1-3-3-تصفيه پساب خروجي ناشي از عمليات حفاري :……………………………………………………………………………………………………23

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

1-3-3-1- سيستم کنترل جامدات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 24
1-3-3-2- سيستم Zero Discharge………………………………………………………………………………………………………………………………………25
1-3-3-3- سيستم تصفيه و بازيافت آب……………………………………………………………………………………………………………………………………….25
1-3-4- به کارگيري سيستم انعقاد يا لخته سازي (flocculation ) براي تصفيه ي آب………………………………………..26
1-3-4-1- مکانيسم انعقاد……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………27
1-3-4-2- انواع منعقد کننده ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………27
1-3-4-3- عوامل موثر در انعقاد :…………………………………………………………………………………………………………………………………………………29
1-3-4-4- بهينه سازي فرايند انعقاد و لخته سازي………………………………………………………………………………………………………………………….30
1-4- پليمر………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..31
1-4-1- آشنايي با پليمر ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………..31
1-4-2- کاربردهاي پليمرها در صنعت حفاري………………………………………………………………………………………………………………….33
1-4-2-1- کاربرد پليمرهايي مثل پلي آکريل آميد در سيالات حفاري :………………………………………………………………………………………………33
1-4-2-2- توليد سيال پليمري براي جايگزيني سيال روغني در صنعت حفاري………………………………………………………………………………….33
1-4-2-3- شيرين سازي گازها با غشاهاي پليمري…………………………………………………………………………………………………………………………34
1-4-2-4- ديگر کاربردهاي پليمرها در صنعت حفاري و پالايش نفت………………………………………………………………………………………………34
1-4-3- کارايي پليمرها در تصفيه و انعقاد سازي………………………………………………………………………………………………………………………….35
1-4-3-1- کاربرد پلي الکتروليت ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………..35
1-4-3-2- مکانيسم انعقاد توسط اين دسته از پليمرها…………………………………………………………………………………………………………………….36
1-4-3-3- انتخاب نوع و مقدار پلي الكتروليت مناسب…………………………………………………………………………………………………………………..36
1-5- فناوري نانو……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….37
1-5-1- نگاهي کلي بر علم نانو و نانو تکنولوژي……………………………………………………………………………………………………………….37
1-5-1-1- تاريخچه فناوري نانو……………………………………………………………………………………………………………………………………..37
1-5-1-2- تعريف نانو تکنولوژي و تشريح مفهوم کلي آن……………………………………………………………………………………………………………… 38
1-5-1-3- اصول بنيادي در نانو……………………………………………………………………………………………………………………………………………………39
1-5-2- کاريرد فناوري نانو در زمينه حفاري چاه هاي نفت……………………………………………………………………………………………………………40
فصل دوم………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
2-1- مروري بر کارهاي گذشته:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42
فصل سوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..58
3-1- مواد و روشها: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….58
3-1-1- روش سنتز اکسيد روي در ابعاد نانو:……………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
3-1-2- سنتز پلي سولفات فريک:…………………………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
3-1-2-1- بررسي ساختاري و ريختشناسي(مورفولوژي):…………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
3-1-2-2- طيف‌سنجي مادون قرمز تبديل فوريه:………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
3-1-2-3- روش پراش پرتو ايکس:…………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
3-1-2-4- ميکروسکوپ الکتروني عبوري(TEM):……………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
3-1-3- بررسي قدرت اسيدي(pH) در طي فرآيند کهنگي و آزمون پايداري:……………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
3-1-4- پتانسيل زتا:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
3-1-5- آزمايشهاي مرتبط:…………………………………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
3-1-6- روشهاي تحليلي:………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
فصل چهار…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1- نتايج و بحث:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-1- ساختار و ريختشناسي(مورفولوژي):…………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
4-1-1-1- تحليل طيف FTIR:……………………………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
4-1-1-2- الگوهاي XRD و تحليل TEM:…………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
4-1-2- خواص ZnOPFS:…………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-2-1- پايداري ZnOPS:………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-2-2- تغيير قدرت اسيدي طي دورهي کهنگي ZnOPFS :…………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-2-3- تاثير pH و نسبت مولي آهن/ روي(Zn/Fe) بر پتانسيل زتا:……………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
