فهرست مطالب

پژوهش نفت - پیاپی 124 (امرداد و شهریور 1401)

مجله پژوهش نفت
پیاپی 124 (امرداد و شهریور 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/30
  • تعداد عناوین: 10
|
  • حبیب الله ظفریان ریگکی، محمدجواد عامری شهرابی*، علی سلمانی سیاح صفحات 3-16

    یکی از چالش های حفاری انحرافی، هدایت سرمته در جهتی است که بتواند مسیر طراحی شده را با کمترین خطا دنبال کند. بهبود دنبال کردن مسیر طراحی شده، زمانی اهمیت جدی می یابد که لایه تحت حفاری نازک بوده و در صورت پایین بودن دقت حفاری، مشکلاتی برای چاه ایجاد می شود. در چنین مواردی استفاده از روش های هوشمندسازی مسیر حفاری انحرافی به ویژه تکنولوژی سیستم دوار هدایت پذیر (RSS) اجتناب ناپذیر است. در این مطالعه برای هوشمندسازی حفاری انحرافی، از مدل تحلیلی پرندر-دتورنی که حفاری انحرافی را به صورت یک سیستم تاخیردار غیرخطی دارای نامعینی مدل می کند، استفاده شده است. تاکنون برای هوشمندسازی این سیستم، اثبات پایداری مبتنی بر تابع لیاپانوف انجام نشده است. نوآوری اصلی مقاله حاضر آن است که توانسته صورت بندی جدیدی برای روابط سیستم ارایه دهد به گونه ای که امکان استفاده از تابع لیاپانوف برای اثبات پایداری سیستم حفاری انحرافی که یک سیستم تاخیردار غیرخطی است، ایجاد گردد. بدین منظور علاوه بر کاهش مرتبه سیستم، ترم های غیرخطی سیستم نیز به نامعینی تبدیل و وارد سیستم شده اند. با این دو تغییر، تابع لیاپانوف مطلوب برای کنترل مقاوم سیستم تاخیردار خطی دارای نامعینی استخراج شده و با تبدیل تابع لیاپانوف به یک نامساوی ماتریس خطی (LMI) و سپس حل آن به وسیله حل کننده موزک، سیستم حفاری انحرافی هوشمندسازی و شبیه سازی شده است. در نهایت مساله دنبال کردن نیز برای سیستم حفاری انحرافی حل شده است. در تمامی مراحل، نیروی وارده از سمت RSS در محدوده عملیاتی حفاری قرار دارد. مقایسه نتایج شبیه سازی با کارهای قبلی نشان دهنده بهبود عملکرد روش هوشمندسازی پیشنهادی است.

    کلیدواژگان: حفاری انحرافی، هوشمندسازی، سیستم دوار هدایت پذیر، سیستم تاخیردار، کنترل مقاوم
  • امید روشن، احسان طاهری* صفحات 17-32
    شبیه سازی جریان سیال و تغییر شکل‎های فاز جامد در محیط متخلخل یک گام مهم در مدیریت و توسعه تولید نفت در مخازن نفتی است. با توجه به این نکته که شبیه سازی این جریان در همه مقیاس ها هزینه محاسباتی بسیار بالایی دارد، روش چندمقیاسی چندفیزیکی ترکیبی در سال های اخیر توسعه یافته است. همچنین، نقش فاز جامد در رفتار سیال و نرخ برداشت از مخزن انکارناپذیر است. در تحقیق حاضر، روش ارتقا یافته چند مقیاسی چندفیزیکی ترکیبی ارایه شده است که قادر به تحلیل تغییر شکل های کشسان و خمیری در مخزن نفتی است. همچنین، تاثیر این روش بر نرخ تولید نفت از مخزن سنجیده شده است. ارتقا مدل پایه با استفاده از نظریه سطح تسلیم و قانون جریان ناهمراه و انتگرال گیری عددی ضمنی براساس الگوریتم نگاشت بازگشتی انجام گرفته است. برای نشان دادن بازدهی زمانی الگو مسیله جریان در یک محیط متخلخل سه فازی با دو لایه شیل موردبررسی قرارگرفت که علاوه بر اینکه نتایح تطابق قابل قبولی با الگوی ریزمقیاس داشتند، کارآیی زمانی بسیار بالایی با استفاده از الگوی حاضر به دست آمد. همچنین در مسیله ای دیگر مقایسه با نتایج آزمایشگاهی صورت گرفت که نتایج تطابق بسیار خوبی با داده های آزمایشگاهی داشتند. در نهایت جهت بررسی عملکرد الگو جهت منظور نمودن کرنش های خمیری بر نرخ برداشت، مسیله ای با سه نوع سنگ مخزن مورد ارزیابی قرارگرفت و مشخص شد؛ هرچه میزان سختی سنگ کمتر باشد، با توجه به مستهلک شدن بخشی از انرژی تزریق میزان برداشت نفت در زمان های اولیه کاهش می یابد که با افزایش زمان و کاهش کرنش های خمیری به حد آستانه ای همگرا می گردد.
