فهرست مطالب

پژوهش نفت - پیاپی 133 (بهمن و اسفند 1402)

مجله پژوهش نفت
پیاپی 133 (بهمن و اسفند 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/12/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • فرحناز صفی، وحید توکلی* صفحات 3-23
    مطالعات اندکی برروی مدل سازی فرآیندهای دیاژنزی موثر بر کیفیت مخزنی (دولومیتی شدن، سیمانی شدن انیدریتی و انحلال)، به دست آوردن روند جانبی - قائم و تفسیر زمین شناسی علل پیدایش و روند رخداد آنان، انجام شده است. در این مطالعه که برروی سازندهای کربناته دالان (بخش بالایی) و کنگان در بخش مرکزی خلیج فارس صورت گرفته است، پس از مشاهده و بررسی داده های چاه پیمایی مربوط به دوازده چاه، با استفاده از نگارهای چگالی، جدایش نوترون-چگالی، نسبت امواج صوتی فشاری به امواج صوتی برشی، انحراف سرعت و تخلخل ثانویه، اقدام به ساخت رخساره های الکتریکی نشانگر فرآیندهای دیاژنزی دولومیتی شدن، سیمان انیدریتی و انحلال براساس روش خوشه بندی چندتفکیکی بر پایه گراف گردید. سپس با اجرای روش تخمین زمین آماری کریجینگ برروی داده های رخساره الکتریکی، مدل های سه بعدی فرآیندهای دیاژنزی موثر بر کیفیت مخزنی ساخته شد و علل به وجودآمدن انواع روندهای مشاهده شده از فرآیندهای دولومیتی شدن، انیدریتی شدن و انحلال در برش های افقی و قائم از مدل های سه بعدی تفسیر شد. نتایج نشان داد در برش های افقی، با توجه به مدل رسوبی رمپ کربناته پرمین-تریاس و مدل دولومیتی شدن نشتی-بازگشتی، بیشترین تمرکز نواحی دولومیتی شده و انیدریتی شده در بخش های جنوبی تا میانی میدان است. با توجه به تغییرات سطح آب دریا، بیشترین تاثیر عملکرد فرآیند انحلال نیز در همین بخش ها قابل مشاهده است. در برش های قائم، با توجه به سطوحی که کمترین ارتفاع سطح آب دریا را در خود ثبت کرده اند (K4 میانی، K3 پایینی، K2 بالایی، K2 میانی و K1 بالایی)، عمده قسمت های دولومیتی شده در K1 بالایی، K2 بالایی و K3 پایینی، عمده قسمت های انیدریتی در K1 بالایی، K2 میانی و K3 پایینی تا بالای مرز K4 و بیشتر نواحی تاثیر گرفته از پدیده انحلال، منطبق بر K1 بالایی، K2 بالایی و K3 پایینی است.
    کلیدواژگان: دالان بالایی وکنگان، دولومیتی شدن، انیدریتی شدن، خوشه بندی چند تفکیکی بر پایه گراف
  • آرمین طاهری، ولی الله غضنفری، محمدمهدی شادمان* صفحات 24-38

    در رآکتورهای خنک کننده و کندکننده آبی در طول عملیات عادی، رادیولیز منبع تولید هیدروژن، دوتریم و اکسیژن و هیدروژن(دوتریم) پراکساید است. مدل سازی پدیده رادیولیز از دیدگاه ایمنی برای پیش بینی تولید ترکیبات خورنده یا قابل انفجار مهم است. در این مطالعه مدل رادیولیز گاما برای آب سبک و آب سنگین توسعه داده شد و ode15s به عنوان حلگر مناسب مدل انتخاب شد. نتایج اعتبار سنجی مدل توسعه داده شده خطای کمتر از 5% را نشان می دهد. اثر دوز جذبی در محدوده 5/0 تا  100، دما (در محدوده 20 تا oC 70) و هم چنین اثر غلظت اولیه هیدروژن(دوتریم) (در محدوده صفر تا ppb 50) برای آب سبک و آب سنگین مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که رادیولیز گاما بر آب سبک نسبت به آب سنگین اثرات بیشتری دارد و نرخ تغییرات غلظت ترکیبات اکسنده اکسیژن و هیدروژن(دوتریم) پراکساید کمتر از نرخ تغییرات غلظت هیدروژن (دوتریم) است. بیشترین تفاوت بین غلظت نهایی هیدروژن و دوتریم در دوز جذبی Gy/S 10 می باشد که غلظت هیدروژن تولیدی 5/3 برابر بیشتر از دوتریم تولیدی ناشی از رادیولیز است. با افزایش دما از 20 تا oC 70 ، مقدار غلظت ترکیبات تولیدی پایدار از رادیولیز به میزان حداکثر 70% در مورد هیدروژن و حداکثر 50% در مورد دوتریم کاهش می یابد. با افرایش غلظت هیدروژن (دوتریم) اولیه همواره غلظت اجزای اکسنده (اکسیژن، هیدروژن(/دوتریم) پراکساید) کاهش می یابد. اما نمودار هیدروژن (دوتریم) تولیدی دارای یک حد بهینه (ppb 20 در مورد هیدروژن و ppb 10 در مورد دوتریم می باشد. بنابراین با کنترل میزان دوز جذبی، دما و غلظت اولیه هیدروژن بر روی مقدار بهینه می توان از خوردگی ناشی از تولید اکسیدکننده ها و هم چنین انفجار هیدروژن (دوتریم) جلوگیری کرد.

