فهرست مطالب
مجله پژوهش نفت
پیاپی 134 (فروردین و اردیبهشت 1403)
- تاریخ انتشار: 1403/02/01
- تعداد عناوین: 10
-
-
صفحات 3-23امولسیون آب شور در نفت خام موجب کاهش ارزش نفت خام، مسمومیت کاتالیست ها در صنایع پایین دستی و خوردگی تجهیزات در بخش های مختلف انتقال، پالایش و نگهداری نفت خام می شود. متداول ترین روش صنعتی جداسازی آب شور از نفت خام، استفاده از ترکیبات شیمیایی می باشد.تامین ترکیبات شیمیایی مورد نیاز هزینه قابل توجهی دارد. به علاوه عملکرد تعلیق شکن های شیمیایی وابستگی بسیار زیادی به نوع نفت خام دارد. پیچیدگی موجود در ساختار نفت خام باعث می شود مدل سازی عملکرد تعلیق شکن ها دشوار باشد. به منظور کاهش تعداد پارامترهای مهم نفت خام از نسبت آسفالتین به مجموع رزین و آروماتیک به عنوان مولفه نفت خام استفاده شد. با توجه به پیچیدگی مدل مدنظر، از ماشین بردار پشتیبان به منظور پیش بینی عملکرد تعلیق شکن های تجاری استفاده شد. مهم ترین چالش در ماشین های بردار پشتیبان تنظیم فراپارامترها می باشد. در این مطالعه برای تنظیم فراپارامترها از معیار ریسک در پیش بینی راندمان های بالاتر از 85% و افزایش ضریب همبستگی استفاده شد. به منظور جمع آوری داده های مدل سازی، چهار نمونه نفت خام به همراه دو نمونه تعلیق شکن تجاری رایج در واحدهای بهره برداری میادین جنوب غرب کشورتهیه و با استفاده از روش بطری، عملکرد تعلیق شکن تجاری در شرایط عملیاتی مختلف بررسی شد. عملکرد الگوریتم پیشنهادی برای تنظیم فراپارامترها با الگوریتم بهینه سازی بیزین مورد مقایسه قرارگرفت. نتایج نشان می دهد تنظیم فراپارامترهای ماشین بردار پشتیبان با معیار ریسک کمک می کند یک مدل با دقت بهتر برای پیش بینی عملکرد تعلیق شکن های تجاری طراحی شود. با توجه به اهمیت مدل سازی عملکرد مواد تعلیق شکن در صنعت نفت، اعتبار سنجی مدل با یک نمونه امولسیون جدید مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد ماشین بردار پشتیبان می تواند مدلی کارامد برای پیش بینی تعلیق شکن های تجاری ارائه کند.کلیدواژگان: امولسیون زدایی، تعلیق شکن شیمیایی، شاخصه پایداری امولسیون، ماشین بردارپشتیبان، هوش مصنوعی
-
صفحات 24-37گستردگی تنوع در سنگ های کربناته، ارتباط بین پارامترهای مخزنی و تولیدی با سنگ و تعمیم آن به مخزن را سخت می نماید. بنابراین جهت کاهش تنوع، گروه های سنگی مختلفی با لحاظ پارامترهای لیتولوژیکی، منفذی و خواص پتروفیزیکی به وجود آمده اند. در این گروه بندی ها به پارامترهای جریان سیال توجه مطلوبی صورت نمی گیرد و همچنین برخی از این گروه بندی ها دارای پیچیدگی زیادی هستند که استفاده از آنها را سخت می نماید. گروه بندی با ورودی های داده کم و در عین حال لحاظ شدن خواص جریان سیال در آن، می تواند نقش به سزایی در مطالعات سنگ های کربناته ایفاء نماید. با این هدف، در این مطالعه، علاوه بر بررسی کیفیت مخزنی در گروه بندی وینلند، پارامترهای جریان سیال نیز به عنوان پارامترهای تولیدی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. در این جهت، گروه بندی وینلند با استفاده از داده های پتروفیزیکی 779 نمونه سنگ کربناته از سازندهای ایلام، سروک و فهلیان تعیین گردیده و سپس مطلوبیت گروه بندی با استفاده از پارامترهای لیتولوژیکی، پتروفیزیکی، منفذی و دینامیکی مورد بررسی قرار گرفت. بررسی ها نشان داد با اصلاح مرزهای گروه بندی وینلند، ارتباطات منظمی با پارامترهای ذکر شده ایجاد می گردد. نتایج نشان داد با اینکه با افزایش شماره گروه، خواص مخزنی بهبود نشان می دهد، خواص دینامیکی این روند را نشان نمی دهد و در مجموع گروه های میانی مطلوب ترین بخش گروه بندی از لحاظ کیفیت مخزنی و پارامترهای تولیدی است. سوق گروه بندی استاتیکی به سمت گروه بندی دینامیکی و همچنین استفاده از نسبت ضریب بازیافت به اشباع آب غیرقابل کاهش به عنوان پارامتر کلیدی جهت بررسی کیفیت تولید، پیشنهاد می گردد.کلیدواژگان: گروه سنگی، وینلند، کیفیت مخزنی، ضریب بازیافت و سنگ های کربناته
-
