گزارش کارآموزی نگرشی بر فعالیتهای بالادستی صنعت نفت (رشته صنایع شیمیایی)

گزارش کارآموزی نگرشی بر فعالیتهای بالادستی صنعت نفت (رشته صنایع شیمیایی)در 160 صفحه ورد قابل ویرایش 

پیش گفتار:

كشورما بر پایه صنعت نفت به پیشرفتهای اقتصادی فراوانی دست یافته است و آشنایی با دانش فنی این صنعت و روش ها و فعالیت هایی كه برای استخراج و بهره برداری از این سرمایه ملی مورد استفاده می باشد برای ما از اهمیت فراوانی برخوردار است. به طور كلی این فعالیت ها به دو دسته پایین دستی و بالا دستی تقسیم می شود. فعالیت های بالا دستی شامل مراحل زمین شناسی، اكتشاف، مطالعه مخزن، حفاری و سایر تلاش هایی است كه برای به بهره برداری رساندن یك میدان نفتی انجام می شود و فعالیت های پایین دستی  شامل استخراج، جداسازی، پالایش و سایر عملیات از این قبیل می باشد.

در این پژوهش كه در قالب 240 ساعت كار عملی تحت عنوان كارآموزی انجام شده است به شرح وظایف و فعالیت های بالا دستی صنعت نفت اشاره گردیده است كه امیدوارم مورد توجه و استفاده علاقه مندان به این رشته قرار گیرد.

مقدمه:

پترولیوم[1] واژه ای لاتین است که در زبان فارسی معادل مناسبی ندارد. پترولیوم در واقع مواد هیدروکربنی است که به صورت طبیعی عمدتا در سنگ های رسوبی واقع می گردد. پترولیوم می تواند به صورت فازهای مختلف از جمله فاز گازی، نظیر گاز طبیعی[2]، فاز مایع، نظیر نفت خام[3] و فاز جامد مثل قیر[4] در خلل و فرج و شکستگی های سنگ ها تجمع یابد.

انباشته شدن مواد هیدروکربنی در زیر سطح زمین در سنگ هایی صورت می گیرد که توانایی نگهداری و انتقال سیالات را داشته باشند. این سنگ ها، مخزن[5] نامیده می شوند. تجمع مواد هیدروکربنی به صورت اقتصادی در سنگ مخزن منوط به وجود عوامل متعددی است. به طور کلی وجود پنج عامل برای تجمع اقتصادی نفت و گاز لازم و ضروری است.

این پنج عامل عبارتند از :

1-    سنگ منشا بالغ[6]، که تولید هیدروکربن کرده باشد.

2-    سنگ مخزن[7]، که بتواند هیدروکربن را در داخل خود جای دهد.

3-    مهاجرت هیدروکربن بین سنگ منشا و سنگ مخزن[8] عملی باشد.

4-    پوش سنگ[9] ناتراوا که از خروج نفت از داخل سنگ مخزن جلوگیری کند.

5-    تله نفتی[10] که در آن نفت به صورت اقتصادی متمرکز گردد.

تاریخچه اکتشاف نفت:

نفت و گاز از زمان های بسیار قدیم به صورت تراوشهای سطحی، شناخته شده و مورد استفاده بوده اند. برای مثال می توان شعله های آتش جاویدان را نام برد که از شیل های نفتی نزدیک باکو نشات می گرفت. اکتشاف نفت یک دانش بسیار قدیمی و کاربردی است که با جمع آوری قیر[11] از تراوش های طبیعی سطحی[12] به قلمرو علم وارد شد. در آن زمان ها، نفت برای مقاصد پزشکی، گرمایی و همچنین مصارف عایق کاری استفاده می شد.

خلاصه ای از مراحل پیشرفت در اکتشاف نفت:

اولین چاه اکتشاف نفت در سال 1745 در فرانسه حفر شد و اولین چاه استخراج نفت توسط کلنل دریک در پنسیلوانیا در سال 1859 حفاری شد. این آغازی برای اکتشافات زیر سطحی نفت بود که بعدها، خصوصا بعد از افزایش تقاضا برای استخراج نفت در طول جنگ جهانی اول، شدت گرفت.