4-1-3- عملکرد ZnOPFS در فرآيند انعقاد:…………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-3-1- حذف کدورت :……………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-3-2-ميزان ته نشيني:………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-3-3- حذف SS و COD :…………………………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
فصل پنج……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
5-1- نتيجه گيري:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
فهرست منابع…………………………………………………………………………………………………………………….84
فهرست جداول
عنوان جدول صفحه جدول 3-1. مشخصات اصلي مربوط به توليد آزمايشگاهي پلي سولفات فريک……………………………………………………………. 60جدول 4-1. پايداري گروه هاي مختلف ZnOPFS و PFA………………………………………………………………………………………. 69
فهرست شکل ها
عنوان شکل شکلشکل 3-1. تصوير SEM از نانوذرات اکسيدروي در مقياس 5 ميکرومتر………………………………………………………………………. 59شکل 3-2. تصوير SEM از نانوذرات اکسيدروي در مقياس 500 نانومتر………………………………………………………………………. 59شکل 4-1. طيف FTIR نمونه ZnOPFS(N=20) در مقادير pH اوليه متفاوتpH 3.0) (pH 2.0 ,…………………………………. 65شکل 4-2. طيف XRD از نمونه ZnOPFS (n=2.0 و pHاوليه =2.0)…………………………………………………………………………. 67 شکل 4-3. عکس TEM در ابعاد ميکرو از ZnOPFS………………………………………………………………………………………………… 68شکل 4-4. تغييرات Ph با گذشت زمان الف) ZnOPFS با مقدار n متفاوت ب)ZnOPFS در Ph اوليه ي متفاوت………… 71شکل 4-5. الف) تاثير pH بر پتانسيل زتاي نمونه ي ZnOPFS ( ب).تاثير n بر روي پتانسيل زتاي تعليق دياتوميت و پساب روغني بعد از اضافه کردن ZnOPFS……………………………………………………………………………………………………………………………74شکل 4-6. تاثير pH اوليه ي نمونه ي ZnOPFS بر روي باقي مانده کدورت پساب روغني……………………………………………….75شکل 4-7. تاثير مقدار منعقد کننده بر باقي مانده ي کدورت پساب هاي روغني در pH هاي متفاوت : الف ) pH=4.5 ; ب) pH=7.0 ; پ) pH=9.5……………………………………………………………………………………………………………………………………………..78شکل 4-8. . مقايسه ي ميزان ته نشيني بين ZnOPFS و پلي آکريل آميد و پلي سولفات سيليکات روي…………………………….. 80شکل 4-9. تاثير مقدار منعقد کننده ي مصرفي بر حذف ذرات معلق جامد………………………………………………………………………. 81شکل 4-10. تاثير مقدار منعقد کننده ي مصرفي بر حذف COD……………………………………………………………………………………….82
فهرست علائم اختصاري
علامت
معادل انگليسيمعادل فارسي?-potentialZeta potentialپتانسيل زتاAMWDApparent molecular weight distributionتوزيع وزن مولکولي ظاهريAOMAmorphous organic matterماده آلي بي شکلCFMcoagulation/flocculation-microfiltrationمنعقدسازي/لخته سازي-ميکروفيلتراسيونCFSMcoagulation/flocculation-sedimentation-microfiltrationمنعقد سازي/لخته سازي-رسوب گزاري -ميکرو فيلتراسيونCODChemical oxygen demandاکسيژن خواهي شيمياييDMBRdynamic membrane bioreactorروش بيوراکتور غشايي فعالDOCDissolved organic carbonکربن آلي محلولDYDisperse Yellowزرد پراکندهFIFlocculation Indexشاخص لختهسازيFT-IRFourier transform infrared spectroscopyتبديل فوريه طيف سنجي مادون قرمزHARhydrolysis acidification reactorراکتور اسيديفيکاسيون آبکافتيHRThydraulic retention timeزمان ماند هيدروليکيIPFInorganic polymer coagulantمنعقدکننده ي پليمري معدنيLAan organic polymer flocculantيک پليمر آلي لختهسازLC50lethal concentration 50غلظتي که باعث مرگ 50 درصد از جمعيت يک گونه مي شودPFAPoly feeic acidپلي فريک اسيدPFCPoly ferric chlorideپلي فريک کلريدPFSPoly Ferric Sulfateپلي فريک سولفاتPHPApartially-hydrolyzed polyacrylamideپلي اکريل آميد نيمه هيدروليز شده PWPFproduced water from polymer floodingآب توليد شده از جاري شدن سيل پليمرRBReactive Blueآبي واکنش پذيرSEMscanning electron microscopeميکروسکوپ الکتروني روبشيTEMTransmission electron microscopyميکروسکوپ الکتروني انتقاليXPSX-ray photoelectron spectroscopyطيف سنجي فوتوالکترون اشعه X VEMVideo electron microscopyويدئو الکترون ميکروسکوپيXRDX-ray diffractionپراش اشعه XZnOPFSZinc oxide Poly Ferric Sulfate
نانوذرات اکسيد روي پيوند داده شده به پلي فريک سولفات
چکيده:
در مقالهي حاضر به بررسي و مطالهي نوع جديدي از مواد منعقدکننده پرداخته شده است و عملکرد فرآيند انعقاد با استفاده از اين نوع منعقدکننده مورد ارزيابي قرار گرفت. اين نوع جديد، ترکيبي از نانوذرات اکسيد روي و پلي فريک سولفات(ZnOPFS) است. ساختار نانوذرات اکسيد روي به وسيلهي روشهاي1FTIR، 2XRD و TEM3 تعيين شد و بر اين اساس، مشخص گرديد که ZnOPFS، ترکيب پيچيده و مختلطي است که عمدتا از نانوذرات اکسيد روي و سولفات فريک تشکيل شده است. اثرات نسبت مولي روي/آهن(Zn/Fe) و (زمان) کهنگي4 بر pH و پتانسيل زتا5 نيز با استفاده از روشي معين مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج بدستآمده نشان داد که در فرآيند بسپارش همزمان6، يون روي ميتواند مانع از شکلگيري انعقاد پلي فريک اسيد7 و متعاقبا بهبود ثبات ZnOPFS شود. به علاوه، نتايج حاصله نشان داد که ZnOPFS به دليل داشتن يون روي اضافي، ميتواند توان خنثيسازي بارالکتريکي8 را در فرآيند تعليق دياتوميت9 و فاضلابهاي آلوده به مواد روغني افرايش دهد. علاوه بر اين، ZnOPFS از نظر انعقادي کارايي بهتري نسبت به پليمرهاي انعقادي متداول يعني، پلي آکريل اسيد10 و پلي روي سيليکات سولفات11 در فاضلابهاي آلوده به مواد روغني دارد.