صفحات 38-48بهبود تولید از مخازن نفتی چندلایه به طوریکه حداکثر بازیافت نهایی نفت از مخزن و حداقل تولید سیالات ناخواسته (آب/گاز) محقق گردد، به یکی از چالش های مهم در صنعت نفت تبدیل شده است. در لایه های دارای شاخص بهره وری بالاتر، سریع تر رخ دادن آستانه تولید سیالات ناخواسته با نسبت تحرک پذیری بالاتر موجب می شود مقدار زیادی از نفت مخزن در سایر لایه ها به صورت دست نخورده باقی بماند. از آنجایی که کاهش نرخ تولید با استفاده از شیرهای کنترلی سرچاهی منجر به کاهش هم زمان تولید نفت و سیالات ناخواسته می گردد، شیرهای کنترلی درون چاهی در رشته ی تکمیلی چاه در مقابل لایه های مخزن نصب شده و قابلیت تولید انتخابی از آن ها را فراهم می نمایند. پیش از تجهیز چاه به این شیرها می بایست مناسب ترین نوع از میان انواع مختلف آن ها از جمله شیرهای درون چاهی با دریچه پیوسته و گسسته انتخاب گردد که این انتخاب متاثر از تعداد و مکان نصب این شیرها در رشته تکمیلی است. در این پژوهش، ابتدا رشته تکمیلی چاه تولیدی به طوریکه در مقابل هر یک از لایه های مخزن به یک عدد شیر درون چاهی مجهز باشد، شبیه سازی گردید. نتایج بهینه سازی مساحت سطح مقطع دریچه شیرهای درون چاهی، با استفاده از الگوریتم ژنتیک با تابع هدف حداکثر بازیافت نهایی نفت از مخزن، حاکی از وجود الگویی در میزان نیاز لایه های مختلف مخزن به وجود این شیرها بود. پس از کاهش تعداد شیرها در رشته تکمیلی براساس الگو یافت شده، نوع، تعداد و موقعیت مکانی نصب بهینه آن ها با هدف تحقق حداکثر ارزش فعلی خالص انتخاب شد. در نهایت، روش مورد استفاده در این پژوهش در قالب یک دستورالعمل نوین که برای اولین بار به طور اختصاصی برای تجهیز چاه تولیدی در مخازن نفتی چندلایه به شیر کنترلی درون چاهی توسعه یافته است، ارائه گردید.کلیدواژگان: طراحی شیر کنترلی درون چاهی، مدیریت تولید از مخزن، مخزن نفتی چند لایه، دستورالعمل بهینه سازی، تکمیل هوشمند چاه
-
صفحات 49-51
با افزایش حفاری های فراساحل برای استخراج نفت، بهره برداری و حمل ونقل نفت و فرآورده های نفتی، از سویی ریسک ریزش نفت و پساب های نفتی در محیط دریایی افزایش قابل ملاحظه ای داشته از سوی دیگر جداسازی سهل، قابل کنترل و اقتصادی آب همراه نفت با تکنولوژی های جدید ضرورت یافته است. ریزش نفت و پساب های نفتی اثر فاجعه آمیزی بر اکوسیستم و محیط زیست داشته و جداسازی آب همراه نفت با روش های سنتی هم مستلزم مصرف مواد شیمیایی گرانقیمت می باشد. طی چند سال گذشته توسعه مواد ترشونده خاص برای جداسازی آب و هیدروکربن توجه زیادی از پژوهش گران را به خود معطوف داشته و پژوهش گران زیادی مواد با ترشوندگی گزینشی که آب گریز/روغن دوست یا آب دوست/روغن گریز ساخته اند که می تواند برای جداسازی یک فاز انتخابی از مخلوط آب و چربی (روغن، هیدروکربن و نفت) استفاده شوند. در پژوهش حاضر نیز امکان استفاده از اکسید تنگستن به عنوان یک پوشش روی مش استیل ضدزنگ به منظور بررسی امکان تغییر ترشوندگی مش و استفاده از آن جهت جداسازی گزینشی یکی از فازهای آب یا هیدروکربور از مخلوط آنها بررسی شد. بدین منظور طرفین مش 5 میکرون استیل ضدزنگ با روش هیدروترمال پوشیده از اکسید تنگستن نانوساختار شد. اندازه گیری زاویه تماس آب و روغن روی این مش نشان داد که مش مرطوب در هوا آب دوست و هنگامی که زیر آب قرارگیرد روغن گریز می شود. در نتیجه چنین رفتار ترشوندگی، این مش می تواند برای جداسازی مخلوط های آب و نفت (روغن) به کار رود. به منظور ساخت آن، یک قطعه مش فولادی ضدزنگ در اتوکلاوی با پوشش داخلی تفلونی حاوی mL 250 میلی لیتر محلول آبی تنگستات سدیم هیدراته، اسیدکلریدریک و اسید اگزالیک قرار داده شد. پس از h 3 قرارگیری اتوکلاو در آون با دمای C° 180 و به دنبال آن خنک شدن در دمای اتاق، قطعه مش فولادی با اتانول و آب شستشو داده شد و پس از خشک شدن، برای حدود h 1 در کوره C° 350 کلسینه شد. ترشوندگی فیلتر آب دوست- در زیر آب روغن گریز نیز با اندازه گیری زاویه تماس استاتیک ارزیابی شد. سازوکار رفتار ترشوندگی فیلتر ساخته شده عمدتا به ساختار سلسله ای پوشش نانو ذرات سطح و زبری نسبی آن مربوط بوده و از این رو خاصیت آب دوستی سطح افزایش یافت. آنالیزهای EDS پوشش تشکیل شده برروی مش و تصاویر FE-SEM و TEM فیلتر ساخته شده همگی حاکی از ایجاد پوشش نانوساختار WO3 در دو طرف مش استیل ضدزنگ هستند.