    کلیدواژگان: رادیولیز، مدل سازی، حلگر ode15s، هیدروژن، دوتریم، نرخ دوز جذبی
  • پدرام علیلو، حمیدرضا جهانگیری*، محمدتقی صادقی، پوریا اسماعیل زاده صفحات 39-56

    از مهم ترین روش های ازدیاد برداشت از مخازن کربناته می توان به تغییر ترشوندگی سنگ مخزن با پیدایش فناوری نانو که در چارچوب روش های ازدیاد برداشت نقش بسزایی داشته است، اشاره نمود. هدف از انجام این پروژه بهره گیری از نانو سیالات حاوی نانوذرات معدنی که از نظر اقتصادی به صرفه و سازگار بامحیط زیست است، است. به این منظور ابتدا 3 نوع نانوذره معدنی 3اSiO2 ،Al2O و TiO2 که توسط آسیاب گلوله ماهواره ای به روش مکانیکی، پودر در ابعاد میکرومتری به ابعاد نانومتری تبدیل شد. سپس 3 نانو سیال حاوی 3اSiO2 ،Al2O و TiO2 به همراه پخش کننده ها و پایدار کننده ها آماده شد. با انجام آزمایش زاویه تماس مشخص شد که زاویه تماس قطره نفت برروی سنگ کربناته نفت دوست شده بعد از پوشش دهی با نانو سیال با غلظت حداقل wt.% 01/0، از °1/132 به زاویه °1/87 تغییر یافت. سپس غلظت بهینه نانو سیال و زمان بهینه پیرسازی سنگ در نانو سیال تعیین شد که مقدار این پارامتر ها به ترتیب wt. % 01/0 و 7 روز بود. در ادامه نشان داده شد که سنگ پوشش داده شده با این نانو سیالات خاصیت ترشوندگی خود را به خوبی حفظ می کند. بر اساس آزمایش کشش بین سطحی نشان داده شد که کشش بین سطحی از mN/m 029/24 (آب و نفت) به mN/m 4 (نانو سیال و نفت) کاهش پیدا کرد. درنهایت با انجام آزمایش سیلاب زنی برروی مغزه های نفت دوست شده، بررسی ها نشان می دهد که در آزمایش سیلاب زنی حجم نفت استخراج شده 06/42% در حالت تزریق آب به 09/60% در حالت تزریق نانوسیال افزایش یافت. (نفت باقی مانده به ترتیب از cm³ 64/9 به cm³ 64/6 کاهش یافت) که در واقع ضریب بازیافت سیلاب زنی نسبت به حالت قبل 18% افزایش یافت.

