فهرست مطالب

مجله پژوهش نفت
پیاپی 127 (بهمن و اسفند 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/03/18
  • تعداد عناوین: 10
|
  • لقمان صادقی، محمد حسنپور صدقی، علی کدخدایی صفحات 3-21

    بیش تر ذخایر هیدروکربنی دنیا در مخازن شکافدار طبیعی ذخیره می‏شوند و چنین سیستم هایی می توانند تاثیر قابل توجهی بر عملکرد مخزن داشته باشند. بنابراین مطالعات ژیومکانیکی، درک و بررسی الگوهای شکستگی‏ها به منظور بهینه سازی تولید هیدروکربن اهمیت بالایی برای زمین شناسان و مهندسین نفت دارد. مطالعات ژیومکانیکی به طور معمول شامل اندازه و جهت گیری سه محور اصلی تنش شامل تنش عمودیSv ، تنش افقی بیشینه (SHmax) و کمینه (Shmin) است. مطالعات مربوط به چاه نگاری و مسایل ژیومکانیکی، از اهداف روش های تصویربرداری الکتریکی دیواره چاه هستند. دستگاه های الکتریکی، صوتی یا تصویری که تصاویر با وضوح بالا را ثبت می‏کنند، درون چاه رانده شده و اطلاعات مهمی در مورد مرزهای لایه‏بندی‏، عناصر ساختاری مانند گسل ها، چین ها، ناپیوستگی ها، شکستگی‏ها و حتی تخلخل های ثانویه را فراهم می‏کنند. بر این اساس در این مطالعه در یکی از میادین نفتی جنوب غرب ایران با استفاده از تصاویر ریزمقاومت سازندی (FMI) در مورد شکستگی‏های طبیعی و القایی مرتبط با چین خوردگی و گسلش منطقه ای، نوع شکستگی، جهت گیری، تراکم، بازشدگی، مقدار شیب و روابط آنها با زمین ساخت منطقه مورد بررسی قرار گرفته است. با وجود پیچیدگی های زمین شناسی میدان مورد مطالعه، جهت گیری شکستگی‏های زیرسطحی رابطه روشنی را با محور چین خوردگی محلی نشان داده و در برخی موارد به نظر می رسد که بیشتر به جهت تنش حداکثر افقی در محل کنونی یا گسلش امتداد لغز محلی نیز مرتبط باشند. جهت تنش بیشینه و کمینه افقی بر اساس تحلیلهای انجام گرفته در دو چاه به ترتیب N30E - N60W و N50E- N40W به دست آمدند. براساس شکستگیهای باز مشاهده شده در چاه ها، سه مرحله شکست پیشنهاد شده است: شکستگی پیش از چین خوردگی، شکستگی هم زمان با چین خوردگی (چین خوردگی اولیه) و شکستگی پس از چین خوردگی.

    کلیدواژگان: شکستگی، تنش، FMI، سروک، تکتونیک
  • رسول ناظمی، سیاوش عاشوری، جمشید مقدسی صفحات 22-36

    ژل هایی که در ابتدا ویسکوزیته پایینی دارند و بعد از مدتی شبکه سه بعدی مستحکمی تشکیل میدهند، می توانند به صورت موفقیت آمیزی در کنترل هرزروی سیالات حفاری بکار گرفته شوند. ژل هیبریدی، از یک ژل پلیمر کراس لینک شده به عنوان فاز پیوسته و یک سیال پایه روغنی به عنوان فاز داخلی تشکیل می شود. ژل هیبریدی به دلیل استفاده کمتر از پلیمر و کراس لینکر، ، هزینه کمتری نسبت به ژل پلیمرهای مرسوم دارد و خواص آن به راحتی قابل کنترل می باشد. این مقاله در دو بخش نتایج آزمایشگاهی و مدل سازی تجربی با استفاده از روش سطح پاسخ بررسی می شود. برای ارزیابی رفتار ژل در شرایط مختلف تعدادی پارامتر شامل زمان شروع تشکیل ژل، زمان نهایی ژل شدن، سرعت تشکیل شبکه ژل تعریف و مقایسه شدند. ابتدا، تاثیر پارامترهایی مانند pH، دما و شوری بر عملکرد ژل و نیز پایداری ژل با زمان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. سپس با تست های پایداری دینامیکی، حداکثر میزان فشاری که ژل در شکاف می تواند تحمل کند تا از هرزروی بیشتر سیال حفاری جلوگیری کند، اندازه گیری شد. در نهایت، برای بررسی آسیب وارده به سازند توسط ژل هیبریدی، میزان گسیختگی ژل با زمان در هیدروکلرید اسید 15و 28 درصد حجمی اندازه گیری شد. نتایج آزمایشگاهی نشان می دهد که ژل های هیبریدی به دلیل انعطاف پذیری بالا در طراحی، استحکام مناسب و عدم آسیب به سازند، می توانند عملکرد مناسبی برای مقابله با هرزروی حین حفاری و تکمیل چاه داشته باشند. از روش سطح پاسخ بر اساس طراحی Box-Behnken برای پیش بینی ویسکوزیته نهایی ژل هیبریدی به عنوان تابعی از دما، pH و شوری استفاده شد و مدل پیش بینی شده با حل مدل رگرسیون درجه دوم به دست آمد. معادله پیشنهادی، ویسکوزیته ژل هیبریدی را با دقت88 درصد، در محدوده پارامترهای ورودی مورد استفاده پیش بینی می کند.