قدیمی ترین تئوری برای اکتشاف نفت، تئوری طاقدیس[13] بود ه به وسیله هانت[14] در سال 1861 معرفی شد. کاربرد این تئوری برای یافتن نفت در قله طاقدیس ها ابزار موفقی بود. این تئوری به عنوان تئوری اصلی برای اکتشافات مهم نفتی امریکا، ونزوئلا، آرژانتین، برمه و به خصوص در مسجد سلیمان ایران مورد استفاده قرار گرفت.

بعد از پیدا شدن نفت در سال 1880 در رسوبات دریایی پنسیلوانیا که ارتباطی با ساختمان های طاقدیسی نداشت و شکل گیری نفتگیر صرفا ناشی از تغییر رخساره رسوبات بود، مشخص شد که ذخایر نفتی می توانند در حوضچه های غیر چین خورده هم وجود داشته باشند. در نتیجه مفهوم نفتگیرهای چینه ای[15] با این کشف فراگیر شد.

تا اواسط دهه 1920، تهیه و استفاده از نقشه های سحطی طاقدیس ها ابزار اصلی اکتشافات نفتی بود و پیدا کردن نفتگیرهای چینه ای معمولا به صورت اتفاقی رخ می داد.

تا سال 1925 فقط ماسه سنگ ها به عنوان مخازن هیدروکربنی مورد نظر و مطالعه بودند، اما اکتشاف مخازن عظیم هیدروکربنی در کربناتها در میدان هایی نظیر مسجد سلیمان ایران، کرکوک عراق، کرتاسه مکزیکی و  Smackover آمریکا نشان داد که نفت می تواند در سنگ های کربناته نیز یافت شود.

بعد از اواسط دهه 1920 با روی کار آمدن روش های جدید نظیر مغناطیس سنجی[16]، ثقل سنجی[17] و مطالعات لرزه ای[18]، اکتشاف نفتی راه تازه ای برای پی بردن به آنومالی ها و ساختارهای زیر سطحی غیر قابل مشاهده از سطح پیدا نمود.

این تکنولوژی به تشخیص موقعیت پی سنگ و آنومالی های دیاپیریک کمک می کنند و به طور کلی یک شمای عمومی از ساختارهای زیر سطحی را آشکار می سازند.

در سال 1927 در فرانسه اولین نمودارهای ژئوفیزیکی برای اندازه گیری تخلخل[19] و آب اشباع شدگی[20] در چاه های حفاری شده، مورد استفاده قرار گرفت.

پیشرفت در علوم زمین شناسی نظیر میکرو پالئونتولوژی[21] و ارائه مدل های رخساره ای[22] در دهه 1960 کمک شایان توجهی برای اکتشافات نفتی بود. تا دهه 1960 مطالعات فسیل شناسی، صرفا بر روی ماکرو فسیل ها متمرکز بود که کاربرد محدودی داشتند چرا که بسیاری از آنها در اثر حفاری به دلیل اندازه بزرگشان کاملا منهدم شده و قابل شناسایی نبودند. بنابراین گسترش میکروپالئونتولوژی و تعریف بسیاری از بیوزون ها بر پایه میکرو فسیل ها که به آسانی در مغزه ها[23] و خرده های[24] حاصل از حفاری یافت می شوند،

در این راه کمک موثری بود، زیرا تطابق ناحیه ای چینه ها بسیار آسانتر و دقیق تر صورت می گرفت.

بعدها توسط مدل های رخساره ای و تفسیر جزییات محیط های رسوبی قدیمی[25] کمک موثری در تشخیص شکل هندسی مخازن[26] کردند و پیش بینی قابل اعتمادی از کیفیت مخازن از نظر تخلخل و تراوایی ارائه دادند.

در دهه 1950 قانون دینامیک سیالات به طور موفقی توسط هوبرت وهیل[27] برای توصیف مهاجرت و ذخیره نفت به کار برده شد. در دهه 1970 پیشرفت در کسب و پردازش[28] اطلاعات لرزه ای و نیز استفاده از کامپیوترهای سریع برای این منظور توانست نیمرخ های لرزه ای بسیار دقیق را بدست دهد و لذا امروزه این مقاطع سیمای عمومی درون زمین را به خوبی مشخص می کنند.

