleum Geochemistry, Cluster Analysis, Principal Component Analysis, Reservoir Conncetivity, Sarvak Reservoir, Iran
  • Iraj Maddahi, Ali Moradzadeh *, Ali Nejati Kalateh Pages 96-107

    In this research, pore pressure and its creation mechanism in one of oil fields in the southwest of Iran was first estimated using: 1) the velocity of seismic inversion, and 2) direct use of seismic acoustic impedance (AI) methods, and their results were then compared. At first, the cube of AI data was produced by inversion of seismic data, and the seismic velocity was then resulted accordingly. Following that, by fitting the effective pressure data with seismic velocity and AI data, the relationships between them were obtained and their initial models were construed. Next, by doing some correction on both models, their calibration coefficients were finalized and used to convert the seismic velocity and the AI data into effective pressure data. The effective pressure cubes of both models were then converted into pore pressure cubes. The results of this research in terms of separation of reservoir layers and high correlation coefficients between the predicted data and wells pressure test (0.91 for seismic velocity method and 0.925 for AI method) together with low standard error indicate the capability of both methods to predict pore pressure in carbonate reservoirs. Finally, the results of both methods were compared, and it has been found out that the direct use of seismic AI data for pore pressure prediction, which is being done for the first time in this study for carbonate reservoirs, has noticeable improvement for separation of the reservoir layers in comparison with the conventional velocity method. Finally, the results of AI method show a better resolution for Sarvak and Ilam reservoirs. Also, the thin Bourgan as well as the Fahliyan reservoirs, where have not been identified precisely by velocity method, have been correctly identified by this new method with pore pressure more than those the above and under layers.

    Keywords: Pore Pressure, Effective Pressure, Loading Mechanism, Inversion Velocity, Acoustic Impedance
  • Samaneh Bandehali, Abdolreza Moghadassi *, Fahime Parvizian, Sayed Mohsen Hosseini Pages 108-119

    In this study, titanium dioxide nanoparticles were functionalized by L-cysteine/POSS and then utilized in fabrication and modification of PEI-based nanofiltration membranes. The FTIR results confirm the formation of composite nanoparticles decisively. Also, SEM and AFM were used in membrane characterization. The water permeability and separation performance of prepared membranes were studied by pure water flux and salt rejection considering. Obtained results showed that PWF increased up to 22.03 (L/m2.h) by applying 0.1 wt.% composite nanoparticles due to hydrophilic agents on the membrane surface. Moreover, the sodium sulfate rejection reached to 78% in modified membranes in comparison with pristine membrane. The modified membranes which contain composite nanoparticles showed more efficiency compared to the blended membrane with L-cysteine/POSS and pristine membrane. The results also exhibited improved antifouling ability for modified membrane in comparison to pristine membrane.

    Keywords: Nanofiltration Membrane, Poly-Ether-Imide, Titanium Dioxide Nanoparticles, L-cysteine, POSS, Separation Performance
  • Abuzar Bazvandi, Saeedeh Senemari *, Bijan Maleki, Parviz Armani Pages 120-131
    In this study, the application of Arrhenius model as a suitable kinetic model for estimating the percent of oil produced in the source rock has been demonstrated. For this purpose, Kazhdumi and Pabdeh formations were studied as potential source rocks in Ahwaz Oil Field to illustrate the application of the method. In this regard, the maturity status of the source rock as well as the percentage of oil generation in the Ahwaz oil field was determined. Geochemical investigation of the formations showed that Kazhdumi Formation is the main source of this oil field among the formations in Ahwaz oil field. The results show that the hydrocarbon production potential of the Kazhdumi and Pabdeh formations are very good and poor respectively. The dominant Krogene in the Kazhdumi and Pabdeh formations are II and III respectively. Based on the results of burial history reconstruction and thermal modeling, the Kazhdumi Formation entered the oil window in this well, while the Pabdeh Formation did not enter the oil window due to inappropriate thermal regime (X=0). Therefore, among these formations, Kazhdumi Formation is considered as the main and most effective source of Ahwaz oil field with maximum oil conversion (X = 100)
    Keywords: Kinetic Evaluation, Arrhenius model, Southwestern of Iran, Source Rock, Petroleum Generation
  • Maryam Seif, Arash Kamran Pirzaman *, AmirHossein Mohammadi Pages 132-143