کلیدواژگان: اکسید تنگستن، نانوساختار، ترشوندگی، مش استیل ضدزنگ، پوشش، هیدروترمال -
صفحات 57-72
بررسی فرآیند تزریق CO2 در سنگ مخزن با هدف ذخیره سازی و کاهش اثرات زیست محیطی یا به منظور ازدیاد برداشت نفت می تواند به دو صورت مطالعات آزمایشگاهی یا شبیه سازی و در مقیاس های از حفره تا مخزن انجام شود. به هرحال، یکی از رویکرد های تحقیقاتی موثر برای بررسی عوامل موثر و سازوکار های حاکم بر جریان سیالات استفاده از مدل سازی و شبیه سازی عددی مقیاس حفره است. اکثر مطالعات قبلی در این زمینه با به کار گیری محیط های متخلخل مصنوعی بوده که به درستی نمی تواند برهم کنش فضای حفرات واقعی و سیالات موجود را نشان دهد. در این کار پژوهشی برای بررسی عوامل موثر اثرگذار بر جریان دو فازی CO2 و نفت، از هندسه استخراج شده از یک برش دو بعدی از تصاویر میکرو سی تی یک نمونه سنگ واقعی استفاده شده و شبیه سازی با رویکرد میدان فازی و با حلگر عددی کامسول برروی آن پیاده سازی می شود. به طور خاص اثر امتزاج پذیری، ترشوندگی و سرعت تزریق در فرآیند تزریق CO2 بررسی و نتایج ضریب بازیافت نفت، میزان CO2 در جریان خروجی، و وابستگی آنها به ترشوندگی محیط سنگ، کشش سطحی و نرخ تزریق ارزیابی می گردد. نتایج نشان داد که کشش سطحی و ترشوندگی اثر قابل توجهی در روند جابه جایی دوفازی دارد، به طوری که به عنوان مثال، ترشوندگی بیشتر نمونه نسبت به سیال تزریقی باعث بهبود بازدهی فرآیند جابه جایی تا حدود 25% گردید. البته میزان تاثیر سرعت تزریق CO2 همراه با افزایش نیرو ویسکوز بر ازدیاد برداشت نفت در مقادیر مقادیر کشش سطحی زیاد و کم رفتار متفاوتی نشان می داد. این نتایج در برخی موارد با نتایج قبلی برروی نمونه محیط های متخلخل مصنوعی متفاوت بوده و لذا نتایج این تحقیق می تواند در انتخاب شرایط ترشوندگی مناسب و سرعت بهینه تزریق در فرآیندهای واقعی تزریق CO2 کمک کننده باشد.
کلیدواژگان: تزریق 2 CO، امتزاج پذیری، ترشوندگی، نرخ تزریق، شبیه سازی مقیاس حفره -
صفحات 73-93درسال های اخیر، با توجه به افزایش تقاضا و کاهش ذخایر نفتی، روش های افزایش برداشت از مخازن نفت و گاز مورد توجه بیشتری قرار گرفته اند. یکی از این روش ها تزریق آب به مخزن است. به دلیل پیچیدگی های ساختمانی و رسوب شناسی اکثر مخازن ایران، موفقیت روش های افزایش برداشت به ویژه تزریق آب با عدم قطعیت بالایی همراه است. بنابراین پایش (مانیتورینگ) و کنترل فرآیند تزریق با استفاده از عملیات لرزه نگاری چهار بعدی به منظور کاهش ریسک عملیات و افزایش نرخ بهره برداری، ضروری می باشد. در این مطالعه امکان سنجی عملیات لرزه نگاری با هدف پایش فرآیند تزریق آب در دو لایه مخزنی بورگان (ماسه سنگی) و یاماما (کربناته) در یکی از میادین نفتی جنوب ایران در مقیاس های صفر، یک و سه بعدی انجام گردید. به این منظور، ابتدا بررسی های کاملی بر روی مدل های فیزیک سنگ موجود انجام شد و مدل مناسب فیزیک سنگ که اکثر پارامترهای موثر را پوشش دهد انتخاب گردید. در ادامه، تغییرات لرزه ای ناشی از سه حالت تزریق آب سازندی، تزریق آب دریا و تزریق آب هوشمند در هر لایه بررسی شده است. نتایج به دست آمده در مقیاس صفر بعدی نشان داد که مقاومت صوتی به مقدار 5/4 الی 7% برای حالت های مختلف در هر دو مخزن ماسه سنگی و کربناته تغییر می کند. برای انجام مطالعات در مقیاس یک بعدی، داده های لرزه نگاری مصنوعی با استفاده از نگاره های چاه و برای حالت های مختلف بالا آمدن سطح تماس آب-نفت تولید شد. نتایج مدل سازی یک بعدی نشانگر آن است که جابه جایی سطح تماس بیشتر از m 3 در مخزن بورگان و بیشتر از m 7 در مخزن یاماما قابل ثبت توسط داده های لرزه نگاری چهار بعدی خواهد بود. برای انجام مطالعات در مقیاس سه بعدی، داده های لرزه نگاری مصنوعی سه بعدی با استفاده از مدل های استاتیک و دینامیک مخازن بورگان و یاماما تولید شدند. مطالعات امکان سنجی با استفاده از داده های لرزه نگاری در مقیاس سه بعدی نیز نشانگر امکان پذیر بودن داده های لرزه نگاری چهار بعدی برای پایش تغییرات سطح تماس هر دو مخزن بورگان و یاماما در مقیاس مخزنی می باشد. بنابراین، عملیات برداشت داده های لرزه نگاری چهار بعدی در میدان انتخاب شده برای پایش و بهینه سازی برنامه تولید و پیشنهاد مکان مناسب برای حفر چاه های جدید پیشنهاد می گردد.کلیدواژگان: تزریق آب، لرزه نگاری چهار بعدی، فیزیک سنگ، امکان سنجی لرزه نگاری، نگاره چاه، پایش مخازن