    کلیدواژگان: جریان سیال، نرخ تولید نفت، چند مقیاسی، تغییر شکل خمیری، کارایی محاسباتی
  • آرزو خیری، رامین نیکروز، علی کدخدایی*، رضا محبیان، رحیم کدخدائی ایلخچی صفحات 33-47

    شناسایی و مکان یابی تله های چینه ای به دلیل اینکه وابسته به تغییرات رخساره ای هستند و پراکندگی آن ها از وضعیت حوضه و محیط رسوبی تبعیت می نماید، پیچیده تر از تله های ساختمانی است. با توجه به این مسیله، داده های لرزه ای سه بعدی با استفاده از نشانگرها و برش زمان، روشی مفید برای ایجاد روابط جانبی با ویژگی های زمین شناسی می باشند. هدف از این پژوهش آشکار ساختن کانال های میاندری چینه ای با اعمال نشانگرهای مناسب برروی داده های لرزه ای سه بعدی است. به این منظور، نشانگرهای تجزیه طیفی و پوش دامنه با استفاده از مکعب سه بعدی لرزه ای میدان مورد مطالعه، استخراج شده و ویژگی های هر کدام مورد تفسیر و بررسی قرار گرفت. با مطالعه و تفسیرهای انجام شده، موقعیت هندسی کانال های میاندری واقع در سازند شوریجه توسط نشانگرهای پوش و تجزیه طیفی تعمیم یافته به صورت بهتری آشکار گردید. نشانگر تجزیه طیفی در آشکار ساختن هندسه کانال های میاندری موجود در مقاطع لرزه ای موثر بود و نشانگر پوش با نشان دادن نقاط روشن مرتبط با نفت گیرهای چینه ای، وجود کانال های میاندری را تایید کرد. این نتایج، توافق خوبی با نتایج حاصل از مطالعات سنگ شناسی، رخساره ای، ویژگی های مخزنی و تفاسیر پتروفیزیکی سازند شوریجه در ناحیه مورد مطالعه نشان می دهند

    کلیدواژگان: نفت گیر چینه ای، نشانگر لرزه ای، تجزیه طیفی، نشانگر پوش، کانال مئاندری
  • اوین زندی، روجیار اکبری سنه*، فرهاد رحمانی چیانه صفحات 48-65
    در پژوهش حاضر، فرآیند تخریب نوری آلاینده رنگی متیل اورانژ با استفاده از فتوکاتالیست های نانوساختار BiOI/Clinoptilolite با هدف بررسی اثرات حضور پایه زیولیت طبیعی کلینوپتیلولیت و مقدار بارگذاری نانوذرات BiOI برروی فعالیت فتوکاتالیستی مورد مطالعه قرار گرفت. به این منظور مقادیر مختلف فتوکاتالیست های BiOI تثبیت شده برروی کلینوپتیلولیت (wt.% 40، 30، 20، 10) به روش سونوشیمیایی-رسوبی سنتز شدند. در بررسی خصوصیات نانوکامپوزیت های سنتز شده از آنالیزهایی همچون XRDا، FESEM/EDXا،PL و UV-vis استفاده شد. نتایج آنالیزهای شناسایی بیانگر صحت سنتز نمونه های سنتزی بوده و نشان می دهد که حضور کلینوپتیلولیت نه تنها مورفولوژی و ساختار BiOI را تغییر نمی دهد بلکه منجر به کاهش بازترکیب جفت های الکترون-حفره و همگنی مورفولوژی می شود. همچنین با توجه به عدم مشاهده ذرات تیغه ای شکل کلینوپتیلولیت در تصاویر FESEM نمونه حاوی 30% وزنی BiOI، به نظر می رسد که نانوصفحات گل مانند BiOI تقریبا سطح ذرات کلینوپتیلولیت را پوشانده اند. بدیهی است که با افزایش بیشتر مقدار بارگذاری، سطح زیولیت به شدت پوشانده شده، تجمع ذرات فلزی افزایش یافته و در نتیجه تماس بین ذرات BiOI و کلینوپتیلولیت و همچنین راندمان جداسازی جفت های الکترون-حفره تضعیف شده که منجر به کاهش عملکرد فتوکاتالیستی می شود. با بررسی نحوه اثرگذاری پارامترهای عملیاتی، حداکثر مقدار حذف فتوکاتالیستی متیل اورانژ (100%) در شرایط بهینه زمان واکنش h 2، غلظت آلاینده ppm 5 و مقدار کاتالیست g/L 5/0 تحت تابش نور فرابنفش به دست آمد. همچنین، با بررسی مدل های مختلف سینتیکی برای کاتالیست منتخب، مطابقت مدل های سینتیکی درجه دوم، فرندلیچ اصلاح شده و انتشار سهموی با فرآیند حذف متیل اورانژ با 99/0 < R2 تایید شد. به علاوه همان طور که از نتایج آنالیز UV-vis نیز قابل انتظار بود، فتوکاتالیست بهینه B(30)/CLT کارایی مطلوبی را نیز تحت تابش نور مریی برای تخریب آلاینده رنگی (82%) از خود نشان داد.