    Flash point is measured experimentally for a pure liquid, but this temperature is measured for multi-component mixtures in specific concentrations. Therefore, a model should be presented to estimate the aforementioned temperature for liquid mixtures over wide ranges of concentrations. In this communication, closed cup flash points of binary mixtures (Water+ Methanol, Water+ Ethanol, Octane+ Heptane, Octane+ Dodecane, Nonane+ Decane, nonane+ dodecane+ acetic acid+ pentan-1-ol, acetic acid+ n-hexanol, , pentan-1-ol+ cyclohexanon, acetic acid+ Cyclohexanon, n-Hexanol+ Cyclohexanon) and ternary mixtures (Octane+ Decane+ Dodecane, Nonane+ Decane+ Dodecane, Acetic acid+ n-Hexanol+ Cyclohexanon ) have been calculated using Liaw method for different state of  ideal and non-ideal solutions. For non-ideal solutions, different activity coefficient models (NRTL, Wilson, Margules) have been used. Finally, results of the present models for both binary and ternary systems are compared with experimental data. Except Octane + Heptane binary mixture with Wilson activity coefficient model, other binary and ternary systems have been indicated good result prediction, and NRTL model with 2.64 AAD% had the better results. Due to the observed results, two mixtures Water+ Methanol and Water+ Ethanol are non-ideal intensively.

    Keywords: Flash Point, Liaw Method, Activity Coefficient Model, Binary Mixture, Ternary Mixtures
  • Fatemeh Mazaheri, Dariush Baghbani *, Jahanbakhsh Daneshian, Farajollah Fayazi, Davood Jahani, Rahim Kadkhodaee Ilakhchi Pages 144-161

    In this study, the Qom Formation in Yortshah anticline has been evaluated as one of the reservoirs near Tehran city for gas storage. Formation of anhydrite is one of the diagenetic processes that can have a negative impact on reservoir properties. Petrographic investigation of c-4 to f members of the Qom Formation in Yortshahh anticline indicates the presence of 6 anhydrite textures including anhydrite layer, poikilotopic, pervasive and fracture filling cements and nodules and spare anhydrite crystals. Based on the results of petrophysical logs, anhydrite includes 3–8% of this reservoir. With the exception of anhydrite layer with the thickness up to 6 m in d member, which can be a potential cap rock for the lower reservoirs, anhydrite cements along with other cements have reduced the porosity of the reservoir. The porosity distribution in the members of the Qom Formation is affected by their different lithologies. As the e and f members due to different lithology than the c-4 member, in addition to the micropores, they also have fracture porosity, which increases the permeability and reservoir properties of these members.

    Keywords: Flash Point, Liaw Method, Activity Coefficient Model, Binary Mixture, Ternary Mixtures
  • HamidReza Mahdipoor *, Atiyye Ghorbani, MohammadKazem Hamidnia Pages 162-173

    The duty of Sulfur Recovery Unit (SRU) is converting the acid gas coming from the gas sweetening unit to Sulfur, to prevent the emission of environment pollutant gases. Low H2S concentration in the feedstock may lead to problems such as unstable flame in the reaction furnace, inactivity of catalysts, decrease of sulfur product and increase of environmental pollutants, and reducing the quality of producted sulfur. Therefore, preparing facilities for enrichment of acid gas and increasing the H2S concentration in the feedstock of SRU is necessary. At this time, the H2S concentration in the feedstock of SRU in the south Pars refineries is significantly decreased. Therefore, since the gas sweetening unit is operating under its nominal throughput due to decrease in the H2S concentration of its feedstock, using the excess capacity of this unit for enrichment of the acid gas routed to SRU is applicable. In this papert, at first the gas sweetening unit is simulated by means of the operating data. Then, with considering the enrichment absorber column, an integrated system for increasing the H2S concentration routed to SRU is recommended and simulated. The results shows that increasing the H2S concentration from 20 mol% up to 34 mol% is achievable by applying the unused capacity of the gas sweetening unit and adding just one absorber column.

    Keywords: Gas Sweetening, Sulfur Recovery, Acid Gas Enrichment, Technical Investigation