-
صفحات 94-108یکی از متداول ترین و پرهزینه ترین مشکلات در حین عملیات حفاری، هرزروی سیالات حفاری است که می تواند پیامدهای دیگری مانند ناپایداری چاه، عدم تمیز سازی چاه، گیر لوله ها، مسائل مربوط به کنترل چاه و آسیب سازند را به دنبال داشته باشد. ژل پلیمرها نقش مهمی در انسداد سازندهای بسیار نفوذپذیر و شکاف دار ایفا می کنند. ایجاد اتصال عرضی بین پلیمرها منجر به تشکیل ژل هایی با ویسکوزیته دلخواه و نیز کاهش مقدار پلیمر مصرفی شود. سنتز اتصال دهنده های عرضی بر روی سطح نانو ذرات، موجب تشکیل عامل شبکه ای کننده نانو می شود که می تواند شبکه پلیمری گسترده تری را تشکیل دهد. نانوکامپوزیت ژل از پلیمرهای شبکه شده توسط اتصال دهنده عرضی نانو تشکیل می شود. در این مطالعه تاثیر پارامترهایی مانند نوع اتصال دهنده عرضی، دما و یون های مخرب بر عملکرد ژل هیبریدی، خاصیت خود ترمیمی ژل در نرخ های برشی بالا، پایداری ژل با زمان و امکان آسیب سازند مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. با استفاده از تست های پایداری دینامیکی، میزان فشار قابل تحمل ژل ها به منظور کنترل هرزروی در سازندهای تراوا و شکاف دار اندازه گیری شد. همچنین مدل سازی تجربی با روش های سطح پاسخ انجام شد و مدل به دست آمده ویسکوزیته نانوکامپوزیت ژل را با دقت 86% در محدوده پارامترهای ورودی پیش بینی می کند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی، حضور اتصال دهنده عرضی نانو در ژل باعث خاصیت خودترمیمی ژل در نرخ های برشی بالا می شود. نانوکامپوزیت ژل عملکرد بهتری نسبت به ژل هیبریدی در دماهای بالا و همچنین در حضور یون های مخرب دارد که این به دلیل راندمان بالای اتصال دهنده عرضی نانو در تشکیل شبکه ژل است. علاوه براین حضور عامل شبکه ای کننده نانو در ژل ماکزیمم فشار سیل بندی ژل ها در انسداد سازندهای تراوا و شکاف دار را افزایش می دهد و نانوکامپوزیت ژل تا فشار های بالاتری در برابر فشار سیال حفاری مقاومت می کند. با توجه به گسیختگی کامل نانوکامپوزیت ژل در هیدرکلریک اسید امکان آسیب به مخزن کاهش می یابد.کلیدواژگان: هرزروی، ژل پلیمر، اتصال دهنده عرضی نانو، آسیب سازند، روش سطح پاسخ
-
صفحات 109-119هنگامی که استخراج نفت از مخزن شروع می گردد، فشار مخزن رو به کاهش می گذارد. بنابراین، چاه نیازمند به کارگیری روش های ازدیاد برداشت می باشد. روش ازدیاد برداشت از طریق تزریق گاز CO2، یک تکنولوژی کاملا شناخته شده می باشد و استفاده از این روش دارای توجیه اقتصادی است. به همین منظور برای حداکثر نمودن بازیافت، برخی مواقع از ترکیب دو روش تزریق آب و گاز، موسوم به روش WAG استفاده می شود. در حالت مخلوط، CO2 باعث می شود که گرانروی نفت خام کاهش یابد. کاهش گرانروی، باعث حرکت آسانتر نفت به طرف چاه های تولیدی می گردد. همچنین CO2 به صورت غیر مختلط نیز باعث افزایش فشار مخزن می گردد. ترکیب این عوامل سبب می شود که میزان استحصال نفت افزایش یابد. در این پژوهش تاثیر افزودنی ها در شرایط متفاوتی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت و پارامترهایی شامل نوع ماده افزودنی، غلظت افزودنی، فشار و دمای فرآیند و تاثیرات این پارامترها بر روی سینیتیک و حلالیت CO2 مورد بررسی قرار گرفت. اثر بازدارنده تترا بوتیل آمونیوم هیدروکسید برای جلوگیری از تشکیل هیدرات گاز CO2 به نسبت سیستم خالص بسیار تاثیرگذار بوده است .برای این منظور جهت طراحی آزمایش از نرم افزار Design Expert استفاده شد. در نهایت، تحلیل آماری پارامترهای موثر بر زمان القاء تشکیل هیدرات نشان داد که حضور نمک TMAH زمان القاء تشکیل هیدرات را افزایش می دهد .و بهینه ترین افزایش زمان القاء مربوط به سامانه ای است که حاوی بیشترین مقدار این افزودنی می باشد.کلیدواژگان: تترا بوتیل آمونیوم برماید، تترامتیل آمونیوم هیدروکسید، هیدرات گازی، زمان القاء، حلالیت