فصل اول
مقدمه:
نگرانيها در مورد مسائلي از قبيل کمبود منابع، افزايش آگاهيهاي زيستمحيطي و تبديل شدن دغدغه مسائل زيستمحيطي به يک موضوع همگاني، موجب شده است تا بسياري از شرکتها و توليدکنندگان فردي به بررسي کارايي و انطباق زيستمحيطي فرآيندهاي صنعتي خود بپردازند. توليد زباله به عنوان يکي از ناقلين مهم آلودگي، مرکز توجه بسياري از مطالعات و طرحها بوده است. در خصوص پسماندهاي مايع از قبيل آبهاي آلوده به مواد روغني، مشکل مضاعف، اتلاف منبعي حياتي همچون آب و تخليهي آلايندههاي مضر به محيط زيست است که منجر به بهکار گيري روشهاي مختلف کمينهسازي12 آبهاي آلوده شده است که عبارتند از:
کاهش منابع13:
در واقع، يکياز راهبردهاي کاهش آبهاي آلوده با بيشترين تاثير مستقيم زيستمحيطي، کاهش منابع است، که منظور از اين، کاهش ميزان آب مورد استفاده در فرآيندهاي صنعتي و بنابراين، کاهش ميزان آب تخليه شده به عنوان پسماند است. اين فرآيند عمدتا شامل شناسايي فرايندهايي از قبيل شستوشو، خنکسازي و انحلال ترکيبات شيميايي است که در آنها آب، عنصر اصلي است و نيز تعيين حداقل ميزان آب لازم جهت تکميل فرآيندهاي مذکور است. کاهش جريان پسماندها، در پسماندهاي مايع بالقوه مضري همچون آبهاي آلوده به مواد روغني که به دفع14 و تصفيه15ي خاص نياز دارند، نيز سبب کاهش فضاي دفع و يا انرژي تصفيهي مورد نياز جهت بيخطر سازي پسماندها ميگردد. تميز کردن سطوح با پارچه خشک حتي در کارهاي روزمرهاي همچون روغنکاري قطعات فلزي، موجب کاهش ميزان آب و پسماندهاي آلوده به مواد روغني شده و باعث افزايش طول عمر بسياري از روانکنندههاي روغني ميشود.
بازيافت و استفاده مجدد16:
راهبرد دوم جهت کاهش آبهاي آلوده، بازيافت و استفاده مجدد از پسماندهاي مايع مضر است که به فرآيندهاي صنعتي اين امکان را ميدهد تا ميزان آب سالم و پاکيزه مورد استفاده را به حداقل رسانده و به دنبال آن ميزان آب آلودهي حاصله را کاهش دهند. براي مثال، لازم نيست که آب مورد نياز جهت خنکسازي قطعات ماشين کاملا پاکيزه باشد تا کارکرد بهتر و موثرتري داشته باشد. بنابراين، استفاده از آب نسبتا آلوده جهت اهداف مختلف موجب کاهش کلي مصرف آب و توليد پسماند ميشود و حتي در فرآيندهايي با مقياس کوچکتر، براي تميزکردن سطوح متعدد، استفاده از يک سطل آب به جاي بازگذاشتن آب(آب جاري)، مصرف آب و حجم آب آلوده به مواد روغني ايجادشده را به طور قابل توجهي کاهش ميدهد.
تصفيه17:
کانال اصلي هدايت آلايندهها(روش تصفيه End-of-pipe)18 يکي ديگر از راهبردهاي مهم کاهش پسماندهاي سيال صنعتي مانند آبهاي آلوده به مواد روغني است. با توجه به نوع روغنهاي محلول در آب ميتوان از فرآيندهاي پالايشي19 و شيميايي مختلفي به منظور پاککردن همه يا بيشتر روغنهاي معلق در پسماندها استفاده کرد و در همن راستا ميتوان جريان آب پاکيزهاي که براي محيطزيست خطر کمتري دارد و براي ديگر فرآيندها نيز قابل استفاده مجدد است را ايجاد نمود. حتي در مکانهاي خانگي، عبور آب آلوده از فيلتر شني20 و يا حتي سطل شني حفرهدار حاوي مقداري شنوماسه ميتواند به طور قابل توجهي آب را پاکيزه کرده و آب آلوده را به يک منبع پاکيزه و قابل استفاده تبديل کند.
اولويتبندي و هم افزايي:
هيچيک از سه مورد مذکور به تنهايي کارساز نيستد و با ترکيب هر سه روش، ميتوان به موثرترين راهبرد کاهش آبهاي آلوده دست يافت. گام اول، محدود کردن منابع مورد استفاده، تعيين دقيق ميزان آب مورد نياز و شناسايي هر نوع فرآيند مصرفي است. شناسايي نوع آبهاي آلوده در حال ايجاد و اينکه آيا ميتوان مجددا از آنها استفاده کرد يا خير کمک شاياني به کاهش ميزان آبهاي آلوده ميکند. و در نهايت، طراحي رويکردي عملياتي، موجب به حداقل رساندن تاثيرات زيست محيطي خواهد شد.
در واقع، فاضلابهاي آلوده به مواد روغني، ترکيبي از آب و مقداري روغن سطحي، لجن نفتي و مواد تهنشين شده اند که اغلب نيز حاوي مقدار قابل توجهي سنگريزه و ذرات جامد همراه با نفت هستند که ميبايست به کمک تاسيسات فرآوري نفتي کنترل و مهار شوند.