    کلیدواژگان: کلینوپتیلولیت، نیمه رسانای BiOI، تخریب نوری، متیل اورانژ، سینتیک
  • احسان خامه چی*، امیر میرزایی، محمود اکبری، رضا دوستی صفحات 66-78

    تولید ماسه در مخازن ماسه سنگی به دلیل آسیب ها و مشکلات اقتصادی که به همراه دارد، موضوعی اساسی در برخی میدان های نفت و گاز به شمار می رود. تولید ماسه منجر به وقوع مشکلات پرشماری از جمله فرسایش تجهیزات زیرزمینی و روزمینی، آسیب های زیست محیطی، کاهش و وقفه در تولید و گاهی از دست دادن چاه می شود. بنابراین کنترل تولید ماسه از چاه های دارای تولید ماسه بسیار مهم است. تا کنون روش های مختلفی از جمله مکانیکی و شیمیایی برای کنترل تولید ماسه ارایه و انجام شده اند که در روش های شیمیایی از طریق تزریق سیال پلیمری همچون انواع رزین، ژل پلیمرها و... سازند ماسه ای تحکیم می یابد. در پیشینه تحقیق ، اقدام و آزمایش های انجام شده در استفاده از انواع رزین های مختلف جهت تحکیم  مخازن ماسه سنگی، نتیجه های حاصل شده نشان دهنده موفقیت آمیز بودن تزریق رزین بوده است. در بیشتر موارد رزین های پایه حلال مورد استفاده قرار گرفته اند، که به دلیل برطرف کردن نگرانی های زیست محیطی، ایمنی و هزینه های اقتصادی ناشی از بهره گیری از این نوع رزین ها امروزه رزین های پایه آبی بیشتر مورد توجه قرار گرفته اند. هدف اصلی این مطالعه ارایه نوعی رزین پایه آبی که علاوه بر ایجاد مقاومت فشاری و کاهش اندک تراوایی، در مقایسه با رزین های پایه حلال سازگار با محیط زیست بوده و از نظر بهداشت و ایمنی موثر و کارآمد است. روش انجام آزمایش ها به این صورت است که با ترکیب نمودن مقدار درصدهای مختلف و معینی از رزین، سخت کننده مناسب آن و نمونه ماسه تولیدی، نمونه های مختلف مغزه ساخته شد. مغزه های ساخته شده جهت اندازه گیری تراوایی و مقاومت فشاری آزمایش شدند. آزمایش های انجام گرفته نشان دادند که سیال مورد استفاده توانایی مقاوم سازی ماسه را داشته و مقادیر مقاومت فشاری و تراوایی باقی مانده با تغییر مقدار ترکیب درصد رزین و سخت کننده آن نیز تغییر می کنند

    کلیدواژگان: مخازن ماسه سنگی، کنترل تولید ماسه، مقاومت فشاری، تراوایی، رزین
  • هاجر پوران منجیلی، محمود البرزی*، تورج بهروز، سید محمد سیدحسینی صفحات 79-97
    صنعت نفت یکی از صنایع استراتژیک در کشورهای نفت خیز است، به همین علت تصمیم گیری درباره چگونگی بهره برداری حداکثر، با کم ترین هزینه همواره مورد علاقه سیاست گذاران در این زمینه بوده است. در سال های اخیر توجه به هوشمندسازی میادین نفتی به دلیل مزایای فراوان آن مورد توجه بسیاری از متخصصان این امر قرار گرفته است. با هوشمندسازی میادین نفتی و استفاده از سیستم های یکپارچه سازی عملیات تعداد حفاری ها و متعاقب آن هزینه حفاری کاهش یافته و از طرف دیگر با استفاده از تجهیزات هوشمند، تولید آب همراه نفت از میدان کاهش و کیفیت نفت تولیدی بهبود یافته و هزینه های تولید آب نیز کاهش می یاید. در این مقاله داده های میزان تولید و هزینه بهره برداری یک میدان نفتی در حالت مرسوم به حالت هوشمند تعمیم یافته و با استفاده از مدل سیستم دینامیک در نرم افزار ونسیم به بررسی عوامل موثر بر هوشمندی میدان نفتی و میزان کاهش تولید آب و هزینه حفاری میدان در حالت هوشمند پرداخته شد. از آن جا که کاهش تولید آب همراه نفت و حفاری بر هزینه تمام شده بهره برداری میدان تاثیر می گذارد، با کاهش کمبود تجهیزات و قدرت تامین کنندگان فعلی 143 هزار دلار در روز و با افزایش قیمت هر بشکه نفت 99 هزار دلار در روز صرفه جویی در هزینه ها می شود. از طرفی با کاهش قیمت هر بشکه نفت 86 هزار دلار در روز و با افزایش کمبود تجهیزات و قدرت تامین کنندگان فعلی 83 هزار دلار در روز افزایش هزینه ها رخ می دهد.