-
صفحات 120-139ذخیره سازی گاز یکی از اجزای حیاتی سیستم انرژی جهانی است و نقش مهمی در تضمین امنیت انرژی ایفا می کند، به ویژه در کشورهایی که به شدت به گاز طبیعی به عنوان منبع اولیه انرژی متکی هستند. با افزایش تقاضا برای گاز طبیعی، نیاز به تاسیسات ذخیره سازی گاز کارآمد و موثر بیش ازپیش اهمیت می یابد. یکی از راه کارهای رفع این نیاز پیدا کردن مدل بهینه برای مکان گزینی است که ترکیب نظرات کارشناسان و سیستم های اطلاعات مکانی باشد. بر همین اساس هدف از این تحقیق شناسایی ذخیره گاه های گاز در استان بوشهر است که با ترکیبی از سیستم اطلاعات جغرافیایی و پنل خبرگان، بهینه ترین مکان ذخیره گاز را شناسایی می کند. روش تحقیق در این بررسی به صورت تحلیلی - توصیفی است و ماهیت کاربردی دارد. جهت شناسایی شاخص ها از مطالعات نظری استفاده شده که درنهایت چهار بعد طبیعی (9 متغیر)، کالبدی (5 متغیر)، زیست محیطی (5 متغیر) و زیرساختی (9 متغیر) مشخص گردید که لایه مکانی هرکدام از معیارها تهیه شد. لایه GIS متغیرهای مطرح شده از طرح آمایش سرزمین اخذ شده است. جهت نرمال سازی از روش فازی خطی کاهشی و افزایشی استفاده شده که از 25 معیار مشخص شده 9 معیار دارای اثر منفی و با روش فازی خطی افزایشی نرمال سازی شده و 16 شاخص دیگر نیز با روش فازی خطی کاهشی نرمال شده اند. با توجه به نظر کارشناسان در بستر مدل تحلیل سلسله مراتبی، گنبدهای نمکی و سفره آب های زیرزمینی با وزن 097/0 به عنوان مهم ترین معیار شناسایی شده اند. با توجه به اینکه نرخ ناسازگاری در مدل برابر 05/0 و کمتر از بوده بنابراین صحت مقایسه زوجی بین معیارها توسط کارشناسان نیز تایید می شود. بعد از اعمال وزن معیارها و تلفیق آن ها با استفاده از عملگرهای پنج گانه فازی روش گاما بهترین مکان را شناسایی کرده و دو مکان ازجمله گنبد نمکی جاشک و گنبد نمکی سربسی به عنوان مناسب ترین مکان ذخیره گاز شناسایی شده اند.کلیدواژگان: مکان یابی، ذخیره گاه گازی، مدل AHP، Fuzzy، سیستم اطلاعات جغرافیایی، استان بوشهر
-
صفحات 140-149
اهمیت و تعیین عناصر کمیاب در صنعت نفت برای پالایش و فرآوری نفت خام و همچنین اکتشاف نفت خام بسیار مهم است. هدف از این پژوهش شناسایی عنصری و تشخیص دقیق عناصر فلزی کمیاب موجود در رسوبات آسفالتین است. بدین منظور در این مقاله از روش های شناسایی عنصری ازجمله بیناب نگاری پراکندگی انرژی پرتو ایکس (EDX) و بیناب نگاری فروشکست القایی لیزری (LIBS) بهره برده شده است. در بیناب های ثبت شده با استفاده از بیناب نگاری EDX، عناصر کربن (C)، اکسیژن (O)، نیتروژن (N) و گوگرد (S) با مقادیر قابل توجه ای در نمونه های آسفالتین مشاهده شد. همچنین مطالعه عنصری انجام شده با استفاده از روش LIBS، درمجموع منجر به شناسایی 38 خط نشری اتمی ناشی از عناصر گوناگون شد. تجزیه و تحلیل خطوط بینابی مشاهده شده منجر به شناسایی عناصر آهن (Fe)، هیدروژن (H)، سدیم (Na)، مس (Cu)، کلسیم (Ca)، آلومینیوم (Al)، کادمیم (Cd)، مولیبدن (Mo)، وانادیم (V)، پتاسیم (K)، سرب (Pb)، منیزیم (Mg) و استرانسیوم (Sr) در رسوبات آسفالتین گردید. در این پژوهش به کارگیری دو روش آنالیز عنصری اشاره شده، حاکی از آن است که رسوبات نفتی حاوی ترکیبات عنصری ارزشمند و راهبردی اند که می توانند در استحصال و فرآوری فراورده های نفتی مورد توجه قرار گیرند.