    کلیدواژگان: هرزروی، سیال حفاری، ژل هیبریدی، آسیب سازند، روش سطح پاسخ
  • سعید بابائی، مهدی استادحسن، سید علی معلمی، مهراب رشیدی، حسن قاسم زاده، علی کدخدائی صفحات 37-48

    محاسبه صحیح میزان جذب سطحی مطلق سیال متان درون نانومنافذ مخازن شیل گاز به منظور تخمین حجم گاز درجا یکی از کلیدی ترین پارامترها است. در مطالعات آزمایشگاهی تنها همدمای جذب سطحی اضافی به صورت مستقیم قابل اندازه گیری است و برای محاسبه همدمای جذب سطحی مطلق، نیاز به معلوم بودن پارامتر چگالی جذب شده می باشد. بدین منظور در اکثر مطالعات با استفاده از مقداری ثابت برای این پارامتر و با به کار بردن مدل جذب لانگمویر، همدمای جذب سطحی مطلق محاسبه می شود. در پژوهش حاضر با استفاده از روش شبیه سازی مولکولی به مطالعه دقیق تر نحوه محاسبه چگالی جذب شده در کانی کلسیت پرداخت شده است. بدین منظور سیال متان درون کانی کلسیت با سایز منفذ 4 نانومتر در دماهای 30 و 90 درجه سانتی گراد و فشار تا 50 مگاپاسکال شبیه سازی و به بررسی اثرات دما و فشار در مقدار جذب سطحی و چگالی جذب شده پرداخت شده است. این مطالعه نشان داد که مقدار جذب سطحی، با افزایش فشار و دما، به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. همچنین نتایج حاکی از آن است که استفاده از مدل جذب لانگمویر با چگالی جذب شده ثابت، برای تخمین جذب سطحی مطلق مقادیر کمتری نسبت به مقدار واقعی از خود نشان می دهد و با افزایش فشار، این خطا افزایش می یابد و استفاده از چگالی جذب شده بدست آمده از شبیه سازی مولکولی به منظور تبدیل همدمای جذب سطحی اضافی به مطلق می تواند نتایج قابل قبولی ارایه دهد.

    کلیدواژگان: شیل گازی، جذب سطحی، چگالی جذب شده، کلسیت، لانگمویر، شبیه سازی مولکولی
  • علی سبحانی اوغاز، محمد امامی نیری صفحات 49-64

