پژوهشگران دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران و دانشگاه صنعتی شریف، در حال بررسی تأثیر نانوذرات در کنار پلیمر حساس به دما، در راستای دستیابی به افزایش بازده برداشت نفت از مخازن نفتی هستند. استفاده از این روش می‌تواند علاوه بر بهبود بازده برداشت،
همکاری مشترک دو دانشگاه با شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب جهت افزایش بازدهی در روش‌های ازدیاد برداشت نفت
با کاهش قیمت نفت، تقاضای جهانی برای سوخت‌های فسیلی افزایش یافته و شرکت‌های نفتی را ترغیب نموده است تا به دنبال اکتشافات جدید و توسعه‌ی فناوری‌های نوین در راستای افزایش بازیافت نفت از مخازنی با تراوایی پایین باشند. در این میان، ازدیاد برداشت به کمک فناوری نانو(Nano-EOR) توجه ویژه‌ای یافته است.
به گفته‌ی سعید گل‌شکوه و معصوم شعبان، مجریان طرح، در ابتدای حفاری‌های نفتی در ایران، اکثر چاه‌های حفر شده در مخازن نفتی دارای توان تولید بسیار زیادی بودند. اما با بهره برداری‌های فراوان در مدت صد سال گذشته ، اغلب این مخازن دچار افت فشار و در نتیجه کاهش تولید شده‌اند. از طرف دیگر میزان بازیافت نهایی از این مخازن کمتر از یک چهارم نفت موجود در آن‌هاست. لذا روش‌های مختلف ازدیاد برداشت نفت در کشور ما نیز بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، قراردادهایی با موضوع «ایجاد فناوری‌های جدید برای افزایش بازیافت برخی از مخازن نفتی کشور» که بین ۹ دانشگاه و مرکز پژوهشی کشور و شرکت ملی نفت ایران امضا شده از جمله‌ی راهکارهای در نظر گرفته شده است.
مطالعات و آزمون‌های میدانی نشان داده‌اند که روش ازدیاد برداشت نفت به کمک مواد شیمیایی از جمله پلیمرها، با توجه به به شرایط مخزن، تأثیر چشمگیری در فرایند ازدیاد برداشت داشته است. از سوی دیگر به کار بردن نانوذرات، سبب تغییر در ترکیب سیال مخزن و خواص سنگ-سیال شده و منجر به متحرک شدن نفت‌های به دام افتاده می‌شوند.
این محققان در ادامه افزودند: «بر خلاف اکثر کشورهای دنیا بیشتر مخازن ایران کربناته و ترکدار همراه با ترشوندگی مرکب (متمایل به نفت دوست) هستند و دما و شوری این مخازن نیز بالاست. از این رو به نظر می‌رسد مخلوط نانوسیال سیلیکای کلوئیدی و پلیمر حساس به دما، گزینه‌ی مناسبی برای بهبود بازده برداشت نفت از این مخازن باشند. استفاده از نانوذرات سیلیکا منجر به بهبود خاصیت آبدوستی در بستر مخازن می‌گردد. از طرفی پلیمر حساس به دما نیز باعث نفوذ نانوذرات در لایه‌های کم تراوا خواهد شد. بنابراین می‌توان با استفاده‌ی همزمان از این مواد، افزایش بازده در ازدیاد برداشت نفت را انتظار داشت.»
در این گونه مخازن، عملاً استفاده از پلیمر‌های معمولی بی‌تأثیر خواهد بود. زیرا این پلیمرها در دما و شوری بالا خاصیت خود را از دست می‌دهند و ویسکوزیته‌ی آن‌ها به شدت کاهش می‌یابد. این در حالی است که در این طرح، کوپلیمری طراحی شده که در این شرایط نه تنها خاصیت خود را از دست نمی‌دهد، بلکه ویسکوزیته‌ی آن بیشتر نیز می‌شود. از طرفی نفوذ نانوذرات سیلیکا به درون شبکه‌ی این کوپلیمر، باعث استحکام بیشتر شبکه و مقاومت بیشتر پلیمر در دما و شوری‌های بالاتر خواهد شد.