کلیدواژگان: رسوبات آسفالتین، آنالیز عنصری، بیناب نگاری فروشکست القایی لیزری (LIBS)، بیناب نگاری پراکندگی انرژی پرتوایکس (EDX)، گذار اتمی
-
Pages 3-23The emulsion of salt water in crude oil causes reduction of crude oil quality, catalyst poisoning in downstream industries, and equipment corrosion in various parts of crude oil transportation, refining and storage systems. The most common industrial method for separating saline water from crude oil is the application of chemical compounds. Procuring the required chemical compounds will cost a lot. In addition, the performance of chemical demulsifiers is highly dependent on the type and structure of crude oil. The complexity of crude oil’s structure makes it difficult to develop performance models for demulsifiers. In order to reduce the number of important parameters of crude oil in modeling, the ratio of asphaltene to the total of resin and aromatic was used as the discriminating factor of crude oil emulsion process. Considering the complexity of the considered model, a support vector machine was used to predict the performance of commercial demulsifiers. The most important challenge in support vector machines is tuning hyperparameters. To tune the hyperparameters in this study, the risk criterion was used in predicting efficiencies higher than 85% and increasing the correlation coefficient. In order to collect modeling data, four samples of crude oil along with two samples of common commercial demulsifiers were prepared in the Production units of the southwestern fields of the country, and the performance of commercial demulsifiers at different operating conditions was checked using the bottle test method. The performance of the proposed algorithm for tuning hyperparameters was compared with the Bayesian optimization algorithm. The results show that adjusting the support vector machine hyperparameter with the risk criterion helps to design a model with better accuracy for predicting the performance of commercial demulsifiers. Considering the importance of modeling the performance of demulsifiers in petroleum industry, the evaluation of the model was investigated with a new emulsion sample. The results show that support vector machine can provide an efficient model for predicting the performance of commercial demulsifiers.Keywords: Demulsification, Chemical Demulsifier, Support Vector Machine (SVM), Emulsion Stability Index, Artificial Intelligence
-
Pages 24-37The high heterogeneity in carbonate rocks makes it impossible to relate reservoir and production parameters to the rock properties and generalize it to the reservoir. Hence, in order to reduce diversity, different rock types have been created based on various factors such as lithological parameters, porosity, and petrophysical properties. Fluid flow parameters are not adequately addressed in these classifications, and some of these rock classifications are overly complex, rendering them challenging to utilize. Considering the features of fluid flow in classification, utilizing minimal data input can have a major impact on carbonate rock studies. In this study, the focus of investigation is on analyzing the reservoir quality of Winland throat radius rock typing, while also exploring fluid flow parameters as production and dynamic parameters. In this regard, using the petrophysical data of 779 carbonate rock samples from the Ilam, Sarvak and Fahliyan formations, the Winland rock typing was determined, and then the appropriateness of the rock typing was investigated using lithological, petrophysical, pore and dynamic parameters. Investigations showed that by correcting the boundaries of the Winland rock typing, regular connections are established with the mentioned parameters. The results showed that although the reservoir properties show improvement with the increase in the group number, the dynamic properties do not follow this trend. Overall, the middle groups are the most desirable part of the rock typing in terms of reservoir quality and production parameters. The shift of static rock typing towards dynamic rock typing and also the use of the ratio of recovery factor to irreducible water saturation are as a key parameters to check production quality which are recommended.Keywords: Rock Typing, Winland, Reservoir Quality, Recovery Factor. Production Parameters, Carbonate Rocks
-
Pages 38-48Improving production from multi-layer oil reservoirs in order to maximize recovery factor and reduce water production has become a major challenge in the petroleum industry. Layers with higher productivity index experience the water breakthrough earlier which causes a huge amount of other layers’ oil to remain unswept due to the higher mobility ratio of water. Since reducing the surface choke opening will also reduce oil production along with water, inflow Control Valves (ICVs) are being installed downhole within the completion string across different layers of the reservoir to provide selective depletion. Before equipping the oil well with ICVs, it is crucial to select the most fit-for-target type among a variety of them including infinite, and discrete variable ICVs. However, this selection is highly affected by their number and installation location within the completion string. In this project, after simulating the oil production well with an ICV across each layer of the multi-layer reservoir, the cross-sectional area of ICVs was optimized using Genetic Algorithm with the aim to maximize the field oil efficiency (FOE). As results indicate a pattern representing the reservoir layers’ production dependency on ICVs, a multi-stage ICV removal in the completion string was performed. The optimum type, number, and location of ICVs were selected with the aim to meet the maximum Net Present Value (NPV). Ultimately, the methodology utilized in this project was proposed as a workflow for the optimization of ICV technical parameters to improve production in multi-layer oil reservoirs.Keywords: Inflow Control Valves Design, Reservoir Production Management, Multi-Layer Oil Reservoir, Optimization Workflow, Intelligent Well Completion
-
Pages 49-51