    کلیدواژگان: هوشمندسازی، میدان نفتی هوشمند، سیستم دینامیک، تجهیزات هوشمند، حفاری، آب همراه نفت
  • مجید اوجی، محمد تقی زاده سروستانی*، محمد بهنود، علی اسفندیاری بیات صفحات 98-111
    در این مطالعه، پایداری فوم آبی توسط نانوذرات اصلاح شده با سورفکتانت افزایش یافت. برای درک بهتر رفتار فوم تثبیت شده با مخلوط نانوذره و سورفکتانت، رفتار فوم زایی، پایداری، تغییرات ترشوندگی نانوذرات و کشش سطحی برحسب زمان مورد بررسی قرار گرفتند. نتایح زاویه تماس سیستم کلسیت/نفت خام/محلول مولد فوم نشان داد اضافه کردن سورفکتانت CTAB به نانوسیال سیلیکا منجر به تغییر ترشوندگی نانوذره می شود. در غلظت یک برابر غلظت بحرانی مایسلی از سورفکتانت، نانوذره بیشترین تغییر ترشوندگی به سمت آب گریزی را تجربه می کند و زاویه تماس آن از °20 در زمان صفر به °57 در زمان h 24 می رسد. در غلظت ذکر شده کشش سطحی به حداکثر مقدار خود می رسد. این پدیده به کاهش سورفکتانت های آزاد در اثر جذب سطحی بر نانوذره نسبت داده شد. رفتار پایداری و فوم زایی توسط روش راس-مایلز مورد بررسی قرار گرفت. فوم تثبیت شده با نانوذرات در مقادیر کم آب گریزی و در ابتدای عمر، دارای نمودار تحلیل رفتگی خطی و مشابه با فوم پایدار شده با سورفکتانت تنها بود. بنابراین پایداری ابتدای عمر فوم توسط سورفکتانت های آزاد کنترل می شود. با گذشت زمان، با برجسته شدن سازوکار های پل زنی ذرات، افزایش حداکثر فشار مویینگی انعقاد و افزایش گرانروی توده مایع، پایداری فوم توسط نانوذره کنترل می شود و به صورت معنی داری افزایش می یابد. در مقادیر بالای آب گریزی نانوذره (نزدیک به CMC 1)، علاوه بر سورفکتانت، نانوذرات نیز به عنوان فعال سطحی عمل می کنند زیرا نمودار تحلیل رفتگی خطی  که در مقادیر آب گریزی کم مشاهده شده بود در این نمونه مشاهده نمی شود. بنابراین، ابتدای عمر فوم توسط هر دو نانوذره و سورفکتانت آزاد کنترل می شود. نتایج نشان داد رفتار فوم زایی محلول های مولد فوم مشابه رفتار کشش سطحی است. همچنین، تغییر ترشوندگی نانوذره که دارای زمان تعادل طولانی مدت است به عنوان سازوکار پیشنهادی برای پایداری بالای فوم تثبیت شده با نانوذره در نیمه دوم عمر آن پیشنهاد می شود.
    کلیدواژگان: فوم آبی، ترشوندگی سطحی نانوذره، کشش سطحی، پایداری فوم، رفتار دینامیک فوم
  • سید رسول سیدعلی، بهرام علیزاده*، ایمان زحمتکش، هاشم صراف دخت صفحات 112-130
    ارزیابی پتانسیل هیدروکربن زایی سنگ منشا به عنوان تابعی از کل محتوی کربن آلی و نوع کروژن از اهمیت بالایی در مطالعات اکتشافی نفت و گاز برخوردار است. هدف اصلی در این مطالعه، مقایسه عملکرد شبکه عصبی مصنوعی بر پایه روش آموزش پس انتشار (ANN-BP) و همچنین الگوریتم های فراابتکاری ژنتیک (ANN-GA) و ازدحام ذرات (ANN-PSO) به منظور برآورد پارامترهای ژیوشیمیایی کل کربن آلی (TOC) و پتانسیل باقی مانده هیدروکربنی (S2) از طریق نمودارهای چاه‎ پیمایی است. بدین منظور، سازند پابده (پالیوسن الیگوسن) در میدان نفتی منصوری مورد مطالعه قرار گرفت. براساس نتایج برازش خطی برروی داده های آزمون، روش ANN-PSO امکان برآورد پارامترهای TOC و S2 حاصل از آنالیز راک ایول را به ترتیب با ضریب تعیین (R2) برابر با 8548/0 و 9089/0 فراهم آورده و عملکرد بهتری نسبت به روش های ANN-BP و ANN-GA به نمایش می گذارد. همچنین، برآورد پارامتر شاخص هیدروژن (HI) بر مبنای ارتباط میان مقادیر TOC و S2 به واسطه این روش با ضریب تعیین 6882/0 از دقت قابل قبولی برخودار بوده و تفکیک انواع کروژن با دقت طبقه بندی 74% را امکان پذیر می سازد. زون بندی ژیوشیمیایی سازند پابده بر مبنای غنی شدگی آلی و نوع کروژن با توجه به نتایج حاصل از روش ANN-PSO نشان دهنده سه بخش مجزا است، به طوری که بخش میانی (واحد شیل قهوه ای) با دارا بودن مقادیر قابل توجه کل محتوی کربن آلی و شاخص هیدروژن از پتانسیل هیدروکربن زایی بیشتری برخودار بوده و در صورت رسیدن به بلوغ حرارتی مناسب می تواند نقش قابل توجهی در شارژ تله های نفتی میدان ایفاء نماید. بنابراین، تعیین دقیق اختصاصات هیدروکربن زایی سازند پابده با به کارگیری مدل پیشنهادی ANN-PSO در این مطالعه، کاهش عدم قطعیت در مدل سازی سیستم نفتی و متعاقبا افزایش قابل توجه کارایی اکتشاف در میدان نفتی منصوری را به دنبال خواهد داشت.