    در این تحقیق به مطالعه جامع پارامترهای هندسی شکاف و حساسیت سنجی آنها بوسیله مدل گسسته شکاف و روش المان محدود پرداخته ایم. هدف ما در این مقاله آنالیز سه بعدی شکاف در مخزن است. ما به دنبال اثرگذارترین پارامترهای شکاف بر رفتار جریانی سیال مخزن هستیم. در این مطالعه با طراحی آزمایشاتی اثرگذاری پارامترهای شکاف را بر رفتار جریان سیال مخزن در دو حالت شکاف منفرد و شبکه شکاف بررسی کردیم. در این شبیه سازی ها با ثابت نگه داشتن همه پارامترها بجز یکی و تغییر گام به گام آن، روند تغییرات جریان سیال با تغییر یک به یک پارامترهای شکاف اندازه گیری و آنالیز شد. نتایج بررسی ها بازه حساسیت پارامترهای هندسی شکاف را تعیین و جایگاه نسبی هر کدام را از نظر اثرگذاری بر جریان سیال مخزن مشخص کرد. طبق آنالیزها بازه حساسیت شدت شکافدار شدن بین 6 تا 30 شکاف می باشد. این بازه برای شیب و جهتگیری شکاف به ترتیب بین 0 تا 90 و 0 تا 135 درجه است. همچنین بیشترین تغییرات در جریان سیال را در طول شکاف بین 0.14 تا 0.84 متر و بازشدگی شکاف بین 0.1 تا 0.01 میلیمتر می بینیم. آنالیز تغییرات تراوایی دینامیک بر حسب پارامترهای شکاف نشان داد که بازشدگی شکاف تنها پارامتری است که با کاهش آن نه تنها اثر مثبت شکاف ناچیز میشود بلکه شکاف میتواند نقش منفی به عنوان مانع را در برابر جریان سیال ایفا کند. آنالیز حساسیت سنجی نشان داد که برای یک شکاف بازشدگی و جهت گیری مهم ترین پارامترها هستند ولی در شبکه شکاف شدت شکافدار شدن و بازشدگی شکاف ها اثرگذارترین پارامترها بر جریان سیالات مخزنی هستند.

    کلیدواژگان: مخازن شکاف دار، پارامترهای شکاف، رفتار جریانی شبکه شکاف، تراوایی دینامیک در مخازن شکاف دار، آنالیز حساسیت سنجی
  • امیر پوریا صادق صمیمی، علی اسفندیاری بیات، ابوالقاسم امامزاده صفحات 65-80

    تا به امروز، مدل های مکانیکی و روابط تجربی مختلفی برای توصیف و مدل سازی سیستم های جریان دو فازی نفت- آب معرفی شده اند. اما، در اکثر این مدل ها و روابط پیشنهادی از مفروضات ساده با رویکرد حل تکرار شونده استفاده شده، که از دقت کافی جهت تخمین خصوصیات جریانی برخوردار نمی باشند. هدف از مطالعه حاضر، غلبه بر این مشکل با کمک توسعه یک شبکه عصبی کانولوشنالی جریانی از طریق یادگیری عمیق می باشد. بدین منظور، 270 آزمایش جریانی شامل آزمایش های جریانی پراکنده آب در نفت، دوگانه پیوسته و پراکنده نفت در آب در دو حالت افقی و شیب دار (°30) انجام گردیده است. شبکه عصبی بر روی 70% این داده های آزمایشگاهی آموزش داده شد. لازم به توضیح است که از تصاویر الگوی جریانی دو بعدی به عنوان داده های ورودی و از الگوهای جریان و مقادیر کسر حجمی پسماند به عنوان داده های خروجی استفاده شده است. نتایج حاصل از این مطالعه نماینگر آن است که مدل شبکه عصبی کانولوشنالی جریانی آموزش داده شده بر روی داده های آزمایشگاهی قادر است رژیم های جریان را با دقت 91% و 96% به ترتیب در جریان های افقی و شیبدار پیش بینی نماید. این مدل همچنین قادر است کسر حجمی پسماند را با یک خطای معقول 22/1% و 98/0% به ترتیب در جریان های افقی و شیبدار پیش بینی کند. از این رو می توان گفت که رویکرد پیشنهادی قادر به پیش بینی خودکار و دقیق رژیم جریان و کسر حجمی پسماند در جریان های افقی و شیبدار از طریق تصاویر جریان است.

    کلیدواژگان: جریان دو فازی، الگوی جریان نفت- آب، یادگیری عمیق، شبکه عصبی کانولوشنی جریانی، کسر حجمی پسماند
  • بهرنگ گل محمدی وردین، محمدباقر مقیمی صفحات 81-91