    کلیدواژگان: ازدیاد برداشت نفت، نانو سیالات، زاویه تماس، کشش بین سطحی، ترشوندگی مخزن
  • حسن شکرالله زاده بهبهانی، مهدی زینلی حسنوند*، مهدی طبیب نژادعزیزی صفحات 57-73
    بخش اعظمی از تولید نفت در جهان از میدان های متعارف قدیمی (Mature Fields) به دست می آید. افزایش ضریب بازیافت نفت از این منابع هدف اصلی برای شرکت های نفتی و دولت های تولیدکننده نفت است. علاوه براین، نرخ جایگزینی ذخایر تولیدشده با اکتشافات جدید به طور پیوسته در دهه های اخیر رو به کاهش بوده است. بنابراین، افزایش ضریب برداشت از میادین تحت تولید اولیه و ثانویه برای پاسخ گویی به تقاضای رو به رشد انرژی در سال های آینده مهم است. روش های مختلفی برای افزایش ضریب برداشت از میدان وجود دارد که یکی از متداول ترین آنها روش تزریق گاز است. ازدیاد برداشت از طریق تزریق گاز در مخازن کربناته شکاف دار و مخازن دارای سیال سبک مانند نفت های فرار بیشتر استفاده شده است. چهار رویکرد اصلی در روش تزریق گاز شامل تزریق دی اکسیدکربن، تزریق نیتروژن، بازگردانی گازهای هیدروکربوری طبیعی و تزریق گازهای حاصل از احتراق است. در دو دهه ی اخیر، به دلیل وضع پروتکل های زیست محیطی و قوانین بین المللی مانند پیمان کیوتو و کپنهاگ، انجام هم زمان ذخیره سازی و نیز ازدیاد برداشت با استفاده از دی اکسیدکربن به عنوان اصلی ترین گاز گلخانه ای مورد توجه قرارگرفته است. تزریق گاز های حاصل از احتراق یکی از روش های چایگزین گازهای هیدروکربوری است که می تواند مشکلات و چالش ها را به کمترین میزان رساند. در این مطالعه به بررسی فنی و اقتصادی ایده تزریق گازهای حاصل از احتراق به عنوان یک روش کارآمد، در دسترس و ارزان قیمت تر نسبت به سایر روش های تزریق گاز پرداخته می شود. نتایج فنی این طرح شامل مطالعات آزمایشگاهی و خروجی های شبیه سازی عملکرد مدل واقعی مخزن و مطالعات اقتصادی براساس آخرین ارزیابی های قیمتی تهیه شده است.
    کلیدواژگان: امکان سنجی، اقتصاد، ازدیاد برداشت، گاز احتراق، تولید برق
  • علی فروزنده، سیاوش ریاحی*، علی نخعی صفحات 74-84
    امروزه یکی از روش های قابل قبولی که نظر بسیاری از مهندسین را در زمینه تکنولوژی های جدید حفاری به خود جلب کرده است، حفاری چاه های نفت و گاز با استفاده از تکنولوژی لیزر می باشد که دارای مزایای بسیاری نسبت به روش ‎های قدیمی حفاری می باشد. هر چند آزمایش های متعددی در این زمینه صورت گرفته است. از این رو شبیه سازی شرایط آزمایشگاهی ته چاهی برای چنین عملیات پیچیده ای همچون روش های متداول دیگر امری ضروری به نظر می رسد که به وسیله آن قادر به ایجاد طرح و برنامه مهندسی جامع و دقیقی بمنظور انجام عملیات مذکور در مقیاس میدانی باشیم. ساخت محفظه تحت فشار آزمایشگاهی جهت شبیه سازی عملیات حفاری با کمک لیزر توانست قدمی بزرگ در راستای تکمیل و توسعه هرچه سریعتر این تکنولوژی به منظور تسهیل در امر پیچیده حفاری باشد. در مقاله حاضر با استفاده از محفظه مذکور بررسی نتایج بر روی نمونه های سنگ کربناته مورد نقد و بررسی قرار گرفت تا اثر تابش لیزر در شرایط ته چاهی بر روی این نمونه از سنگ مورد بررسی قرار گیرد. از این رو نمونه های سنگ داخل محفظه تحت فشار، تحت تابش لیزر قرار گرفته تا میزان تغییرات پارامترهایی نظیر دما، فشار، مدت زمان تابش مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. نهایتا با بررسی تغییرات ایجاد شده در سنگ و شیشه حین و پس از تابش لیزر از منظر مکانیکی نیز مورد بررسی قرار گرفت. شایان ذکر است افزایش زمان تابش به میزان s 5 نسبت به حالت بدون فشار و نیز افزایش C° 24 در پارامتر دما داخل محفظه و نیز psi 10 افزایش در فشار داخل محفظه از جمله نتایج حاصله از این آزمایش بوده است. از سویی دیگر با انجام آزمایشات مکانیک سنگی کاهش چشمگیر مدول های فشاری در قبل و بعد از تابش لیزر به وقوع پیوسته بود
    کلیدواژگان: حفاری با کمک لیزر، گسترش ترک در سنگ، تنش حرارتی، خواص مکانیک سنگی، بهینه سازی حفاری
  • محمدرضا تیزفهم، مریم طهماسب پور*، حمیدرضا رمضان بهتاش صفحات 85-96

    واکنش کربناسیون در چرخه کلسیم یک فرآیند شیمیایی است که در آن کربن دی اکسید با جاذب جامد کلسیم اکسید واکنش داده و کلسیم کربنات تولید می شود. این واکنش از اهمیت بالایی برخوردار است زیرا به عنوان یک روش موثر در کاهش غلظت کربن دی اکسید موجود در جو و کنترل سریع تغییرات آب و هوایی مورد استفاده قرار می گیرد. در این تحقیق واکنش کربناسیون در دو دمای C° 550 و C° 650 و با استفاده از مدل های سینتیکی هسته کوچک شونده، حفرات تصادفی و شبه فراکتالی، مدل سازی شدند. ثابت های سینتیکی و نفوذ که دو پارامتر مهم در مرحله کنترل کننده شیمیایی و نفوذ در لایه محصول هستند، بر پایه داده های آزمایشگاهی محاسبه شدند. نتایج نشان داد که در نظر نگرفتن مرحله کند در مدل هسته کوچک شونده باعث می شود که در دمای C° 650 اختلاف میان مدل و داده های تجربی از زمان شروع مرحله کند افزایش یافته و به 5% در انتهای واکنش برسد. مدل سازی به روش حفرات تصادفی نشان داد که با وجود در نظر گرفتن مرحله نفوذ ، شکستگی به وجود آمده در مدل، باعث می شود تا اختلاف 3% میان مدل و داده های تجربی در شروع مرحله کند افزایش یافته و در پایان واکنش به حدود 5% برسد. نتایج مدل شبه فراکتال کاملا منطبق بر داده های تجربی بوده و تنها اختلاف 5/1% در دقایق پایانی واکنش مشاهده شد. مدل شبه فراکتال جهت پیش بینی درصد تبدیل واکنش کربناسیون تا 30 چرخه متوالی در دمای C° 650 استفاده شد. نتایج نشان داد که به دلیل کاهش شدید سطح آزاد جاذب در لحظات اولیه، درصد تبدیل بین چرخه 1 تا 10، 38% کاهش یافت که در ادامه، از کاهش درصد تبدیل کاسته شده و به 4% برای چرخه 20 تا 30 رسید.