    کلیدواژگان: کل کربن آلی، نوع کروژن، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی ازدحام ذرات
  • حسین علیخانی، مهدی ستاری نجف آبادی، مسعود حق شناس فرد* صفحات 131-145
    در این پژوهش، جریان سه فازی گاز-مایع-مایع در یک میکروکانال بررسی و نقش فاز گاز در فرآیند استخراج مایع-مایع مورد مطالعه آزمایشگاهی قرار گرفت. مواد مورد استفاده شامل محلول آبی سدیم هیدروکسید به عنوان فاز آبی، استیک اسید در نرمال هگزان به عنوان فاز آلی و نیتروژن به عنوان فاز گازی بودند. میکروکانال مورد استفاده از جنس شیشه به عرض و عمق به ترتیب µm 800 و µm 700 بوده و فرآیند استخراج در حالت دو فازی مایع-مایع و سه فازی گاز-مایع-مایع مورد ارزیابی قرار گرفت. در حالت دو فازی (بدون حضور گاز)، الگوی جریان تشکیل شده لخته ای و الگوی جریان در حالت سه فازی به صورت امولسیون دوگانه یا لخته سه فازی گاز در آلی در آبی بود. طبق نتایج حاصل مشخص شد که با افزایش نسبت دبی فاز آبی به آلی از 5/0 به 2، ضریب کلی-حجمی انتقال جرم در حدود 50% کاهش پیدا می کند. همچنین با افزایش دبی کلی مایعات از mL/s 005/0 به mL/s 020/0، ضریب کلی-حجمی انتقال جرم حدود 140% افزایش پیدا می کند. نتایج نشان داد که افزودن گاز همواره باعث بهبود انتقال جرم در میکروکانال نمی شود. به عنوان مثال در دبی ثابت دو مایع برابر با mL/s 005/0، با افزایش دبی گاز از 0 تا mL/s 1/0، ضریب انتقال جرم کاهش و سپس با افزایش دبی گاز تا mL/s 2/0، ضریب انتقال جرم افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: جریان سه فازی، استخراج مایع-مایع، میکروکانال، فاز گاز، انتقال جرم
  • نیکا قاسم پور، مهدی نظری صارم*، افشین اکبری دهخوارقانی صفحات 146-158
    فوم تثبیت شده با مخلوط نانوذره و سورفکتانت دارای توانایی بیشتری نسبت به سورفکتانت ها در جهت بهبود تحرک پذیری سیال تزریقی می باشد. تحرک پذیری فوم تزریقی تابعی از ویسکوزیته فوم و رفتار تراوایی نسبی فوم/نفت است که خود تابعی از ترشوندگی سنگ می باشد. مطالعات فراوانی روی بهبود تحرک پذیری از طریق افزایش ویسکوزیته ظاهری فوم انجام گرفته است. با این حال، پتانسیل محلول مولد فوم برای تغییر ترشوندگی کم تر مورد توجه قرار گرفته است. به این منظور، توانایی تغییر ترشوندگی شیشه نفت دوست توسط محلول مولد فوم از طریق آزمایش زاویه تماس از طریق دو دیدگاه نوآورانه رژیم انتشاری و همرفتی بررسی شد. در رژیم انتشاری، محلول های آب مقطر و نانوسیال (1/0 درصد وزنی از نانوذره کلسیم کربنات) قابلیت تغییر ترشوندگی شیشه را به سمت آب دوستی بیشتر نداشتند. محلول سورفکتانتی (CMC 1 از سورفکتانت SDS) تنها °5 از نفت دوستی شیشه کاهش داد. مخلوط سورفکتانت و نانوذره این تغییر ترشوندگی را به °16 رساند. در رژیم همرفتی، بر خلاف رژیم انتشاری، هم آب مقطر و هم نانوسیال دارای توانایی تغییر ترشوندگی شیشه به سمت آب دوستی بیشتر بودند. با این حال ترشوندگی تعادلی ایجاد شده برای آب مقطر (°76) آب دوست تر از نانوسیال (°76) بود. این رفتار به جذب نانوذره با بار مخالف روی سطح شیشه نسبت داده شد. محلول سورفکتانتی ترشوندگی اولیه را به °45 رساند. مخلوط سورفکتانت و نانوذره بهترین نتیجه را در این زمینه داشت و ترشوندگی اولیه را به °23 رساند. براساس آزمایش های کشش سطحی، رفتار برتر مخلوط سورفکتانت و نانوذره به جذب سطحی مولکول های سورفکتانت بر نانوذره و فعال سطحی شدن نانوذرات نسبت داده شد.