    جداسازی بنزن و تیوفن از فرآورده های نفتی یکی از مهم ترین فرآیند های تولید بنزین در صنعت نفت است. مایعات یونی بر پایه ایمیدازول و آنیون تیوسیانات به طور موثر در جداسازی بنزن و تیوفن به کار برده شده اند. این در صورتی است که مطالعات بنیادی نیز از سوی دیگر برای شناخت این گونه از مایعات یونی اهمیت خود را حفظ می کند. ضریب اسمزی مهم ترین کمیت برای سیستم الکترولیت است که می تواند برای توصیف رفتار و مطالعه برهم کنش های رخ داده در سیستم ها استفاده شود. از این رو، رفتار مایعات یونی به عنوان الکترولیت نیز از اهمیت خاصی برخوردار است چرا که این مواد به شدت آب دوست می باشند و این ممکن است شرایط طراحی فرآیند را دستخوش تغییرات بکند. از این رو در این کار ضریب اسمزی محلول آبی مایع یونی 1-بوتیل-3- متیل ایمیدازولیوم تیوسیانات (IL) در محدوده دمایی K 15/328 - 15/298 با اسمومتری فشار بخار تا mol kg-1 1 اندازه گیری شده است. فعالیت آب و کاهش فشار بخار آب تعیین شده است. مدل توسعه یافته پیتزر-آرچر برای همبستگی ضریب اسمزی تجربی و به دست آوردن میانگین ضریب فعالیت IL استفاده شد. میانگین انحراف استاندارد برای مقادیر ضریب اسمزی در سیستم باینری با مدل پیتزر-آرچر 012/0 است. همچنین از رابطه PC-SAFT و PCP-SAFT حالت ها برای پیش بینی ضریب اسمزی استفاده شد.

    کلیدواژگان: مایع یونی، ضریب اسمزی، کاهش فشار بخار، ضریب فعالیت میانگین، PC-SAFT
  • فرهاد عاصمی، افشین زهدی، محمد صبورملکی صفحات 92-107

    در این تحقیق، به بررسی پتانسیل شکست هیدرولیکی در مخزن بنگستان یکی از میادین بزرگ، واقع در جنوب غرب ایران پرداخته شده است. مخزن از نوع مخازن فشرده بوده و شکاف های طبیعی نیز دارد. شکاف زنی هیدرولیکی به عنوان یکی از استراتژی های توسعه این مخزن مطرح است. لذا لازم است به منظور ارزیابی عملیات شکست هیدرولیکی و اثر بخشی این روش در بهبود تولید مخزن، خواص ژیومکانیکی آن تعیین گردد. برای این منظور در این پژوهش در ابتدا مدل یک بعدی ژیومکانیکی مخزن ایجاد شد. برای مدل ژیومکانیکی از اطلاعات موجود برای چاه های میدان نفتی مورد مطالعه و روابط تجربی و ریاضی موجود استفاده گردید. با تعیین پارامترهای ژیومکانیکی مورد نیاز، در مرحله دوم تحقیق به منظور تعیین لایه کاندید برای عملیات شکست هیدرولیکی دارا بودن 1- میزان تخلخل مناسب، 2- تنش برجای کم، 3- میزان اشباع آب کم، 4- مقاومت فشاری تک محوری کم و 5- اختلاف زیاد میان تنش های افقی حداقل و حداکثر به عنوان معیار لایه کاندید تعیین گردید. براساس نتایج حاصله لایه 3 مخزن به عنوان لایه هدف جهت انجام عملیات شکست هیدرولیکی پیشنهاد گردید.

    کلیدواژگان: شکست هیدرولیکی، مدلسازی ژئومکانیکی، انتخاب لایه کاندید، تنش برجا، مخزن فشرده، مخزن بنگستان
  • محمدجعفر مرادی، غلامرضا مرادی، امیر حیدری نسب، علیمراد رشیدی صفحات 108-125

    در این مطالعه عملکردکاتالیستی لایه های نازک Ni-Co/Al2O3-ZrO2 در فرآیند رفرمینگ خشک متان با استفاده از یک رآکتور میکروکانال مورد بررسی قرار گرفت که برای تهیه نانو ساختارها از روش رسوب فیزیکی بخار استفاده گردید. بدین منظور در ابتدا لایه های نازک Al2O3-ZrO2 جهت تشکیل پایه کاتالیست برروی صفحات استیل ضد زنگ لایه نشانی شدند ودر ادامه ترکیب دو فلزی Ni-Co با نسبت های وزنی 5/2%، 5% و 5/7% کبالت نسبت به نیکل در زمان های مختلف لایه نشانی min 2، min 3، min 4، برروی پایه کاتالیست لایه نشانی شد. طراحی آزمایش ها به روش باکس-بنکن انجام و آزمایش های رآکتوری در دمای C 700، C 750، C 800، فشار یک اتمسفر و میزان دبی خوراک mL/min 10به منظور بررسی اثر پارامترهای مختلف همچون (زمان لایه نشانی (t)، درصد وزنی کبالت نسبت به نیکل (X) و دمای واکنش (T)) بر میزان فعالیت و پایداری کاتالیست مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در زمان لایه نشانی min 4 =t و درصد وزنی کبالت نسبت به نیکل برابر 5% =X ودمای واکنش C 800 =T بیشترین میزان فعالیت و پایداری کاتالیست حاصل می گردد.