    کلیدواژگان: واکنش کربناسیون، مدل های سینتیکی، مدل هسته کوچک شونده، مدل حفرات تصادفی، مدل شبه فراکتال
  • گوهر هادی زاده، جعفر صادقی، میرمحمد خلیلی پور لنگرودی*، بهاره بیدار صفحات 97-113

    در این پژوهش، حسگر نرم داده محور بر مبنای روش مدل سازی پارامتر وابسته به متغیر حالت با استفاده از روش متغیر سودمند محلی (LIV) برای یک فرآیند ناپیوسته تولید رزین پلی استر طراحی شده است. برای مدل سازی حسگر نرم از داده های یک فرآیند صنعتی استفاده شده است. به منظور طراحی یک حسگر نرم دقیق، با در نظر گرفتن متغیر خروجی لحظه قبل در مجموعه متغیرهای ورودی، ماهیت پویای فرآیند در محاسبات لحاظ شده است. تعداد متغیرهای ورودی مدل نهایی از 23 متغیر تعیین شده توسط دانش فرآیندی به تنها 4 متغیر برای ویسکوزیته و 3 متغیر برای عدد اسیدیته در این مطالعه کاهش یافت. مدل نهایی حسگر نرم با داده های یک نوبت آموزش داده شد، در نتیجه زمان و میزان محاسبات به شکل قابل توجهی کاهش یافت. با به کارگیری روش LIV در فرآیند ناپیوسته تولید رزین پلی استر، مقادیر شاخص های عملکردی MAE، RMSE و R2 برای پیش بینی ویسکوزیته به ترتیب 0015/0، 0022/0 و 9999/0 و برای پیش بینی عدد اسیدیته به ترتیب 0030/0، 0094/0 و 9995/0 حاصل گردید. در مقایسه با سایر روش های مدل سازی حسگر نرم، مدل LIV متغیرهای شاخص کیفیت محصول را با تعداد نوبت ها و متغیرهای ورودی کم تر برای آموزش مدل اما با دقت بیشتر پیش بینی می نماید.

    کلیدواژگان: حسگر نرم داده محور، پیش بینی کیفیت، روش متغیر سودمند محلی (LIV)، فرآیند ناپیوسته، رزین پلی استر
  • آرش رئیسی، مهدی صادق زاده*، رضا رادفر صفحات 114-129

    از آنجا که منابع نفت و گاز نقش اساسی در انرژی دارند، فن آوری های صنعت نفت و گاز نیز طی سال های اخیر به سرعت پیشرفت کرده اند، مانند فن آوری حفاری هوشمند، خطوط لوله انتقال نفت و گاز هوشمند و سکوهای دیجیتال دریایی. صنعت نفت و گاز که دارای چهار جنبه تجارت، مدیریت و تصمیم گیری، نظارت و امنیت سایبری می باشند. که در نهایت، وضعیت برنامه های کاربردی، سطح درک بلاک چین در امنیت اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز، فرصت ها، چالش ها و خطرات و روند توسعه مورد بررسی قرار می گیرد. لذا، هدف اصلی تحقیق ارائه الگوی مکانیزم های بلاک چین برای امنیت اینترنت اشیا در شرکت ملی نفت ایران می باشند. ماهیت پژوهش حاضر اکتشافی و از داده های کیفی در آن استفاده شده است. جامعه آماری پژوهش، خبرگان و اساتید دکترای مدیریت و فن آوری اطلاعات در صنعت نفت و گاز (شرکت ملی مناطق نفت خیزجنوب) می باشند. محقق در این زمینه از روش گلوله برفی برای رسیدن به اشباع نظری استفاده نمود که محقق پس از مصاحبه ساختاریافته با 10 نفر از نخبگان و صاحب نظران به اشباع نظری دست یافت. تجزیه و تحلیل داده ها با روش کیفی تئوری داده بنیاد و نرم افزار Maxqda2020، انجام شد. یافته ها حاکی از آنست که، عوامل علی تاثیرگذار بر مکانیزم های بلاک چین برای امنیت سایبری اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز در قالب سه مفهوم شامل تجمیع و ذخیره سازی داده ها (شبکه)، اعتبارسنجی و مدیریت هویت و مدیریت کلیدها و رمزنگاری داده ها شناسایی شدند. همچنین، عوامل زمینه ای تاثیرگذار، شامل نه مفهوم منابع مالی، مدیریت، توزیع سرویس های زیرساخت، محرمانگی داده ها، پایداری سیستم، مقیاس پذیری، دسترس پذیری، شفافیت، تخصص می باشند و عوامل مداخله گر (محیطی) شامل هفت مفهوم محیط های عملیاتی، استانداردها و رویه ها، ماهیت داده برای مکانیزم ها در صنایع گوناگون، محیط اجتماعی، محیط فرهنگی، قوانین و مقرارت دولت، مناسبات سیاسی می باشند و راهبردهای مکانیزم های بلاک چین برای امنیت سایبری اینترنت اشیا، در قالب شش مفهوم سلامت الکترونیک، ایجاد لایه امن، حمل و نقل هوشمند، شبکه های هوشمند، استفاده از قراردادهای هوشمند بلاک چین، طراحی وسایل اینترنت اشیا صنعتی (IIOT) بوده و پیامدها و نتایج اجرای مکانیزم های بلاک چین برای امنیت سایبری اینترنت اشیا در صنعت نفت و گاز شرکت ملی مناطق نفت خیزجنوب شامل نگرش کاهش هزینه های تولید، ظرفیت بالا برای ذخیره سازی، میدان هوشمند، چابکی سازمانی، پویایی محیطی، امنیت و قابلیت دسترسی سیستم، بهبود رابط کاربری، کیفیت اطلاعات (انتشار و تنوع اطلاعات)، سرعت پردازش داده ها، هستند.