گل‌شکوه و شعبان در ادامه افزودند: «این کار که بر اساس یک فناوری نوین بنا نهاده شده، در دو بخش سنتز نانو ذرات سیلیکای کلوئیدی با در نظر گرفتن خواص اندازه و پایداری نانوذرات و بررسی تأثیر مخلوط نانوذرات سیلیکای کلوئیدی با پلیمر حساس به دما، به منظور افزایش بازده استخراج نفت در حال انجام است.»
به گفته‌ی این محققین، با توجه به اینکه کوارتز، ماده‌ی اولیه نانوذرات سیلیکای کلوئیدی، دومین عنصر تشکیل دهنده‌ی پوسته‌ی زمین از لحاظ فراوانی است، نانوذرات سیلیکای کلوئیدی ارزان‌ترین نانوذره‌ای است که شانس تجاری شدن در بحث ازدیاد برداشت نفت را دارد. علاوه بر این با توجه به سازگاری این نانوذرات با محیط زیست و نیز سادگی ساختار و سنتز تک مرحله‌ای کوپلیمر مورد استفاده در این پروژه، پتانسیل بالایی در زمینه‌ی تولید در مقیاس صنعتی و تجاری شدن برای آن قابل پیش بینی است.
لازم به ذکر است که این گروه تحقیقاتی در راستای این پروژه تا به حال موفق به ثبت چهار اختراع در ایران و دو اختراع در امریکا شده‌اند و مراحل تکمیل فرایند آن در حال انجام است.
این طرح در قالب پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد سعید گل‌شکوه، رضا خرمیان و دکتر مهناز حکمت زاده از دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات تهران و رساله دکترای معصوم شعبان زیر نظر دکتر احمد رمضانی از دانشگاه صنعتی شریف و با همکاری دکتر محمد مهدی احدیان و دکتر سید شهاب الدین آیت اللهی از دانشگاه صنعتی شریف در حال انجام است. این پروژه که با همکاری شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب در دست انجام است، تحت عنوان پایان نامه‌ی مورد نیاز صنعت به تأیید ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو رسیده است. آیین نامه‌ی حمایت از پایان نامه‌های مورد نیاز صنعت در سایت www.nano.ir/hrdc موجود است.
به گفته‌ی سعید گل‌شکوه و معصوم شعبان، مجریان طرح، در ابتدای حفاری‌های نفتی در ایران، اکثر چاه‌های حفر شده در مخازن نفتی دارای توان تولید بسیار زیادی بودند. اما با بهره برداری‌های فراوان در مدت صد سال گذشته ، اغلب این مخازن دچار افت فشار و در نتیجه کاهش تولید شده‌اند. از طرف دیگر میزان بازیافت نهایی از این مخازن کمتر از یک چهارم نفت موجود در آن‌هاست. لذا روش‌های مختلف ازدیاد برداشت نفت در کشور ما نیز بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، قراردادهایی با موضوع «ایجاد فناوری‌های جدید برای افزایش بازیافت برخی از مخازن نفتی کشور» که بین ۹ دانشگاه و مرکز پژوهشی کشور و شرکت ملی نفت ایران امضا شده از جمله‌ی راهکارهای در نظر گرفته شده است.
مطالعات و آزمون‌های میدانی نشان داده‌اند که روش ازدیاد برداشت نفت به کمک مواد شیمیایی از جمله پلیمرها، با توجه به به شرایط مخزن، تأثیر چشمگیری در فرایند ازدیاد برداشت داشته است. از سوی دیگر به کار بردن نانوذرات، سبب تغییر در ترکیب سیال مخزن و خواص سنگ-سیال شده و منجر به متحرک شدن نفت‌های به دام افتاده می‌شوند.