    کلیدواژگان: رفرمینگ خشک متان، رآکتور میکرو کانال، رسوب فیزیکی بخار، لایه های نازک Ni-Co، Al2O3-ZrO2
  • مهدی نظری صارم صفحات 126-140

    یکپارچگی چاه یک هدف و راه حل جهت حفاظت از جان انسان، محیط زیست و در نهایت میزان تولید نفت و گاز در طول عمر چاه است. یکپارچگی چاه نیازمند استفاده از اتصالات مطمین برای لوله ها و تجهیزات درون چاهی است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار های مدل سازی و شبیه سازی به روش اجزا محدود به طراحی و تحلیل اتصال اختصاصی که مورد نیاز شرایط چاه های فعلی نفت و گاز می باشد پرداخته شده است. بارگذاری اتصال براساس آزمون سخت سری A از استاندارد ISO 13679 بصورت مرکب شامل اعمال نیروهای محوری کشش و فشردگی به همراه فشار داخلی و فشاری صورت پذیرفت. نتایج تحلیل اتصال با استفاده از معیارهای تنش و قابلیت نشتپذیری مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که اتصال طراحی شده به طور کامل الزامات استاندارد را برآورده می نماید. مقدار تنش ایجاد شده در بارگذاری های مختلف پایین تر از استحکام تسلیم ماده قرار دارد در ضمن فشار تماسی سطوح نشت بند، نشتپذیری قابل اعتمادی را ایجاد می کند. مشخص گردید طراحی به روش اجزا محدود می تواند ابزار قابل اعتماد و کم هزینه و جایگزین آزمایش های فیزیکی قرار داشته باشد.

    کلیدواژگان: لوله های درون چاهی، اتصال اختصاصی، روش اجزا محدود، نشت پذیری
  • محمد نوروزی، شکوفه قهری صارمی، نیلوفر فتوره چی صفحات 141-152

    لجن های نفتی عموما از ته مانده های نفتی، پساب ها و ضایعات مراحل مختلف جداسازی در صنعت نفت بوجود می آیند و با توجه به منشا تولید و شرایط ذخیره سازی آن دارای ترکیبات متنوع و پیچیده ای هستند. این لجن ها علاوه بر کاهش ظرفیت و ایجاد خوردگی در مخازن ذخیره، خطرات زیست محیطی ناشی از آلودگی آب و خاک را نیز به دنبال خواهد داشت. در این پروژه با استفاده از روش های فیزیکی، ترکیبات هیدروکربنی موجود در لجن از سایر ترکیبات شامل آب و مواد معدنی جامد جدا می شود. سپس با افزودن درصدهای مختلف از لجن جداسازی شده و قیر طبیعی به قیر 60/70، قیرهایی با کیفیت متفاوتی فرموله شدند. خواص فیزیکی و شیمیایی قیر حاصل مورد ارزیابی آزمایشگاهی قرار گرفت و نتایج نشان دهنده افزایش کیفیت دلخواه قیر تولیدی می باشد. در این بررسی از روش پاسخ سطح (RSM) جهت بهینه سازی فرمولاسیون تولید قیر استفاده شد.