    کلیدواژگان: تغییر ترشوندگی، کشش سطحی، جذب سطحی، نانوذره کربنات، سورفکتانت، رژیم انتشاری و همرفتی
|
  • Habiballah Zafarian Rigaki, MohammadJavad Ameri Shahrabi *, Ali Salmani Sayah Pages 3-16

    One of the challenges of directional drilling is guiding the bit in the appropriate direction so that it follows the planned path with minimal error. Improving the follow-up of the designed trajectory is especially important when the drilled layer is thin and if the drilling accuracy is low, it causes some problems in the well. In such cases, using smart tools, such as rotary steerable system (RSS) technology, is inevitable. In this paper, the Perneder-Detournay’s analytical method, which models the directional drilling system as a nonlinear delayed system with uncertainty, is used. To date, no proof of stability based on Lyapunov function has been performed to make this system intelligent. The main innovation of the present paper is that it has been able to provide a new formulation for system equations so that it is possible to use the Lyapunov function of delayed systems to prove system stability. For this purpose, in addition to reducing the order of the system, the nonlinear terms of the system have also become indefinite and entered the system. With these two changes, the optimal Lyapunov function for robust control of a linearly delayed system with uncertainty is extracted and by converting the Lyapunov function to linear matrix inequality (LMI) and then solving the LMI using the Mosek solver, the directional drilling system has been made smart and simulated. Finally, the tracking problem for the directional drilling system is solved. At all stages, the force coming from the RSS side is within the operational range of the directional drilling. Comparison of simulation results with previous works shows the improvement of the performance of the proposed intelligence method.

    Keywords: directional drilling, Smart, Rotary Steerable System (RSS), Robust control, Tracking Problem
  • Omid Roshan, Ehsan Taheri * Pages 17-32
    Fluid flow simulation and solid phase deformations in porous media are important steps in management and development of oil production of reservoirs. Since fluid simulation in all scales has severe computational cost, multiscale models have been developed recently. Moreover, the role of solid phase deformation in fluid flow and in oil production could not be neglected. In this research, the new mixed multiscale-multiphysics model has been developed. .the new model of mixed multiscale Multiphysics has been developed.  In the present model, not only could the role of elastic deformation in the fluid flow be considered, but also, plastic deformation affecting in the oil production rate could be regarded. The development of the base geotechnical model is performed with respect to the yield surface criterion and none associated flow role theory with the aid of implicit integrating and return mapping. The results were compared with other numerical method and also experimental results and reasonable agreement were achieved. Moreover, the computational efficiency of the present model is proved through the precise analytical calculation. The results confirm that the new model could simulate an oil production rate in an appropriate manner with the high computational efficiency.
    Keywords: Fluid Flow, Oil Production Rate, Multiscale, Plastic deformation, Computational Efficiency
  • Arezoo Kheyri, Ramin Nikrouz, Ali Kadkhodaie *, Reza Mohebian, Rahim Kadkhodaie-Ilkhchi Pages 33-47

    Identifying and locating stratigraphic traps is more difficult than structural traps because they are dependent on facies changes and their distribution follow the condition of the basin and the sedimentary environment. Accordingly, the three - dimensional seismic data based on seismic attributes provide a better way to establish lateral relationships with geological features. The purpose of this research is to identify the stratigraphic meandering channels by applying appropriate attributes on seismic data. For this purpose, three dimensional data from one of the northeastern fields of the Iran were employed by using Petrel software. Afterwards, the relevant attributes were applied on the raw sections and their reservoir characteristics were interpreted and surveyed. Through stratigraphic interpretations, the geometrical position of the meandering channels located in the Shurijeh Formation was better revealed by the envelope and extended spectral decomposition attributes. The spectral decomposition attribute was effective in revealing the geometry of meandering channels in seismic sections, and the envelope attribute confirmed the existence of meandering channels by showing bright spots related to stratigraphic oil traps. These results show good agreement with the results of lithological, facies, reservoir properties, and petrophysical interpretations of Shurijeh Formation in the study area.

    Keywords: Stratigraphic oil trap, seismic attribute, Spectral Decomposition, envelope attribute, meandering channel
  • Avin Zandi, Rojiar Akbari Seneh *, Farhad Rahmani Chiyaneh Pages 48-65
    In the present study, the process of optical degradation of methyl orange dye pollutant was studied using BiOI / Clinoptilolite nanostructured photocatalysts to investigate the effects of clinoptilolite natural zeolite support and BiOI nanoparticle loading on photocatalytic activity. For this purpose, different amounts of BiOI photocatalysts on clinoptilolite (10, 20, 30 and 40 wt.%) were synthesized via sonochemical-precipitation method. The synthesized photocatalysts were characterized by XRD, FESEM, EDX, PL and UV-vis techniques. The results of identification analyzes indicate the accuracy of the synthesis of synthetic samples. By examining the effect of operating parameters, the maximum amount of methyl orange photocatalytic removal (100%) was obtained under optimal reaction time of 2 hours, 5 ppm pollutant concentration and 0.5 g/L amount of photocatalyst under ultraviolet light. Also, by examining different kinetic models for the selected catalyst, the conformity of the second-order, modified Freundlich, parabolic diffusion models with the methyl orange removal process with R2 >0.99 was confirmed. In addition, as expected from the results of UV-vis analysis, the optimal B (30)/CLT photocatalyst showed desirable performance under visible light radiation for the degradation of dye (82%).