    کلیدواژگان: بلاک چین، امنیت سایبری، اینترنت اشیا، صنعت نفت و گاز، الگوسازی
  • معصومه سیر، مصطفی لشکربلوکی* صفحات 130-142
    مزایای عمده سیلاب زنی سورفکتانت آن را به یک روش بسیار بالقوه برای افزایش بازیابی نفت تبدیل کرده است.  این مطالعه با هدف ارزیابی مخلوط دوتایی انواع سورفکتانت ها از جمله سورفکتانت آمونیوم چهارتایی کاتیونی (CTAB)، سورفکتانت آنیونی (AOT) و غیریونی (Tween 80) با یک مایع یونی بر پایه ایمیدازولیوم کاتیونی ([C12 mim][Cl]) در نسبت حجمی یکسان 2:1 انجام گردیده است. مخلوط های دوتایی سورفکتانت در شوری آب دریا و آب با شوری کم (ppm 39711 و ppm 650) مورد بررسی قرار گرفته اند تا اثر غلظت نمک نیز بر هر یک از مخلوط های دوتایی مشاهده گردد. کمترین کشش بین سطحی و بالاترین فعالیت سطحی برای مخلوط دوتایی [CTAB+[C12mim][Cl با IFT برابر mN/m 12/0 در غلظت های بالاتر از CMC بدست آمده است که نشان دهنده اثر هم افزایی نمک با سورفکتانت کاتیونی CTAB و مایع یونی [C12mim][Cl] می‏باشد. رفتار فازی و تغییر ترشوندگی سنگ کربناته دولومیتی نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که کاهش کشش بین سطحی موجب بهبود عملکرد محلول در تغییر ترشوندگی سنگ دولومیتی نشده است به گونه ای که مقادیر اولیه زاویه تماس از حالت شدیدا نفت دوست (با زاویه حدود °‏150) پس از 60 روز در تماس بودن با محلول های موردنظر در بهترین حالت موجب تغییر ترشوندگی به سمت شرایط خنثی (با زاویه حدود °‏110)  گشته است. به منظور بررسی همزمان دو مکانیسم کاهش کشش بین سطحی و تغییر ترشوندگی، ضریب پخش شوندگی و عدد موئینگی نیز محاسبه گردید. نتایج نشان داد که با وجود کاهش کشش بین سطحی نفت خام از mN/m 72/8 به کمتر از mN/m 5/0، این بهبود منجر به ایجاد تغییرات مطلوب در نوع میکروامولسیون و یا تغییر ترشوندگی سنگ دولومیتی نگردیده است و لذا تغییر قابل توجهی در عدد مویینگی ایجاد ننموده است. بیشترین عدد موئینگی و کم ترین ضریب پخش شوندگی به ترتیب برای مخلوط دوتایی [AOT+[C12mim][Cl و [CTAB+[C12mim][Cl به دست آمده است.
    کلیدواژگان: مایعات یونی، سورفکتانت، ضریب پخش شوندگی، کشش بین سطحی، تغییر ترشوندگی، عدد موئینگی
  • علیرضا صفرخانلو، علی نقی دهقان*، سید جمال شیخ ذکریایی صفحات 143-157
    تولید نفت از مخازن هیدروکربوری در بسیاری از موارد به دلیل پایین بودن تراوایی و تخلخل ثانویه و یا کاهش تراوایی سازند به علت صدمات ناشی از حفاری، رسوبات آسفالتین یا دیگر مشکلات در حد قابل قبولی نبوده و این موارد موجب کاهش درصد بازیافت نفت از این مخازن می گردد که برای رفع این مشکل می توان از روش شکافت هیدرولیکی استفاده کرد. در این مطالعه، یک مدل جدید بر اساس روش ناحیه چسبنده (CZM) و با در نظر گرفتن آسیب های ناشی از تنش برای شبیه سازی اثر متقابل شکافت هیدرولیکی و شکاف طبیعی به وسیله نرم افزار آباکوس (ABAQUS) ایجاد شده است. اثر اختلاف تنش افقی و زاویه برخورد در محل تقاطع بین شکافت هیدرولیکی و شکاف طبیعی و همچنین تاثیر مقاومت سیمانی شکاف طبیعی بر هندسه گسترش شکافت هیدرولیکی مورد بررسی قرار گرفته است. شکافت هیدرولیکی ضمن شروع و گسترش و برخورد با شکاف طبیعی می تواند به داخل آن منحرف شده، با قطع کردن شکاف طبیعی از آن عبور نماید و یا ابتدا به داخل شکاف طبیعی منحرف شده و در ادامه از آن عبور نماید. هرچه زاویه برخورد و اختلاف تنش افقی بیشتر باشد، عبور شکاف هیدرولیکی از شکاف طبیعی به سهولت انجام می گیرد. افزایش مقاومت سیمانی شکاف طبیعی منجر به تغییر رفتار شکافت هیدرولیکی از حالت انحرافی به قطع شدگی می گردد.
    کلیدواژگان: شکافت هیدرولیکی، شکاف طبیعی، زاویه برخورد، مقاومت سیمانی، مدل سازی عددی، روش ناحیه چسبنده CZM
|
  • Farahnaz Safi, Vahid Tavakoli * Pages 3-23
    One of the key and influential factors that affect reservoir quality is the occurrence of effective diagenetic processes, including dolomitization, anhydritization, and dissolution (moldic and vuggy porosities). This research focuses on studying these processes in the Upper Dalan Member and Kangan carbonate formation located in the Central Persian Gulf. Initially, a comprehensive analysis of petrography was conducted to examine the effects of diagenesis at different depths within core samples from key well. Subsequently, well logs such as NDS, Vp/Vs, RHOB, VDL, and SPI were utilized to create electrofacies related to dolomitization, anhydritization, and dissolution using MRGC method. By applying the geostatistical kriging method to the data of electrofacies from twelve wells, three-dimensional models of dolomitization, anhydritic cementation, and dissolution processes were constructed at a field scale. Based on the sedimentary model of ramp carbonate depositional environment in the Permian-Triassic and the dolomitization model of seepage-reflux, it has been determined that in horizontal sections, the major dolomitized and anhydritic portions are predominantly observed in the southern and middle parts of the field. In the vertical sections, based on the minimum sea-level surfaces (middle K4, lower K3, upper K2, middle K2, and upper K1), the major dolomitized portions are observed in Upper K1, Upper K2, and Lower K3. The major anhydritic portions are found in Upper K1, Middle K2, and Lower K3 to the top of the boundary with K4. Considering that dissolution predominantly occurs in areas exposed to water and that most moldic and vuggy porosities are formed as a result of dissolution, dissolution is more prevalent in the southern to middle parts of horizontal sections. Consequently, there is a higher concentration of moldic and vuggy porosities in these southern to middle parts of horizontal sections. In vertical sections as well, moldic and vuggy porosities align with those seen in upper K1, upper K2, and lower K3.
    Keywords: upper Dalan, Kangan, Dolomitization, Anhydritization, Multi-Resolution Graph-Based Clustering
  • Armin Taheri, Valiyollah Ghazanfari, MohammadMahdi Shadman * Pages 24-38