    کلیدواژگان: لجن نفتی، قیر طبیعی، قیر 60، 70، روش پاسخ سطح، ارزیابی رابطه
|
  • Looghman Sadeghi, Mohammad Hassanpour Sedghi, Ali Kadkhodaie Pages 3-21

    Most hydrocarbon reserves are stored in natural fractured reservoirs and such systems can affect significantly on the reservoir performance. Therefore, geomechanical studies, understanding and investigating fracture patterns to optimize hydrocarbon production are of great importance for the geologists and oil engineers. Geomechanical studies generally include size and orientation of the three main axes of stress, including vertical stress (Sv), maximum horizontal stress (SHmax) and minimum horizontal stress (Shmin). Studies related to well logging and geomechanical issues are the main objectives of electrical imaging techniques of the well wall. Electrical, sonic or image log, which record high-quality images are pushed in to the well and provide important information regarding boundaries of bedding, structural elements such as faults, folds, discontinuities, fractures and even secondary porosities. Accordingly, in this study, in one of the west south oil fields of Iran using Fullbore Formation Micro Imager (FMI) regarding natural and induced fractures related to regional folding and faulting, some characteristics of the fracture patterns have been studied. These characteristics include the type of fracture, orientation, density, openness, amount of sleep and their relationship with regional construction of the ground. Despite the geological complexities of understudied field, orientations of sub surface fractures indicated clear relationship with the local folding axis and in some cases, it seems that it relates more the orientation of the maximum horizontal stress to the present location of the local strike slip fault too. Orientation of the maximum and minimum horizontal stress obtained N30E- N60W and N50E- N40W respectively based on two wells data analysis. According to the open fractures observed in the wells, three stages of fracture are proposed: pre-folding, early-folding and post-folding fractures.

    Keywords: Fractures, Stress, FMI, Sarvak, Tectonics
  • rasoul nazemi, siavash ashoori, jamshid moghadasi Pages 22-36

    gels that have a low viscosity at the time of mixing and form a three-dimensional gel structure after some time delay can be applied successfully in controlling lost circulation. The hybrid gel consists of a cross-linked gel polymer as a continuous phase and an oil as an internal phase. The hybrid gel is cost effective and its properties can be controlled. This study consists of two parts, experimental investigation and empirical modeling using response surface methodology. a number of parameters such as initial gelation time, final gelation time, crosslinking rate and Final viscosity were defined and compared to evaluate the gel behavior under different conditions. First, the effect of pH, temperature and salinity on gel performance as well as the stability of the gel over time were investigated. Then, dynamic stability test for different gels was examined to measure the amount of pressure that the gel in the fractured core can withstand to prevent further fluid loss. Finally, the amount of gel rupture with time in HCL (15 and 28%) was investigated to evaluate the formation of damage of hybrid gel. The experimental results show that hybrid gels can have proper performance and application in industry to combat lost circulation due to their flexible viscosity response and non-damaging properties. response surface methodology(RSM) based on Box-Behnken design was utilized to identify a correlation for prediction of final viscosities of hybrid gel as a function of temperature, pH and salinity. The predicted model was obtained by solving the quadratic regression model. The value of correlation co-efficient (predicted R2 = 0.88) for the present mathematical model indicated good relation between experimental data and predicted values. Therefore, the proposed model predicts the viscosity of gel adequately within the limits of input parameters being used.

    Keywords: lost circulation, drilling fluid, hybrid gel, formation damage, response surface methodology
  • Saeed Babaei, Mehdi Ostadhassan, Seyed Ali Moallemi, Mehrab Rashidi, Hasan Ghasemzadeh, Ali Kadkhodaie Pages 37-48

    An accurate estimation of methane absolute adsorption in nanopores of shale gas is crucial for a good estimation of gas in place (GIP). However, experimental studies would only provide us with the excess adsorption isotherm directly. In this regard, knowing the adsorbed density is necessary to calculate the absolute adsorption. For this purpose, most researchers calculate the absolute adsorption isotherm via the Langmuir adsorption model with a constant value for the adsorbed density. In the present study, using hybrid grand canonical Monte Carlo/molecular dynamics simulations, we explained how to improve the calculation of the adsorbed density in calcite. For this purpose, methane inside calcite mineral with a pore size of 4 nm at temperatures of 30 and 90 °C and pressures up to 50 MPa is simulated, and the effects of temperature and pressure on the amount of adsorption and adsorbed density are investigated. This study showed that adsorbed density increases and decreases with increasing pressure and temperature, respectively. The results verify that the Langmuir adsorption model with constant adsorbed density will underestimate the absolute adsorption capacity, which is exacerbated with pressure. Finally, the adsorbed density obtained from molecular simulations to convert excess adsorption to absolute values can provide acceptable results that can be improved the GIP assessments.