    Keywords: Clinoptilolite, BiOI Semiconductor, Photodegradation, Methyl Orange, Kinetics
  • Ehsan Khamehchi *, Amir Mirzayi, Mahmoud Akbari, Reza Doosti Pages 66-78

    Sand production in sandstone reservoirs is a vital issue in oil and gas fields due to the damage and economic problems it entails. Sand production leads to many problems such as erosion of facility of well and surface equipment, environmental problems, reduction and interruption in production and Sometimes it causes the loss of wells. Therefore, controlling sand production from wells prone to sand production is very important. So far, various methods, including mechanical and chemical, have been proposed and performed to control sand production, which are consolidated in chemical methods by injecting polymer fluids such as resins, etc. to the sand formation. The main purpose of this study is to provide aqueous-based resin that, in addition to creating compressive strength and slightly reducing permeability, is environmentally friendly and effective in terms of health and safety in comparison with solvent-based resins. By combining different percentages of resin and its suitable hardener with the produced sand sample, different core samples were made with different percentages. The fabricated cores were tested for permeability and compressive strength. Experiments showed that the fluid used has the ability to chemically consolidate the sand and the compressive strength and permeability values also change with the amount of resin and hardener composition.

    Keywords: Sand Stone Reservoir, Sand production control, Compressive Strength, Permeability, Resin
  • Hajar Pouran Manjily, Mahmood Alborzi *, Turaj Behrouz, Seyed Mohammad Seyed- Hosseini Pages 79-97
    The oil industry is one of the most significant strategic industries in countries with oil reserves. For this reason, politicians desire to know how to choose a condition with maximum exploitation but minimum cost. In recent years, most of the experts have been paying attention to intelligent oil fields owing to their advantages. Intelligent oil fields and operational integrated systems can reduce the number of drilling operations and as a result, lower the costs of drilling. On the other hand, intelligent equipment will decrease water production from the field, improve the quality of the produced oil, and reduce the costs of water production. This paper focuses on generalizing production data values and exploitation costs of the oil field, from the conventional field to an intelligent one. To this end, a model of the system dynamic was developed in VENSIM software to assess the effective factors on intelligent oil fields, the value of reducing water production, and lowering drilling cost in the intelligent state. Eventually, it was found out that the costs of drilling and water production are dependent on the price variation of each oil barrel, the percentage of the lack of equipment, and the power of current suppliers. The variation of each factor has a remarkable effect on the costs of drilling and water production with oil.
    Keywords: Intelligence, Intelligent oil field, Integrity, System dynamic, Intelligent Equipment
  • Majid Owji, Mohammad Taghizadeh Sarvestani *, Mohammad Behnood, Ali Esfandyari Bayat Pages 98-111
    In this study, stability of aqueous foam is increased by modified nanoparticles using surfactant. To better understand the behavior of stabilized foam with nanoparticles and surfactants, foam ability, stability, wettability changes of nanoparticle, and interfacial tension versus time were investigated. The results of contact angle of calcite/crude-oil/foam agent solution showed that adding CTAB surfactant to silica nanofluid changes the wettability of nanoparticles. At a concentration of critical micelle concentration of surfactant, the nanoparticle experiences the greatest change in wettability towards hydrophobicity, and contact angle increases from 20° at initial time to 57° after 24 hours. The results showed that at the mentioned concentration, the interfacial tension reaches its maximum value. This phenomenon was attributed to the reduction of free surfactants due to adsorption on the nanoparticles. Stability and foaming behaviors were investigated by Ross-Miles method. Foam stabilized with nanoparticles at low hydrophobic values at the beginning of life had a linear decay diagram similar to foam stabilized with surfactant alone. Therefore, the initial stability of the foam is controlled by the free surfactant. Later, the stability of the foam is controlled by the nanoparticles and increases substantially as the bridging mechanisms become more prominent, maximum capillary pressure increases, and viscosity of the liquid bulk increases. At high levels of nanoparticle hydrophobicity (close to CMC 1), the nanoparticles act as surfactants and no longer have the sharp linear drop observed in other samples with low adsorption values. Therefore, the beginning of the foam life is controlled by both nanoparticles and free surfactant. The results showed that the foaming behavior of foam generating solutions is similar to the interfacial tensile behavior. Also, the change in wettability of nanoparticles, which had a long equilibrium time, was proposed as a mechanism for high stability of nanoparticle-stabilized foam in the second half of its life.