    In water-cooled and moderated reactors, radiolysis is the source of hydrogen, deuterium, and oxygen production, as well as hydrogen peroxide (deuterium peroxide). Modeling the radiolysis phenomenon from a safety perspective is crucial for predicting the production of corrosive or explosive compounds. In this study, a gamma radiolysis model was developed for light and heavy water, and ode15s was selected as the appropriate solver for the model. The validation results of the developed model indicate an error of less than 5%. The absorbed dose effect in the range of 0.5 to 100 Gy/s, temperature in the range of 20 to 70 °C, and the effect of initial hydrogen (deuterium) concentration in the range of zero to 50 ppb were investigated for both light and heavy water. The results showed that gamma radiolysis has more obvious effects on light water compared to heavy water, and the rate of change in the concentration of oxidizing compounds, oxygen, and hydrogen (deuterium) peroxide, is lower than the rate of change in hydrogen (deuterium) concentration. The maximum difference between the final concentration of hydrogen and deuterium occurs at an absorptive dose of 100 Gy/s, where the produced hydrogen concentration is 3.5 times higher than the produced deuterium concentration from radiolysis. As the temperature increases from 20 to 70 °C, the stable concentration of radiolysis-produced compounds decreases by a maximum of 70% for hydrogen and 50% for deuterium. Increasing the initial concentration of hydrogen (deuterium) always reduces the concentration of oxidizing species (oxygen, hydrogen (deuterium) peroxide). However, the graph of produced hydrogen (deuterium) exhibits an optimal threshold (20 ppb for hydrogen and 10 ppb for deuterium). Therefore, by controlling the absorptive dose, temperature, and initial hydrogen concentration to the optimum values, corrosion resulting from the production of oxidizing agents and hydrogen (deuterium) explosions can be prevented.

    Keywords: Radiolysis, Modeling, Ode15s Solver, Hydrogen, Deuterium, Absorbed Dose Rate
  • Pedram Alilou, HamidReza Jahangiri *, Mohammadtaghi Sadeghi, Pouriya Esmaeilzadeh Pages 39-56

    One of the most important methods of increasing extraction from carbonate reservoirs is to change the wettability of the reservoir rock with the emergence of nanotechnology, which played a significant role in the framework of methods of increasing Oil Recovery. The purpose of this project is to use nanofluids containing inorganic nanoparticles, which are economical and environmentally friendly. For this purpose, first, 3 types of inorganic nanoparticles SiO₂, Al₂O₃ and TiO₂, which were converted into nanometer size powder by mechanical method (Ball mill). Then, 3 nanofluids containing SiO₂, Al₂O₃ and TiO₂ were prepared along with dispersants and stabilizers. By performing the contact angle test, it was found that the contact angle of the oil drop on the oil-wet carbonate rock changed from 132.1° to 87.1° after coating with nanofluid with a concentration of at least 0.01 wt.%. Then the optimal concentration of nano fluid and the optimal time of thin section aging in nano fluid were determined, and the values of these parameters were 0.01% by weight and 7 days, respectively. In the following, it was shown that the stone coated with these nanofluids maintains its wettability well. Based on the interfacial tension test, it was shown that the interfacial tension decreased from 24.029 mN/m (water and oil) to 4 mN/m (nanofluid and oil) at ambient temperature. Finally, by conducting the Core Flooding test on the oil wet plugs, the investigations show that in the flooding test, the volume of extracted oil increased by 42.06% in the case of water injection to 60.09% in the case of nanofluid injection. (Residual oil decreased from 9.64 cm³ to 6.64 cm³ respectively.) In fact, the flooding recovery factor increased by 18% compared to the previous state.