پلي آکريل آميد با نام آيوپاک poly (2-propenamide) يا poly (1-carbamoylethylene) پليمري است که از زيرواحدهاي آکريل آميدي ساخته شده است(-CH2CHCONH2-). اين نوع پليمر را ميتوان طوري سنتز کرد که داراي ساختار خطي- زنجيرهاي ساده و يا اتصال عرضي باشد و اين کار معمولا با استفاده از (N,N’-methylenebis acryl amide) صورت ميگيرد. پلي آکريل آميد سمي نيست. و در صورتي که داراي اتصال عرضي باشد، امکان حضور مونومر در ساختار آن بسيار کاهش مي يابد. از آنجايي که اين پليمر قدرت جذب آب بالايي دارد، در زمان هيتدارته شدن به صورت ژلي نرم ظاهر ميشود که در توليد الکتروفورز ژل پلي آکريل آميد21 و ساخت لنزهاي تماسي کاربرد دارد. در صورتي که داراي ساختار خطي- زنجيرهاي باشد، ميتوان از آن به عنوان عامل غليظکننده22 و معلقکننده23 نيز استفاده نمود و اخيرا نيز به عنوان پرکننده زيرپوستي24 در جراحيهاي زيبايي چهره مورد استفاده قرار گرفته است. پلي آکريل آميد،يک پليمري خطي است که شامل واحد هاي مونومري با گروه هاي عاملي آميدي است و روي سطح ذرات جذب ميشوند. اين ذرات در ظول زنجيره ي پليمري، پل هايي جهت نزديکتر شدن به هم تشکيل ميدهند. اين فرايند، لخته سازي25 ناميده ميشود و به طور گسترده اي در تصفيه فاضلاب مورد استفاده قرار ميگيرد. پلي آکريل آميد توانايي اتصال ذرات معلق در محلول را از طريق فرآيند جذب سطحي دارند. پليمرها اغلب داراي بارهاي الکترواستاتيک26 ميباشند، که اين در فرآيند لخته سازي به ذرات معلق اجازه ميدهد که بارهاي سطحي خود را خنثي نموده و به هم بچسبند. زماني که پلي آکريل آميد آبي محلول به فاضلاب اضافه ميشود، گروههاي آميدي فعال روي زنجيره ي پليمري، به سطح ذرات معلق در فاضلاب چسبيده و با پلهاي اتصالي که از اين طريق بين آنها به وجود ميآيد، با ساختار تازه شکل گرفته خود، شروع به دفع از آب ميکنند. اکنون وقتي که ذرهاي کوچک، به لختهاي بزرگتر تبديل ميشود ميتواند ميزان تهنشيني مواد در فرآيند شفافسازي، ميزان سياليت در سيستم DFA و پاکيزه کردن آب در تجهيزات غليظکنندهي لجن را بهبود بخشد. پلي آکريل آميد به طور گسترده در تصفيه فاضلاب خانگي،به صورت خمير در آوردن پسماند معدنکاري و کاغذ سازي، و درمان پساب پتروشيمي، مواد شيميايي، صنايع نساجي، ماسههاي نفتي و صنايع معدني استفاده ميشود. علاوه بر اين، پلي سولفات سيليکات روي، نوع جديدي از لختهسازهاي معدني27 است که از طريق فرآيند بسپارش همزمان (کوپليمريزاسيون) توليد شده و متشکل از سيليکات، سولفات و روي است.مقايسه ي رفتارهاي لخته سازي مربوط به پلي آلومينيوم کلرايد، پلي سولفات فريک، پلي سيليکات فريک و پلي سيليسيم بور فريک زينک سولفات مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج مقالات مختلف مربوط به بررسي تاثير درجه حرارت، قدرت اسيدي28، زمان نگهداري و مقدار مصرفي(دوز) بر فرآيند لختهسازي مطالعه شد و نتايج نشان داد که ترکيب نانوذرات اکسيد روي و پلي سولفات فريک(ZnOFS)، بهترين عملکرد لختهاي را دارند.
1-1- نفت و حفاري
1-1-1- مروري بر تاريخچه ي استخراج نفت در ايران و جهان
نفت در ايران از هزاران سال پيش به واسطه نشت طبيعي آن در مناطق جنوبي شناخته شده بود. در دايرة المعارف بزرگ لاروس آمده است ” نخستين چاه نفت به فرمان داريوش شاهنشاه هخامنشي در استان شوش حفاري شده است. کاوش هاي باستان شناسي نشان داده است که مردمان کشور ايران حدودا پنج هزار سال قبل از قير براي تهيه ملاط و اندود کردن کشتي ها و همچنين از نفت براي ايجاد روشنايي و درمان بعضي از امراض استفاده مي کرده اند. هردوت تاريخ نويس يوناني دنياي باستان در کتاب خود چگونگي کندن چاه و استخراج نفت در ايران را شرح داده است، به گفته وي در محلي به نام ” اردريکا” در نزديکي شوش، چاهي بوده است که نفت و آب نمک را از آن به کمک چرخ و دلو استخراج کرده و در حوضچه هاي سرباز نزديک آن ميريختند، تا مواد سبک نفت، تبخير شده و از قير و نمک سفت شده استفاده مي کردند.