بعد از دهه 1980، تا کنون توسعه صرفا به صورت پیشرفته در تکنولوژیهای گذشته و نیز معرفی نرم افزار های مختلف کامپیوتری بوده که باعث شده است اکتشاف هیدروکربن ها آسانتر، سریعتر و مطمئن تر انجام شود.

1-    یا رانش گاز تبخیر شده.

2-    رانش گاز تبخیر شده – میعان شده و

مسائل درگیر با FCM:

حلال های هیدروکربنی با وزن مولکولی متوسط برای تماس های ثابت FCM ممکن است مقداری از آسفالت را از آسفالت خام رسوب دهد.

رسوب آسفالت سخت ممکن است نفوذ پذیری را کاهش دهد و قابلیت تزریق و تولید چاه را تحت تاثیر قرار دهد. آن همچنین ممکن است باعث مسدود شدن چاه های تولیدی شود.

تغییرات فشار و دما ویا افزایش هیدروکربن های با وزن مولکولی متوسط یا CO₂ به مقداری از سیالات مخزن ممکن است باعث چند فازی شدن آن بشود.

بعضی از این فازها هستند،

-        رسوب جامد آسفالتین و یا واکس ها (رسیدن به فوق اشباع به علت تغییرات دما و فشار یا ترکیب)

-        دو یا چند فاز مایع (غنی – CO₂ و غنی – هیدروکربن)

-        فازهای جامد – مایع و گاز – مایع.

در گذشته، حلال های LPG که FCM داشتند برای تزریق مداوم گران بودند.

در عوض حلال در یک حجم محدود تزریق شده بود یا توده، و توده با یک سیال کم ارزش مانند گاز طبیعی یا گاز سوخت جانشین شده بود.

شکل 38- درجه بندی ترکیبی.

با تصور چنین طرح فرایندی، حلال امتزاجی نفت را جا به جا می کند در صورتی که گاز رانش امتزاجی حلال را جا به جا می کند. توده های کوچک حلال را در میان مخزن پیش می برند.

امتزاج پذیری میان حلال و گاز رانش به صورت معمولی حداقل فشار لازم برای            جابه جایی امتزاجی در فرایند توده FCM با حلال های LPG را تعیین می کند.

همین طور توده حلال در میان مخزن حرکت می کند، در اختلاط با نفت در لبه هدایت و با رانش گاز در لبه پشتی.

فهرست

عنوان                                                                                                               صفحه 

پیشگفتار................................................................................................................ 1 

مقدمه .................................................................................................................... 2

فصل اول:نفت خام................................................................................................ 7

خواص فیزیكی نفت خام........................................................................................ 8

فصل دوم:  انواع سازنده های زمین شناسی..................................................... 12

توصیف سازندها .................................................................................................. 13

فصل سوم:  مهندسی مخزن................................................................................. 26

سنگ مخزن  ......................................................................................................... 27

انواع مخازن هیدروكربنی...................................................................................... 33

پوش سنگ ............................................................................................................ 41

فصل چهارم: اکتشاف ........................................................................................... 43

اكتشاف ................................................................................................................. 44   

فصل پنجم: حفاری ............................................................................................... 48 انواع روشهای حفاری         49

انواع مته ............................................................................................................... 56

گل حفاری ............................................................................................................ 58

تكمیل چاه ............................................................................................................. 61

فصل ششم: استخراج نفت و روشهای EOR..................................................... 62

بازیافت حرارتی .................................................................................................... 64

بازیافت شیمیایی ................................................................................................... 66

رانش میكروبی ..................................................................................................... 67

بازیافت امتزاجی.................................................................................................... 69

تكنولوژی بهبود یافته حفاری................................................................................ 74

شكافت هیدرولیكی................................................................................................. 76

فصل هفتم: بررسی تزریق گاز امتزاجی............................................................. 85

رفتار فاز و خواص مایعات................................................................................... 86 

آب در مهندسی نفت ............................................................................................. 112

نمودارهای فازی .................................................................................................. 116

اثرات فشار  .......................................................................................................... 145

اثرات دما  ............................................................................................................. 151

منابع   .................................................................................................................. 155