    Keywords: EOR (Enhanced Oil Recovery), Nanofluids, Contact Angle, Interfacial Tension, Reservoir wettability
  • Hassan Shokrollahzadeh Behbahani, Mahdi Zeinali Hasanvandm *, Mahdi Tabibnejad Azizi Pages 57-73
    In the last two decades, due to the establishment of environmental protocols and international laws such as the Kyoto and Copenhagen agreements, simultaneous storage and EOR using carbon dioxide as the main greenhouse gas has been considered. Injecting gases from combustion is one of the methods of extracting hydrocarbon gases that can minimize problems and challenges. In this study, the technical and economic analysis of the idea of injecting combustion gases (Flue gas) as an efficient, available, and cheaper method than other gas injection methods is discussed. The technical results of this project include laboratory studies and simulation outputs of the actual reservoir model performance and economic studies based on the latest price evaluations.
    Keywords: Feasibility, Economy, Enhanced Oil Recovery, Flue Gas, electricity
  • Ali Forouzandeh, Siavash Riahi *, Ali Nakhaee Pages 74-84
    Today, one of the acceptable methods that has attracted the opinion of many engineers in the field of new drilling technologies is the drilling of oil and gas wells using laser technology, which has many advantages over old drilling methods. Although this type of drilling has not been done operationally. Therefore, the simulation of laboratory conditions at the bottom hole for such complex operations, like other common methods, seemed to be necessary which we will be able to create a comprehensive and accurate engineering plan and program in order to perform the mentioned operations on a field scale. The construction of laboratory pressure chamber to simulate drilling operations with the help of laser could be a big step in the direction of completing and developing this technology as quickly as possible. In the present article, the results of carbonate rock samples were evaluated using the aforementioned chamber in order to investigate the effect of laser radiation on this rock sample in bottom-hole conditions. Therefore, the stone samples inside the chamber under pressure are subjected to laser radiation to study and investigate the amount of changes in parameters such as temperature, pressure, radiation time and even the effect of thermal stress on the window designed and under pressure. Finally, it was examined the changes made in stone and glass during and after laser irradiation. It is worth mentioning that the radiation time increased by 5 seconds compared to the no-pressure state, as well as an increase in 24 degrees Celsius in the temperature parameter inside the chamber, as well as a 10 psi increase in the pressure inside the chamber, among the results of this test. On the other hand, by conducting rock mechanics tests, a significant decrease in compressive modulus before and after laser irradiation on the rock sample was happened.
    Keywords: Laser Assisted Drilling, Fracture Propagation, Thermal Tension, Rock Mechanical Properties
  • Mohammadreza Tizfahm, Maryam Tahmasebpoor *, Hamidreza Ramezan Behtash Pages 85-96

    Carbonation reaction in the calcium looping is a chemical process in which carbon dioxide reacts with solid calcium oxide, resulting in the production of calcium carbonate. This reaction holds significant importance as an effective method for reducing the concentration of carbon dioxide present in the atmosphere and rapid controlling of climatic changes.The carbonation reaction at two temperatures of 550 and 650°C was modeled using kinetic models of shrinking core, random pore and fractal-like. Kinetic and diffusion constants, which are two important parameters in the chemical and diffusion in the product layer controlling stages, were calculated based on experimental data. The results showed that paying no attention to the slow diffusion stage at 650°C in shrinking core model leads to increase of difference between the predicted and experimental data until 5% at the end of reaction. The results of random pore model showed that despite considering the slow stage, the fracture appeared in the model caused a 3% difference between the predicted and experimental data at the beginning of the slow stage, reached to about 5% at the end of reaction. The fractal-like model results were completely consistent with the experimental data and only a 1.5% difference was observed at the final minutes of reaction. The fractal-like model was applied to predict the carbonation reaction conversion up to 30 consecutive cycles at 650°C. The results showed that due to the sharp decrease in the free surface of the adsorbent in the early moments, as expected, the conversion percentage decreased by 38%between cycles 1 and 10, and then decreased and reached to 4% for cycles between 20 and 30.

    Keywords: Carbonation reaction, Kinetic Models, Shrinking core model, Random pore model, Fractal-like model
  • Gohar Hadizadeh, Jafar Sadeghi, MirMohammad Khalilipour *, Bahareh Bidar Pages 97-113

    In the present study, a data-driven soft sensor is designed based on a state-dependent parameter modeling method using the Local Instrumental Variable (LIV) approach for a polyester resin production batch process. Data from an industrial process has been used for soft sensor modeling. To design an accurate soft sensor, the non-stationary characteristic of the process is considered in the calculations by adopting the output variable of the previous moment to the set of input variables. The number of input variables of the final model was reduced from 23 variables determined by process knowledge to only 4 variables for viscosity and 3 for acidity number in this study. The final model of the soft sensor was trained with the data of one batch, as a result, the time and amount of calculations were significantly reduced. The performance results of the LIV method by MAE, RMSE, and R2 indicators were obtained as 0.0015, 0.0019, and 0.9999 for viscosity and 0.0030, 0/0094, and 0/9995 for acidity number, respectively for the batch process of polyester resin production. Compared to other soft sensor modeling methods, the LIV model predicted the quality index variables (QIV) of the product more accurately using less number of batches and input variables for model training.