With the increase of offshore drilling for oil extraction, exploitation and transportation of oil and oil products, on one hand, the risk of oil spills and oily waste water in the marine environment has increased significantly, on the other side, easy, controllable and economical modern methods for oil-water separation has become necessary. Oil spills and oily waste water have a disastrous effect on the ecosystem and environment, and the separation of crude oil associate water by traditional methods also requires the use of expensive chemicals. During the past few years, the development of special wetting materials for the separation of water - hydrocarbons has attracted much attention from researchers, and many researchers have created materials with selective wettability that are hydrophobic/oleophilic or hydrophilic/oleophobic, which can be used to separate a selective phase from an oil (hydrocarbons, petroleum, fats)-water mixture. In the current research, the possibility of using nonostructure tungsten oxide as a coating on stainless steel mesh is investigated in order to check the possibility of changing the wettability of the mesh and using it to selectively separate one of the water or hydrocarbon phases from their mixture. For this purpose, both sides of the 5 micron stainless steel mesh were coated with nanostructured tungsten oxide by hydrothermal method. The measurement of the contact angle of water and oil on this mesh showed that the wet coated mesh is hydrophilic in air and becomes oil-repellent when submerged. Due to such wetting behavior, this mesh can be used to separate oil and water mixtures. A piece of stainless steel mesh was placed in an autoclave with an inner Teflon coating containing 250 mL of an aqueous solution of hydrated sodium tungstate, hydrochloric acid, and oxalic acid. The autoclave was placed in an oven at 180°C for 3 hours. After cooling to room temperature, washing with ethanol and Water and drying, it was roasted in an electrical furnace of 350°C for about an hour. The wettability of the hydrophilic and underwater oleophobic filter was also evaluated by measuring the static contact angle. The wetting behavior mechanism of the constructed filter is mainly related to the hierarchical structure of the nano-spherical coating of the surface and its relative roughness, and hence the hydrophilicity of the surface increased. The EDS analysis of the coating formed on the mesh and the FE-SEM and TEM images of the fabricated filter all indicate the formation of WO3 nanostructured coating on both sides of the stainless steel mesh.
Keywords: Tungsten Oxide, Nanostructure, Wettability, Stainless Steel Mesh, Coating, Hydrothermal -
Pages 57-72
Investigation of the effective factors on the two fluid flow of CO2 injection in the reservoir rocks is important for optimizing such a process. In this study, the geometry extracted from a 2D section of the micro CT images of a real sandstone sample is used, and simulation of the two-phase flow (CO2 and oil) with the phase field approach have been implemented with Comsol software. In particular, the effect of miscibility, wettability, and injection rate is investigated, and the results of simulation such as oil recovery and its dependence on the wettability, surface tension, and injection rate are evaluated. The results showed that surface tension and wettability have significant effects on the two-phase displacement so that, for example, more wettability towards the injected fluid improves the efficiency of the displacement process up to a 25%. The rate of CO2 injection can have different effects at various surface tension values, so the results of this study can be helpful in choosing the appropriate wettability condition and evaluating the optimal rate for real carbon dioxide injection.
Keywords: CO2 Injection, Miscibility, Wettability, Injection Rate, Pore Scale Simulation -
Pages 73-93In recent years, enhanced oil recovery (EOR) methods have received more attention because of the increase in demand and decrease in oil reserves. One of these methods is water injection. Due to the structural complexities and sedimentology of most of Iran’s reservoirs, the success of EOR methods, particularly water injection, is associated with high uncertainty. Therefore, monitoring and controlling the injection process using four-dimensional seismic surveys is necessary to reduce the operational risk and increase the production rate. In this study, the feasibility of seismic operation is investigated to monitor the water injection process in two reservoir formations of Burgan (sandstone) and Yamama (carbonate) in one of the oil fields in the south of Iran in zero, one, and three-dimensional scales. For this purpose, first, a comprehensive study was performed on the existing rock physics models, and the appropriate rock physics model covering most of the effective parameters was selected. Then, the changes in seismic response caused by the three scenarios of formation water injection, seawater injection, and smart water injection were investigated in each formation. The results obtained in the zero-dimensional scale showed that the acoustic impedance changes by 4.5-7% for different scenarios in both sandstone and carbonate reservoirs. To perform one-dimensional studies, synthetic seismic data were generated using well logs and for different scenarios of rising oil-water contact. The results of one-dimensional modeling indicate that four-dimensional seismic data can record any displacement over 3 meters in oil-water contact in the Burgan reservoir and over 7 meters in Yamama. To conduct studies on a 3D scale, 3D synthetic seismic data were generated using static and dynamic models of Burgan and Yamama reservoirs. Feasibility studies using 3D seismic data also indicate the possibility of success of 4D seismic data for monitoring changes in the fluid contacts of both Burgan and Yamama formations on a reservoir scale. Therefore, 4D seismic operation in the selected field is recommended for monitoring and optimizing the production plan and suggesting suitable locations for drilling new wells.Keywords: Water Injection, Four-Dimensional Seismic, Rock Physics, Seismic Feasibility Study, Well Log, Monitoring
-