    Keywords: Shale gas, Adsorption, Adsorbed phase density, Calcite, Langmuir, Molecular simulations
  • Ali Sobhani Oghaz, Mohammad Emami Niri Pages 49-64

    In this research, we studied fracture parameters comprehensively and analyzed their sensitivity by the use of discrete fracture model and finite-element method. This paper seeks to find the most effective fracture parameters on fluid flow behavior in reservoirs. The experiments are conducted in two states of single and multi-fracture networks to analyze the effectiveness of the fracture parameters. During the experiments, all the related parameters were held constant except one, and then that variable parameter was changed step by step. The flow behavior was measured in these steps and the dependency of flow on each of the other fracture parameters was analyzed. Results indicate that the sensitivity interval of fracture intensity is between 6 to 30 fractures per cubic meters. This interval for fracture dip and orientation is 0˚ to 90˚ and 0˚ to 135˚, respectively. Also, high changes in flow behavior occur when the fracture length is between 0.14 to 0.84 meters, and the fracture aperture ranges between 0.01mm to 0.1mm. Quantitative analysis of the obtained results showed that aperture is the only parameter that alters the crack behavior (from improving fluid flow to weakening it). Furthermore, sensitivity analysis revealed that for a single fracture, the aperture and orientation are the most important parameters, while the fracture intensity and aperture are the most effective ones for the multi-fracture network.

    Keywords: Fracture Reservoir, Fracture Parameters, Single Fracture, Multi-fracture Network, Dynamic Permeability, Sensitivity Analysis
  • Amir Pouria Sadegh Samimi, Ali Esfandyari Bayat, Abulqasem Emamzadeh Pages 65-80

    To date, various mechanistic models and empirical correlations have been developed to characterize and model two phase oil-water flow systems. However, in the most of these proposed models and correlations, simplified assumptions with the iterative solutions approach have been utilized, which do not have enough accuracy to estimate the flow characteristics. The aim of this study is to overcome this problem by developing a convolutional neural network through the deep learning. For this purpose, 270 flow tests including dispersed water-in-oil, dual continuous and dispersed oil-in-water flow tests have been conducted in the both horizontal and inclined (30o) states. The neural network was trained on 70% of the achieved laboratory data. It is necessary to explain that two-dimensional flow pattern images were used as the input data and flow patterns and liquid holdup fraction values were applied as the output data. The results of this study revealed that the applied flow convolutional neural network model is able to predict the flow regimes with 91% and 96% accuracies in the horizontal and inclined flows, respectively. This model is also able to predict the liquid holdup fraction with a reasonable error of 1.22% and 0.98% in horizontal and inclined flows, respectively. Therefore, it can be concluded that the proposed approach is able to automatically and accurately predict the flow regimes and liquid holdup fractions through flow images in the both horizontal and inclined states.

    Keywords: Flow Convolutional Neural Network (FCNN), Oil-Water Two-phase Flow, Deep Learning, Image Processing
  • Behrang Golmohammadi Vardin, Mohammad B Moghimi Pages 81-91

    The separation of benzene and thiophene from petroleum products is one of the most important gasoline production processes in the oil industry. Imidazole and thiocyanate-based ionic liquids have been used effectively to separate benzene and thiophene. This is despite the fact that basic studies, on the other hand, remain important for the identification of this type of ionic fluid. The osmotic coefficient is the most important quantity for the electrolyte system that can be used to describe the behavior and study the interactions that occur in the systems. Therefore, the behavior of ionic liquids as electrolytes is also of special importance because these materials are highly hydrophilic, and this may change the design conditions of the process. Therefore, in thisstudy, the osmotic coefficient of the aqueous solution of ionic liquid 1-butyl-3-methylimidazolium thiocyanate (IL) in the temperature range (298.15 - 328.15) K was measured by steam pressure osmometry up to 1 mol kg-1. Water activity and water vapor pressure reduction are determined. The developed Pitzer-Archer model was used to correlate the experimental osmotic coefficient and obtain the mean IL activity coefficient. The average standard deviation for osmotic coefficient values in the binary system with the Pitzer-Archer model is 0.012. The PC-SAFT and PCP-SAFT equations were also used to predict the osmotic coefficient.