در دنياي مدرن اولين چاه نفت توسط شخصي به نام دريک (DRAKE ) که پايه گذار موسسه اي بنام PENNSYLVANIA ROCK OIL COMPANY بود، به تاريخ 27 اوت 1859 ميلادي در ايالت پنسيلوانياي آمريکا حفر شد، از اين حلقه چاه که بعد از حدود 5 سال تلاش در عمق 23 متري به نفت رسيد، در اولين روز حدود چهار هزار ليتر نفت به دست آمد. و اين مقدمه ي پيدايش صنعت بزرگي به نام صنعت نفت در جهان بود که تمام معادلات سياسي و اقتصادي دنيا را تحت شعاع قرار داد.
لوفتوس29 اولين فرد خارجي بود که بطور تخصصي از مناطق نفت خيز ايران بازديد به عمل آورد. وي در گزارشي که به سال 1855 منتشرنمود اظهار داشته است که تنها چمشه قيربررسي شده توسط ايشان در کنار کوه هاي بختياري و مسجد دور افتاده اي در نزديکي کوه آسماري مسجد سليمان قرار داشته است.
در سال 1890 ميلادي(1269 شمسي)، امتياز اکتشاف و استخراج کليه معادن ايران از جمله نفت، توسط ناصرالدين شاه به يک انگليسي به نام ” بارون جوليوس رويتر” داده شد که به علت عدم موفقيت در اکتشاف نفت و مخالفتهاي داخلي و خارجي اين قرارداد با شکست مواجه شده و طرف ايراني مجبور به پرداخت غرامت سنگيني شد. ولي در سال 1901 ميلادي(1280 شمسي) طبق امتياز نامه ديگري اجازه اکتشاف، استخراج، تصفيه، حمل و نقل و فروش نفت و همچنين احداث خط لوله در تمام خاک ايران بجز پنج ايالت شمالي، به يکي ديگر از اتباع انگلستان به نام ويليام ناکس دارسي30 و به مدت 60 سال داده شد. از آن پس فعاليتها براي اکتشاف و استخراج نفت در منطقه دور افتاده اي بنام چاه سرخ در حوالي کرمانشاه شروع گرديد که در تابستان 1903 حفاري ها در عمق 507 متري به گاز نفت و سپس به نفت رسيد. چند ماه بعد دومين چاه نيز در عمق مشابهي حفر شده و به نفت رسيد. بهره برداري از اين چاه ها، با توجه به بازده کم روزانه حدود 30 تن و هزينه هاي بالاي حفاري و حمل نقل، مقرون به صرفه تشخيص داده نشد، دارسي که سرمايه گذاري زيادي انجام داده بود وبه نتيجه مطلوب نرسيده بود مجبور به همکاري با شرکت نفت برمه شد. که آن نيز يک شرکت انگليسي بود. همکاري اين دو گروه با هم منجر به ايجاد شرکت جديدي بنام سنديکاي امتيازات در سال 1905 شد. جورج برنالد رينولدز31 زمين شناس معروف، بعد از تحقيقات ابتدايي اعلام کرد که حفاريها بايد در منطقه مسجد سليمان که داراي ساختار تاقديسي است صورت گيرد. ولي شرکت با تکرار اشتباه اوليه اقدام به حفاري دو حلقه چاه به عمقهاي 661 و 591 متر در منطقه رامهرمز نمود که هيچ کدام به نفت نرسيد. بعد از اين اشتباه و عدم موفقيت شرکت با نااميدي تمام دستور توقف حفاري را صادر نمود ولي رينولدز که به وجود نفت در مسجد سليمان اطمينان داشت حفاري ها را به منطقه نفتون در مسجد سليمان منتقل نموده و از اجراي دستور خودداري نمود. در 26 مي 1908 ( پنجم خرداد 1287 ) وقتي حفاري چاه در مسجد سليمان به پايان رسيد نفت به ارتفاع 50 فوت در هوا فوران کرد که سطح توليد آن به 2300 بشکه در روز مي رسيد. براي تبديل اين ميدان نفتي به يکي از بزرگترين ميادين نفتي جهان و بهره برداري از آن احتياج به سرمايه گذاري زيادي بود که براي تامين آن شرکت انگليس- ايران ANGELO – PERSIAN OIL COMPANY در سال 1909 تاسيس گرديد. بعد از گذشت 40 سال از حفر اولين چاه در ميدان نفتون که بعدها در سال 1930 به مسجد سليمان تغيير نام داد، اولين محموله نفتي ايران از بندر آبادان صادر گرديد. دارسي و شرکت نفتي انگليس و ايران تا سال 1914 در ايران به فعاليت خود ادامه دادند تا اينکه با کاهش کمک هاي دولت انگلستان در اين سال، شرکت بنگال لنسر براي بهره برداري از منابع نفتي ايران وارد مسجد سليمان شد. که با هوشياري وينستون چرچيل اين مسئله بحراني به پايان رسيده و طي قراردادي دولت انگلستان 51% سهام شرکت انگليس – ايران را به دست گرفته و حق انتصاب دو عضو هيأت مديره با حق وتو را براي خود محفوظ داشت.

تا سال 1933 که قرارداد دارسي لغو شد جمعا 56147000 تن متريک نفت صادر گرديد. (والتر32،1953)
1-1-2- تعريف حفاري
به طور کلي کندن زمين جهت رسيدن به ‌هدف مورد نظر را حفاري مي گويند. حفاري مي‌تواند جهت رسيدن به نفت، آب، گاز و غيره انجام گيرد.