این محققان در ادامه افزودند: «بر خلاف اکثر کشورهای دنیا بیشتر مخازن ایران کربناته و ترکدار همراه با ترشوندگی مرکب (متمایل به نفت دوست) هستند و دما و شوری این مخازن نیز بالاست. از این رو به نظر می‌رسد مخلوط نانوسیال سیلیکای کلوئیدی و پلیمر حساس به دما، گزینه‌ی مناسبی برای بهبود بازده برداشت نفت از این مخازن باشند. استفاده از نانوذرات سیلیکا منجر به بهبود خاصیت آبدوستی در بستر مخازن می‌گردد. از طرفی پلیمر حساس به دما نیز باعث نفوذ نانوذرات در لایه‌های کم تراوا خواهد شد. بنابراین می‌توان با استفاده‌ی همزمان از این مواد، افزایش بازده در ازدیاد برداشت نفت را انتظار داشت.»
در این گونه مخازن، عملاً استفاده از پلیمر‌های معمولی بی‌تأثیر خواهد بود. زیرا این پلیمرها در دما و شوری بالا خاصیت خود را از دست می‌دهند و ویسکوزیته‌ی آن‌ها به شدت کاهش می‌یابد. این در حالی است که در این طرح، کوپلیمری طراحی شده که در این شرایط نه تنها خاصیت خود را از دست نمی‌دهد، بلکه ویسکوزیته‌ی آن بیشتر نیز می‌شود. از طرفی نفوذ نانوذرات سیلیکا به درون شبکه‌ی این کوپلیمر، باعث استحکام بیشتر شبکه و مقاومت بیشتر پلیمر در دما و شوری‌های بالاتر خواهد شد.
گل‌شکوه و شعبان در ادامه افزودند: «این کار که بر اساس یک فناوری نوین بنا نهاده شده، در دو بخش سنتز نانو ذرات سیلیکای کلوئیدی با در نظر گرفتن خواص اندازه و پایداری نانوذرات و بررسی تأثیر مخلوط نانوذرات سیلیکای کلوئیدی با پلیمر حساس به دما، به منظور افزایش بازده استخراج نفت در حال انجام است.»
به گفته‌ی این محققین، با توجه به اینکه کوارتز، ماده‌ی اولیه نانوذرات سیلیکای کلوئیدی، دومین عنصر تشکیل دهنده‌ی پوسته‌ی زمین از لحاظ فراوانی است، نانوذرات سیلیکای کلوئیدی ارزان‌ترین نانوذره‌ای است که شانس تجاری شدن در بحث ازدیاد برداشت نفت را دارد. علاوه بر این با توجه به سازگاری این نانوذرات با محیط زیست و نیز سادگی ساختار و سنتز تک مرحله‌ای کوپلیمر مورد استفاده در این پروژه، پتانسیل بالایی در زمینه‌ی تولید در مقیاس صنعتی و تجاری شدن برای آن قابل پیش بینی است.
لازم به ذکر است که این گروه تحقیقاتی در راستای این پروژه تا به حال موفق به ثبت چهار اختراع در ایران و دو اختراع در امریکا شده‌اند و مراحل تکمیل فرایند آن در حال انجام است.
این طرح در قالب پایان‌نامه‌ی کارشناسی ارشد سعید گل‌شکوه، رضا خرمیان و دکتر مهناز حکمت زاده از دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات تهران و رساله دکترای معصوم شعبان زیر نظر دکتر احمد رمضانی از دانشگاه صنعتی شریف و با همکاری دکتر محمد مهدی احدیان و دکتر سید شهاب الدین آیت اللهی از دانشگاه صنعتی شریف در حال انجام است. این پروژه که با همکاری شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب در دست انجام است، تحت عنوان پایان نامه‌ی مورد نیاز صنعت به تأیید ستاد ویژه‌ی توسعه‌ی فناوری نانو رسیده است. آیین نامه‌ی حمایت از پایان نامه‌های مورد نیاز صنعت در سایت www.nano.ir/hrdc موجود است.