  • farhad asemi, Afshin Zohdi, Mohammad Saboormaleki Pages 92-107

    This study aims to investigate the use of hydraulic fracturing in the Bangestan reservoir in one of the major fields, which is in southwest Iran. It is a tight reservoir with natural fractures. Because hydraulic fracturing is one of the reservoir development techniques, it is extremely critical to determine the in situ stresses in order to assess the effectiveness of this technique in enhancing the reservoir’s production. For this purpose, a one-dimensional geomechanical model of the reservoir was developed. Geomechanical modeling was created based on the data available from the studied oil field wells as well as pre-existing experimental and mathematical correlations. The following criteria were determined for the candidate layer for hydraulic fracturing operations in the second stage of the research after determining the required geomechanical parameters: (1) appropriate porosity, (2) low in situ stress, (3) low water saturation, (4) low uniaxial compressive strength, and (5) high difference between the minimum and maximum horizontal stresses. The results of this study led to the selection of layer 3 of the reservoir as the target layer for hydraulic fracturing.

    Keywords: Hydraulic Fracturing, Geomechanical Modeling, Candidate Layer, In Situ Stress, Tight Reservoir, Bangestan Reservoir
  • Mohamad jafar Moradi, Gholamreza Moradi, Amir Heydarinasab, Alimorad Rashidi Pages 108-125

    In this study, the catalytic performance of thin layers of Ni-Co/Al2O3-ZrO2 was explored using the dry reforming of methane (DRM) in a microchannel reactor. Physical vapor deposition (PVD) was used for preparing the nanostructures. To this end, first, thin layers of Al2O3-ZrO2 were sputtered on stainless steel plates to form catalyst supports. Then, the combination of Co and Ni were coated on the catalytic support during different deposition times (2, 3, and 4 min) with Co/Ni weight percentages of 2.5%, 5%, and 7.5%. Box-Behnken design was used for the reactor tests, which were performed under certain conditions (i.e., temperature: 700, 750, and 800 ˚C; pressure: 1 atm; and feed flow rate: 10 ml/min) to assess the impact of various parameters (including deposition time, Co/Ni weight percentage, and reaction temperature) on catalytic activity and stability. The results showed that the highest level of activity and stability was registered at the deposition time of 4 min, the Co/Ni weight percentage of 5%, and the reaction temperature of 800 ˚C.

    Keywords: Dry Reforming of Methane (DRM), Microchannel Reactor, Layer Coating Through Physical Vapor Deposition, Thin Layers of Ni-Co, Al2O3-ZrO2
  • Mahdi NazariSaram Pages 126-140

    Well integration aims to protect human life and the environment by reducing the risk of uncontrolled oil and gas production release during its life cycle. Well integrity requires safe connections for the casing, tubing, and downhole equipment. In this research, using modeling and simulation software by finite element method, a premium connection has been designed, which is required for the current conditions of oil and gas wells. The connection was loaded according to the international standard ISO 13679 in a triaxial loading, including the axial loads of tension and compression with internal and external pressure. The analysis results were evaluated using the criteria of stress and sealability. The results showed that the designed connection fully meets the standard requirements. The amount of stress created at different loads is lower than the yield strength of the material, while the contact pressure of the sealing surfaces makes reliable sealability. It was found that design by finite element analysis can be a reliable and inexpensive tool and an alternative to physical experiments.

    Keywords: Oil Country Tubular Goods (OCTG), Downhole Equipment, Premium Connection, Finite Element Method, Sealability
  • mohammad noroozi, shokoufeh ghahri saremi, Niloofar Fatourehchi Pages 141-152

    Oily sludges are generally formed from oil residues, effluents and wastes of different stages of separation in the petroleum industry and have various and complex compositions depending on the source of production and storage conditions. In addition to reducing capacity and causing corrosion in storage tanks, these sludges will also cause environmental risks due to water and soil pollution. In this study, using physical methods, the hydrocarbon compounds in the sludge are separated from other compounds including water and solid minerals. Then by adding different percentages of separated sludge and natural bitumen to 60/70 bitumen, were formulated bitumens with different quality. The physical and chemical properties of the resulting bitumen were evaluated in the laboratory and the results show an increase in the desired quality of produced bitumen. In this paper, the surface response method (RSM) was used to optimize the bitumen production formulation.

    Keywords: Oily Sludge, Gilsonite, bitumen 60, 70, Surface Response Method, Model evaluation