در صنعت نفت، عمليات‌ حفاري با سرعت بسيار زيادي انجام مي‌گيرند، زيرا استفاده از دکل حفاري به‌مدت طولاني از نظر اقتصادي بسيار پرهزينه مي‌باشد. عمليات حفاري بسيار خطرناک مي‌باشد و همواره از باتجربه‌ترين افراد جهت انجام اين کار استفاده مي‌شود.
تعيين محل حفاري در صنعت نفت، کاريست که مهندسين زمين‌شناس انجام مي‌دهند و پس از آن با هماهنگي با مهندسين مخزن و تعيين محل دقيق وجود نفت عمليات حفاري آغاز مي‌گردد.
پس از اتمام موفقيت‌آميز عمليات اکتشاف، عمليات حفاري در طول تمامي مراحل توسعه ميدان نفتي و در تمامي محيط‌ها انجام مي‌شود. حفاري يکي از کارهاي پيچيده، گران، طاقت‌فرسا و تخصصي در صنعت نفت بشمار مي‌رود. اصولن هر کاري که قبل از حفاري انجام شده باشد، در صورتي که حفاري بدرستي انجام نگيرد، بي‌فايده است. بنابراين به حفاري اهميت زيادي داده‌ مي‌شود.
همواره بسته به شرايط و موقعيت هاي مختلف، از روش هاي متفاوتي براي حفر چاه استفاده مي شود که هرکدام، از آنها از مزايا و معايب خاصي برخوردار هستند.
از سوي ديگر همزمان با پيشرفت و توسعه علم و تکنولوژي، در زمينه حفاري نيز تحقيقات گسترده اي توسط شركتها، مؤسسات و دولتهاي مختلف در حال انجام است. احتمال استفاده از برخي پروژه هاي تحقيقاتي در طي چند سال آينده وجود دارد. نه تنها روشهاي موجود حفاري مدام در حال تغيير و تحول هستند، بلکه روش هاي نوين حفاري نيز به عرصه ظهور مي رسند. حفاري به کمک انرژي هسته اي يا حفاري التراسونيک از مواردي هستند که در واقع مي توان از آنهابه عنوان روشهاي نويني نام برد که در مرحله تحقيقات قرار دارند و براي کاربردها و موارد خاص از آنها بهره برداري مي شود. (جيمز و لوموس33،1986)
1-1-3- وسايل و تجهيزات مورد نياز حفاري
از ديد کلي حفاري را به دو بخش حفاري در دريا و حفاري در خشکي تقسيم مي کنند، که در اين بين هر کدام به ابزارالات و تجهيزات خاصي نياز دارند و البته بسته به نوع حفاري صورت گرفته اين تجهيزات هم مي تواند متفاوت باشد.
اما سواي در نظر گرفتن نوع روش حفاري مورد استفاده، همواره بعد از تعيين محل مورد نظر جهت حفاري، و براي شروع عمليات حفر چاه به يکسري ابزار و تجهيزات اوليه نياز مي باشد، که از آن جمله مي توان به دکل حفاري – مته حفاري – رشته حفاري – لوله‌ جداري – تجهيزات بالابر – جايگذاري لوله جداري و سيمان‌کاري – محرک فوقاني – سيال وگل حفاري و… نام برد. (دارلي و جورج34،1988)
1-1-4- گل حفاري
تاريخچه ي گل حفاري به صدها سال پيش و به زماني بر مي گردد که براي حفر زمين تا عمق هاي 10 تا 20 متري از آب به دو دليل استفاده مي شد که شامل :
1- مرطوب و نرم کردن زمين مورد نظر براي حفاري
2- بالا آوردن کنده هاي حاصل از حفاري به همراه جريان آب به سطح زمين
اما به مرور زمان و مبتني بر نياز بشر براي حفاري و تحقيق در اعماق پايين تر زمين، اهميت سيال حفاري روز بروز افزونتر گرديد.
با رونق حفاري هاي پيشرفته و بخصوص حفاري چاه هاي نفت و گاز، اعتبار سيال يا گل حفاري تا به آنجا رسيد که آنرا خون حفاري ناميدند و امروزه حفاري بدون گل حفاري درست به اندازه حيات بدون آب غير ممکن و دشوار مي باشد.
در يک تعريف ساده گل حفاري ترکيبي است از مواد شيميايي معدني و آلي که به شکل مايع ساخته مي شود و در حفاري بکار گرفته مي شود.
جهت جلوگيري از آلودگي‌هاي حفاري تغيير در مواد و همچنين تغيير در استانداردها الزامي است، بدين منظور در حال حاضر روش‌هايي در جهت کاهش حجم پسماند، افزايش بازيافت و چرخه مجدد پساب حفاري آورده شده و نمونه هاي زيادي از تلاش‌هاي انجام گرفته براي ساخت سيستم‌هاي تصفيه گل در جهت تطبيق با مقررات زيست محيطي ارائه شده است.
سعي ما نيز در اين تحقيق بر اين است که با استفاده از روش هاي جديد و کاربردي و با تکيه بر تکنيک نوين همزماني استفاده از فناوري نانو و نوعي از پليمرها، گام جديدي را در راستاي پيشبرد اين مهم انجام دهيم و افتخار خدمتي بزرگ در عرصه ي اقتصادي صنايعي همچون ملي حفاري و ديگر کارخانه ها و صنايع مربوطه، با صرفه جويي در هزينه ها با بازگرداندن مجدد پساب به چرخه ي حفاري و همچنين تسهيل عمليات دفع پسماندها به لطف کاهش حجم پسماندهاي مضر و تفکيک آنها از بخش اعظم پساب سازگار با محيط زيست را داشته باشيم.