    Keywords: Data-driven soft sensor, Quality Prediction, Local Instrumental Variable (LIV) method, Batch process, Polyester resin
  • Arash Raeisi, Mehdi Sadeghzadeh *, Reza Radfar Pages 114-129

    As oil and gas resources play an essential role in energy, oil and gas industry technologies have also developed rapidly in recent years, such as smart drilling technology, smart oil and gas transmission pipelines, and digital offshore platforms. The oil and gas industry has four aspects: business, management and decision-making, monitoring and cyber security. Finally, the state of application programs, the level of understanding of block chain in the security of the Internet of Things in the oil and gas industry, opportunities, challenges and risks and the development process are examined. Therefore, the main goal of the research is to provide a model of block chain mechanisms for the security of the Internet of Things in the Iranian National Oil Company. The nature of the current research is exploratory and qualitative data is used in it. The statistical population of the research is the experts and professors of doctorate in management and information technology in the oil and gas industry (NISOC). In this context, the researcher used the snowball method to achieve theoretical saturation, and the researcher achieved theoretical saturation after structured interviews with 10 elites and experts. Data analysis was done with the qualitative method of Foundation Data Theory and Maxqda2020 software. The findings indicate that the causal factors affecting the block-chain mechanisms for the cyber security of the Internet of Things in the oil and gas industry in the form of three concepts, including data aggregation and storage (network), validation and identity management and key management and data encryption were identified. Also, influential background factors include nine concepts of financial resources, management, distribution of infrastructure services, data confidentiality, system stability, scalability, accessibility, transparency, expertise. and intervening (environmental) factors include seven concepts of environment. Operational standards, standards and procedures are the nature of data for mechanisms in various industries, social environment, cultural environment, government laws and regulations, political relations and the strategies of block chain mechanisms for the cyber security of the Internet of Things, in the form of six concepts of electronic health, creating a secure layer, smart transportation, smart networks, the use of smart block chain contracts, the design of industrial Internet of Things (IIOT) devices, and the consequences And the results of the implementation of block chain. Mechanisms for the cyber security of the Internet of Things in the oil and gas industry of the National Company of the Southern Oil Rich Regions(Nisoc), including the attitude of reducing production costs, high capacity for storage, intelligent field, organizational agility, environmental dynamics, security, System accessibility, improvement of the user interface, the quality of information (distribution and variety of information) and the speed of data processing.

    Keywords: Block Chain, Cyber Security, Internet of Things, Oil, Gas Industry, Modeling
  • Masoome Siyar, Mostafa Lashkarbolooki * Pages 130-142
    The main advantages of surfactant flooding, including the reduction of the interfacial tension between the aqueous surfactant solution and the residual oil and wettability alteration, make it a very potential method for the enhanced oil recovery processes. Since the surface activity of surfactants and their critical micelle concentration (CMC) can be improved by mixing them, this study was aimed to evaluate the binary mixture of various surfactants, including cationic quaternary ammonium surfactant (CTAB), anionic surfactant (AOT) and non-ionic (Tween 80) with an imidazolium-based ionic liquid ([C12mim] [Cl]) in the volume ratio of 2:1. Binary surfactant mixtures have been investigated in low and high salt concentrations (650 ppm and 38350 ppm) to see the effect of salt concentration on each of the binary mixtures. After investigation of the interfacial tension of each of these mixtures, the phase behavior of each of them was investigated. In addition, the wettability alteration on dolomitic carbonate rock has been investigated. To simultaneously investigate the two mechanisms including interfacial tension reduction and wettability alteration, the spreading coefficient and capillary number were calculated. The results showed that despite the decrease in the interfacial tension of crude oil from 8.72 mN/m to less than 0.5 mN/m, this improvement has no significant impact on the creation of a favorable microemulsion and change the wettability alteration of dolomitic rock into strongly water wet state, as a result, no significant changes in the capillary number and spreading coefficient were obtained.
    Keywords: Ionic Liquids, Surfactant, Interfacial Tension, Spreading coefficient, Wettability Alteration, Capillary number
  • Alireza Safarkhanloo, Ali Naghi Dehghan *, Seyed Jamal Sheikhzakariaee Pages 143-157
    In many cases some barriers like low permeability, secondary porosity and decreasing in formation permeability due to damages casued by drilling, asphaltene and other problems confine oil production rate in unacceptable region and These problems reduce percentage of oil recovery from these reservoirs, These problems can be solved by utilizing hydraulic fracture method. A new model based on cohesive zone method coupling stress-seepage damage filed is developed to simulate the interaction between hydraulic fracture and natural fracture with using ABAQUS software. The effect of differential stress and approaching angle on the intersection between hydraulic fracture and natural fracture, as well as the effect of natural fracture cementing strength on the geometry of  hydraulic fracture propagation, have been investigated. While the hydraulic fracture initiates, propagates, and intersects with the natural fracture, it can either deflect into it or cross it by severing the natural fracture. The greater the approaching angle and differential stress , the easier it is for the hydraulic fracture to cross the natural fracture.The behavior of hydraulic fracture changes from deflection to crossing as the natural fracture cementing strength is increased.
    Keywords: Hydraulic Fracture, Natural fracture, Approaching Angle, Cementing strength, Numerical Simulation, Cohesive zone method