    Keywords: aqueous foam, surface wettability of nanoparticles, Interfacial Tension, Foam Stability, dynamic behavior of foam
  • Seyed Rasoul Seyedali, Bahram Alizadeh *, Iman Zahmatkesh, Hashem Sarafdokht Pages 112-130
    Assessment of petroleum generation potential of the source rock as a function of total organic carbon content and kerogen type is of great importance in oil and gas exploration studies. The main aim of this research is to compare the performance of artificial neural networks trained by back propagation algorithm (ANN-BP) and metaheuristic methods including genetic algorithm (ANN-GA) and particle swarm optimization (ANN-PSO) for prediction of total organic carbon (TOC) content and remaining petroleum potential (S2) from the wireline data. For this purpose, Pabdeh Formation (Paleocene-Oligocene) in Mansuri oilfield is studied. Based on the results of linear regression on the test data, ANN-PSO method provides more accurate predictions of Rock-Eval derived TOC and S2 parameters with correlation coefficient (R2) values of 0.8548 and 0.9089, respectively. In addition, hydrogen index (HI) is appropriately predicted based on the relationship between TOC and S2 values obtained from the ANN-PSO method with R2 value of 0.6882, from which different types of kerogen can be distinguished with classification accuracy of 74 percent. Geochemical zonation of Pabdeh Formation based on organic richness and kerogen type reveals three distinctive parts, among which the middle part (Brown Shale Unit, BSU) demonstrates the greater petroleum generation potential with having the significant values of total organic carbon and hydrogen index. Therefore, the BSU can play an important role in hydrocarbon charging of the oilfield traps if it attains proper level of thermal maturity. Accordingly, precise determination of petroleum generation characteristics of Pabdeh Formation using the ANN-PSO model proposed in this study will lead to a reduction in uncertainty associated with petroleum system modeling, and therefore will considerably increase the exploration efficiency in the Mansuri oilfield.
    Keywords: Total Organic Carbon, Kerogen type, Artificial Neural Network, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization
  • Hosein Alikhani, Mehdi Sattari-Najafabadi, Masoud Haghshenasfard * Pages 131-145
    In this study, solvent extraction during gas-liquid-liquid flow in a microchannel was investigated. Sodium hydroxide aqueous solution, acetic acid dissolved in n-hexane and nitrogen were employed as the aqueous, organic and gaseous phases, respectively. The microchannel was made of glass with a cross sectional dimension of 800×700 µm2. In the two-phase mode (without the gas phase), the flow regime was slug flow, while in the three-phase flow mode, the flow pattern was a double emulsion (gas in organic in water) flow. By increasing the total fluid flow from 0.005 to 0.020 mL/s, the overall volumetric mass transfer coefficient enhanced on average by 140%. Using the gas phase did not always improve the mass transfer coefficient in the microchannel. For example, at a constant liquids flow rate of 0.005 mL/s, increasing the gas flow rate from 0 to 0.1 mL/s, deteriorated the mass transfer coefficient, however, increasing the gas flow rate up to 0.2 mL/s led to augmentation of the mass transfer coefficient.
    Keywords: Three-phase Flow, Liquid-Liquid Extraction, microchannel, Gas phase, Mass Transfer
  • Nika Ghasempour, Mahdi Nazarisaram *, Afshin Akbari Dehkharghani Pages 146-158
    Injection of nanoparticle-stabilized foam has been considered by the oil industry due to its high stability. In this study, the interaction between nanoparticles and surfactants as well as the hysteresis of the foam injection sequence is investigated. For this purpose, secondary and tertiary core injection experiments were performed on synthetic glass core to investigate the oil recovery behavior of foam stabilized with calcium carbonate nanoparticles and SDS surfactant in sandstone reservoirs. According to the results, the secondary oil recovery by foam stabilized with a mixture of 0.04 wt.% of surfactant and 0.1 wt.%  of nanoparticles is significantly higher than the foam stabilized with counterpart nanoparticle and surfactant. In all cases, tertiary oil recovery was significantly lower than the tertiary mode. This phenomenon was attributed to the diffusion regime governing tertiary recovery compared to the convective regime in the secondary injection. In order to prove this hypothesis, the aging process performed in the core injection experiments was repeated in the contact angle device. In the diffusion regime, the nano fluid could not change the wettability of the glass to more water-wetness. The surfactant solution reduced the glass oil-wetness by only 5 degrees. The mixture of surfactant and nanoparticles brought this change in wettability to 16. The Nano fluid, surfactant solution, and mixture of surfactant and nanoparticles brought the initial wettability of about 150˚ to 76˚, 45˚, and 23, respectively, which it confirms the higher rate of convective regime in the change of wettability. Based on surface tension experiments, the superior behavior of the surfactant and nanoparticle mixture was attributed to the adsorption of surfactant molecules on the nanoparticles and the surface activation of the nanoparticles.
    Keywords: foam injection, Hysteresis, Nanoparticles, Surfactant, Diffusion Regime, Convection