1-1-4-1- وظايف اصلي گل حفاري
در بدو پيدايش حفاري چرخشي، وظيفه گل حفاري عمدتاً انتقال کنده‏هاي حفاري از ته چاه به سطح زمين بود. ليکن با توسعه سيستم حفاري دوراني، وظايف گل حفاري نيز سنگين‏تر شده است. اجراي وظايف محوله به گل و سيال حفاري در عمليات حفر چاه آنقدر مهم و اساسي است که نمي‏توان اهميت آنها را ناديده گرفت به همين دليل بايد در انتخاب و نگهداري و بکارگيري آن دقت لازم را انجام داد.
امروزه يک گل حفاري مطلوب و کارساز و مورد نظر در يک حفاري موفقيت‏آميز بايستي بتواند دست کم اين ده وظيفه را انجام دهد:
1- تميزکردن ته چاه و انتقال کنده‏هاي حفاري به سطح زمين
2- خنک کردن مته و لوله‏هاي حفاري
3- روان کردن مته و لوله‏هاي حفاري
4- اندود کردن ديواره چاه و جلوگيري از ريزش چاه
5- کنترل فشارهاي زير زميني
6- معلق نگه داشتن کنده‏ها و مواد وزن افزا به هنگام قطع جريان گل حفاري
7- ترخيص شن و کنده‏هاي حفاري بر روي الکهاي لرزان و ساير تجهيزات جدا کننده
8- تحمل قسمتي از وزن لوله‏هاي حفاري و لوله‏هاي جداري
9- به حداقل رسانيدن ضايعات و آسيب‏ها به سازند‏هاي مجاور چاه
10- انتقال توان هيدروليکي پمپ‏هاي گل به مته و بحرکت در آوردن تيغه‏هاي متحرک مته. (موکاري35،1988)
1-1-4-2- طبقه بندي گل هاي حفاري
سيستم گل حفاري در عمليات حفاري با ترکيب خاص خود يکي از مهم ترين قسمت هاي عمليات حفاري مي باشد و سهم بسزايي در اين عمليات ايفا مي کند. بدون داشتن سيستم گل حفاري، عمليات حفاري امکان پذير نمي باشد. گلي که جهت آغاز حفاري مصرف شود، در محل هاي مختلف، متفاوت مي باشد. بعضي اوقات مي توان آب مصرف نمود، درحاليکه گاهي اوقات گل مناسبي بايد به کار برده شود.
بطور مثال طبقات سطحي بعضي نواحي از شن ها و قلوه سنگ هاي کم مقاومت تشکيل شده اند که در اين صورت گل تقريبا غليظي لازم است تا از شسته شدن طبقات جلوگيري کرده، خرده سنگ ها را به سطح زمين برساند و ديواره پايداري براي چاه به وجود آورد.
گل حفاري يک سيستم کلوئيدي است که از دو فاز تشکيل شده است که عبارتند از :
1- فاز مايع گل حفاري
2- فاز جامد گل حفاري
که هر کدام از اينها توضيحات خاص خود را دارد و اصولا مقوله ي دسته بندي انواع گل هاي حفاري يک بحث بسيار گسترده و شاخه و برگ دار مي باشد که از حوصله ي کار ما خارج است و در اينجا فقط به اختصار و در يک دسته بندي عمومي به تشريح انواع گل حفاري پرداخته مي شود و از پرداختن به جزييات خودداري مي کنيم.
به هر حال گل ها را عموما بر پايه ي ترکيب فاز پيوسته مايع آنها به ترتيب زير طبقه بندي مي کنند :
الف) گل هاي پايه آبي :
گل‌هاي پايه آبي، متداول‌ترين نوع سيال حفاري است که خود به دو دسته پخش شده و پخش نشده تقسيم مي‌شود. گل حفاري با پايه آب شامل خاک بنتونيت (gel) با افزودني‌هايي مانند سولفات باريم (باريت) کلسيم کربنات (چالک) يا هماتيت مي‌باشد. تغليظ‌کننده‌هاي گوناگوني براي تاثير بر ويسکوزيته سيال مانند صمغ زنتان، صمغ گوار، کربوکسي متيل سلولز، سلولز چند آنيوني(PAC) و نشاسته استفاده مي‌شوند. ضد انعقادها براي کاهش ويسکوزيته گل‌هاي پايه رسي استفاده مي‌گردند که از نمونه‌هاي اين مواد مي‌توان به پلي‌الکتروليت‌هاي آنيوني (مانند اکريلات، پلي فسفات، ليگنوسولفونات يا مشتق‌هاي اسيد‌تانيک مانند کوبراچو) اشاره کرد. گل قرمز به مخلوط با پايه کوبراچو اشاره دارد که در دهه‌هاي ???? و ???? معمول بود. اما با پيدايش ليگنوسولفونات از رده خارج شد. برخي منابع، گلهاي پايه آبي را به دستههاي ريزتري تقسيم کردهاند.
نوعي از سيال حفاري پايه آبي به گل امولسيوني معروف است. اين گل حاوي روغن يا هيدروکربن سنتزي به عنوان فاز داخلي است. گلهاي امولسيون اوليه از ديزل يا نفت خام پخش شده در گلهاي پايه آبي قليايي تشکيل شده بودند. امروزه مايعات سنتزي جايگزين نفت در گل‌هاي امولسيوني شدهاند. گلهاي پايه آبي حاوي مايعات سنتزي معيني هستند که از لحاظ زيست محيطي بيخطرند.