Experimental Study of Nanocomposite Gel Performance in Sealing Reservoirs During Drilling OperationsPages 94-108One of the most intense and expensive problems during drilling operations is the loss of circulation, which should be addressed and mitigated immediately. Lost circulation could result in several consequences, including wellbore instability, poor hole cleaning, stuck pipe, well control issues and formation damage. Cross-linkable polymer gels play an important role in plugging loss zones. Coating the cross-linker on the nanomaterials extends the length of the cross-linker and forms a stronger network between the polymers. The nanocomposite gel consists of a crosslinked gel by nano-crosslinkers. In this study, the effect of parameters such as the type of crosslinker, temperature and salinity on the performance of the gel, as well as re-crosslinking efficiency at high shear rates and the stability of the gel with time, was investigated and evaluated. Using dynamic stability tests, the maximum amount of pressure that gels can withstand to prevent further drilling fluid loss in highly permeable or fractured formations, was examined. Also, empirical modeling was done by using response surface methodology. The obtained model predicts the viscosity of nanocomposite gel with an accuracy of 86% within the range of input parameters. According to the experimental results, the presence of nano crosslinker in the gel causes the self-healing ability of the formed gel at high shear rates. The nanocomposite gel has a better performance than the hybrid gel at high temperatures and also in the presence of destructive ions, which is due to the high efficiency of the nano-crosslinker in in creating the gel network. In addition, the presence of nano-crosslinker in the gel increases the maximum sealing pressure of gels in plugging highly permeable and fractured formations. Due to the complete rupture of nanocomposite gel in hydrochloric acid, the possibility of formation damage is reduced.Keywords: Nanocomposite Gel, Lost Circulation, Cross-Linkable Polymer Gels, Experimental Results, Surface Methodology
-
Pages 109-119As the oil is extracted from reservoir starts, the pressure of the reservoir decreases. Hence, the well needs to use methods of increased harvesting. The method of increasing harvesting through the injection of CO2 gas is a well-known technology, and this method has been economically justified. For this goal, to maximize recovery, sometimes the combination of two methods of water and gas injection, known as the WAG method, is used. Furthermore, in the mixed state, CO2 causes the viscosity of crude oil to decrease. Reduction in viscosity facilitated the flow of oil into production wells. Additionally, the tank pressure rose due to unmixed CO2. The quantity of oil extracted rises as a result of the interaction of these variables. In this research study, the effect of additives was studied and investigated in different conditions, and parameters include type of additive, additive concentration, process pressure, and temperature, and the effects of these parameters on kinetics and the solubility of CO2 were investigated. The inhibitory effect of tetrabutylammonium hydroxide was very effective in preventing the formation of CO2 gas hydrate compared to the pure system. For this purpose, Design Expert software was used to design the experiment. In addition, the presence of TMAH salt extends the induction time of hydrate formation, and the system with the highest concentration of this addition has the most optimal increase in induction time, according to the statistical analysis of the parameters impacting the induction time of hydrate formation.Keywords: Tetra Butyl Ammonium Bromide, Tetra Methyl Ammonium Hydroxide, Gas Hydrate, Storage, Induction Time, Solubility
-
Pages 120-139Gas storage is a vital component of the global energy system and plays a crucial role in ensuring energy security. As demand for natural gas increases, the need for efficient and effective gas storage facilities becomes increasingly important. One solution for this need identified by researchers and engineers is to find an optimal model for site selection, which it combines expert opinions and geographic information systems. Thus, the aim of this study is to identify gas storage sites in the Bushehr province by using a combination of geographic information systems and an expert panel to identify the most optimal location for gas storage. The research methodology in this study is analytical-descriptive, and it has a practical nature. To identify the indicators, theoretical studies have been used, ultimately determining four dimensions: natural (9 variables), physical (5 variables), environmental (5 variables), and infrastructure (9 variables), for which each criterion›s spatial layer was prepared. Of the 25 identified criteria, 9 have a negative effect, and they are normalized using an increasing linear fuzzy method, and the other 16 indices are normalized using a decreasing linear fuzzy method. According to the experts› opinions, salt domes and underground water tables, with a weight of 0.097, are identified as the most important criteria. Given that the inconsistency rate in the model is 0.05 and less than 0.1, the validity of the experts› comparisons is also confirmed. After applying the criteria weights and combining them using five fuzzy operators, the Gamma method identifies the best location, and two places, including the Jashak salt dome and the Sarbesi salt dome, are identified as the most suitable locations for gas storage.Keywords: Location, Gas Storage, AHP, Fuzzy Model, Geographic Information System, Bushehr Province
-
Pages 140-149
Identifying and analyzing small components within the oil industry plays a vital role in the extraction, processing, and exploration of crude oil. This study aimed to accurately determine the presence of elements and rare metals in asphaltenes. To achieve this objective, the study employs Energy-Dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) techniques to precisely analyze the elemental composition of asphaltene samples. Furthermore, EDX analysis revealed significant quantities of Carbon (C), Oxygen (O), Nitrogen (N), and Sulfur (S) in asphaltenes. Moreover, the LIBS analysis identified 38 atomic and molecular transmission lines from various elements. Molecular structures such as CN and C2, as well as atoms including Iron (Fe), Hydrogen (H), Sodium (Na), Copper (Cu), Calcium (Ca), Aluminum (Al), Cadmium (Cd), Molybdenum (Mo), Vanadium (V), Potassium (K), Lead (Pb), Magnesium (Mg), and Strontium (Sr), were identified through the examination of observed emission lines. This research highlights the use of two elemental analysis techniques, showing that oil sediments contain valuable and strategic elemental compounds that can be considered for extracting and processing petroleum products.
Keywords: Asphaltene Sediments, Elemental Analysis, Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (Libs), Energy-Dispersive X-Ray Spectroscopy (EDX), Atomic Transition