از جمله مزاياي اين دسته از گل‌هاي مي‌توان به موارد زير اشاره نمود:
ويسکوزيته بالا- وجود مقدار کم مواد جامد – تعليق کنده‌ها – کنترل اتلاف سيال – پايدارسازي چاه – کمک در جلوگيري از هرزروي گل.
در مورد معايب اين گل‌ها مي‌توان نکات زير را مد نظر قرار داد:
1-کندي در رهايي کنده‌ها از جمله معايب اين دسته از گل‌ها مي‌باشد. خواص استحکام ژل و ويسکوزيته کلاي بنتونيت، توانايي تعليق و حذف کنده‌ها را ايجاد مي‌کند. اين مزيت کلاي بنتونيت، در سطح تبديل به يک عيب شده و جدايي کنده‌ها از گل دچار مشکل مي‌شود.
2-در سازند‌هاي رسي و با کلاي با قابليت تورم بالا، استفاده از کلاي بنتونيت به تنهايي براي جلوگيري از آبدارشدن و تورم سازند کافي نيست.
بنتونيت به آلودگي آب حساس است. آب سخت و آب نمک اثرات مخربي بر بنتونيت دارند. آب با pH پايين و بسيار بالا نيز بر عملکرد بنتونيت تاثير مي‌گذارد.
ناپايداري دهانه چاه که در حفاري سازندهاي رسي با سيالات پايه آبي رخ مي‌دهد در اثر علل مختلفي بروز مي‌کند. شيل به لحاظ مکانيکي مقاومت کمي دارد و با جذب آب متورم شده و ناپايداري آن افزايش مي‌يابد. به دليل پايين بودن نفوذپذيري رس، اندود گل به طور موثر در جداره چاه تشکيل نمي‌شود؛ بنابراين سازند محافظ مناسبي در مقابل فشار هيدروليکي چاه ندارد. از سوي ديگر فشارهاي هيدروليکي القا شده به دليل پايين بودن نفوذپذيري قادر به انتشار سريع درون سازند نيست تا بتواند تنش‌هاي موثر را کاهش دهد. مجموع اين عوامل سبب مي‌گردد تا ناپايداري ناحيه مجاور چاه افزايش يابد.
ب ) گل هاي پايه روغني :
اين نوع گل به گل‌هاي پايه غيرآبي تعلق دارد و از يک امولسيون معکوس يا امولسيون که فاز پيوسته آن روغني است، تشکيل شده است. اغلب گل‌هاي روغني حاوي گازوئيل ( ??? تا 9?? ) و آب نمک و ديگر افزودني‌ها مي‌باشند.
به چند دليل در حفاري‌ها از گل پايه روغني استفاده مي‌شود.
جلوگيري از ريزش چاه
جلوگيري از ريزش سازندهاي رسي و عدم نفوذ زياد گل به درون سازند.
گل‌‌هاي پايه روغني مزاياي زيادي نسبت به گل‌هاي پايه آبي دارند. برخي از مزاياي اين دسته از گل‌ها نسبت به مشابه پايه آبي عبارتند از:
1- پايداري سنگ رسي: گل‌هاي روغني براي حفاري سازند‌هاي رسي حساس به آب مناسبند. اگرچه آب در فاز نفت پخش است، اما جهت جلوگيري از مهاجرت آب به داخل سنگ رسي ميزان شوري کافي از اهميت بالايي برخوردار است.
2- نرخ نفوذ : معمولا سرعت حفاري با گل‌هاي روغني بيشتر است.
3- دما‌ي بالا: گل‌هاي روغني براي حفاري در سازند‌هايي که دماي ته چاه از محدوده دماي کاري گل‌هاي آبي تجاوز مي‌کند، استفاده مي‌شوند.
4- نمک‌هاي حفاري: گل‌هاي روغني معکوس نمک‌هاي سازند را نمي‌شويند. افزودن نمک به فاز آبي از حل‌شدن نمک‌هاي سازند در فاز آب امولسيون جلوگيري مي‌کند.
5- روان‌سازي: گل پايه روغني فيلتر کيک نازکي داشته و اصطکاک بين لوله و چاه کمينه است. بنابراين خطر گير تفاضلي(Differential sticking)کاهش مي‌يابد. اين نوع گل براي چاه‌هاي انحرافي و افقي بسيار مناسب است.
6- سازند‌هاي با فشار تخلخل پايين: توانايي حفاري در سازند‌هاي با فشار تخلخل کم از زماني انجام شده که وزن گل مي‌تواند در محدوده وزني کمتر از گل آبي تنظيم شود.
7- کنترل خوردگي: از آنجايي که فاز خارجي روغني است، خوردگي لوله کنترل مي‌شود. خواص مطلوب در کنترل خوردگي عبارتند از عدم رسانايي روغن، پايداري گرمايي افزودني‌ها، عدم تشکيل محصولات خورنده و عدم پيشرفت باکتري‌ها در گل‌هاي روغني.
8- استفاده مجدد: گل‌هاي روغني قابليت بارها و بارها استفاده مجدد را دارند. آن‌ها مي‌توانند براي زمان‌هاي طولاني ذخيره شوند.


دیدگاهتان را بنویسید