پژوهشگر دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران با همکاری محققانی از دانشگاه های بریتانیا و آمریکا موفق به سنتز نانوذرات سیلیکا شدند که در شرایط آزمایشگاهی، برداشت از مخازن نفت را به میزان ۱۳ درصد نسبت به مواد فعال سطحی افزایش داد.
ازدیاد برداشت از مخازن نفت به کمک نانوذرات
استفاده‌ی صحیح از منابع نفتی جهان، به‌منظور افزایش طول عمر آن‌ها و برخورداری نسلهای آینده از این ذخایر، ایجاب می‌کند تا با مدیریت صحیح این منابع آشنا شویم. از نکات قابل‌توجه در مدیریت مخازن، اتخاذ روشهایی برای حفظ و صیانت مخزن، بالا بردن راندمان تولید و سعی بر نگه‌داشتن آن در حد مطلوب در طول زمان است. معمولاً ۳۰ درصد از نفت به‌طور طبیعی از مخزن برداشت میشود و ۷۰ درصد آن نیاز‌مند به‌کارگیری روشهایی موسوم به روش‌های ازدیاد برداشت است. به‌طور خلاصه، فرآیند ازدیاد برداشت نفت، به مجموعه‌ی روش‌ها و فرایندهایی گفته میشود که طی آن تلاش میشود با استفاده از انرژی یا مواد خارج از میدان نفت، میزان نفت خامی که استخراج آن با روش‌های معمولی امکان‌پذیر یا مقرون‌به‌صرفه نیست، استخراج و مورد بهره‌برداری قرار گیرد.
به گفته‌ی مهندس گشتاسب چراغیان، در حال حاضر به‌منظور اعمال عملیات ازدیاد برداشت از موادی موسوم به عوامل فعال سطحی یا سورفکتانت استفاده میشود. استفاده از این مواد موجب میشود تا برداشت از مخازن از ۳۰ درصد به ۴۵ درصد افزایش یابد. در این طرح نانوذراتی سنتز شده‌اند که استفاده از آن‌ها در کنار مواد فعال سطحی، برداشت از مخازن نفت را به میزان ۵۸ درصد رساند.
وی در رابطه با ضرورت دست‌یابی به مواد جدید به‌منظور افزایش ازدیاد برداشت از مخازن گفت: «عمر بیشتر مخازن نفتی دنیا به نیمه‌ی دوم خود رسیده است، به همین دلیل میزان برداشت نفت از آن‌ها به‌طور قابل‌ملاحظه‌ای کاهش یافته است. به همین دلیل، شرکت‌های نفتی از روش‌های ازدیاد برداشت با استفاده از فناوری‌های نوین برای بهره‌وری بیشتر در برداشت از ذخایر نفتی استفاده می‌کنند. تولید نانومواد با خصوصیت معین می‌تواند بازدهی برداشت از مخازن را بهبود بخشد.»
چراغیان خاطرنشان کرد: «در این پروژه بنده و همکارانم با به‌کارگیری نانو فیوم سیلیکا، میزان برداشت نفت سنگین که یکی از موارد پر چالش در صنایع بالادستی است را افزایش دادیم. سازوکار عملکرد این نانوذرات بدین شکل است که با ورود این ذرات، میزان چسبندگی سورفکتانت کاهش می‌یابد و در کنار آن با تغییر میزان ترشوندگی، بهبود عملکرد سیال تزریقی حاصل میشود؛ در نتیجه سطح فعال آن‌ها افزایش چشمگیری می‌یابد. این مواد به‌صورت گسترده‌ای بر روی کشش سطحی سیال مخزن اثر گذاشته و میزان گرانروی آن را کاهش می‌دهند.»
این پژوهشگر در رابطه با نحوه‌ی سنتز و ارزیابی این نانوذرات گفت: «در فاز اول کار، تیم مطالعات آزمایشگاهی خود را بر ساخت نانوذره سیلیکا مورد استفاده در شرایط مخزن متمرکز نمود و در فاز بعد بهینه‌سازی نانوذره‌ی سنتز شده با سیال تزریقی در دستور کار قرار گرفت. شناسایی و تعیین اثرات پیش فرآوری و همچنین تعیین خواص نانوساختارها و نانوذرات حاصل، با استفاده از روش‌هایFTIR،TEM، XRD، SEM، آزمون وزن سنجی حرارتی TGA و DTG،پراکندگی نور- پویا DLS، و سایر روش‌ها انجام شد.»
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده می‌توان اذعان نمود که با اضافه کردن ۲ درصد وزنی از نانوذرات سیلیکا فیوم به مواد فعال سطحی، برداشت به میزان ۱۳ درصد نسبت به زمانی که فقط از سورفکتانت استفاده شده بود، رشد داشته است.
این تحقیقات حاصل تلاشهای مهندس گشتاسب چراغیان- پژوهشگر دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران- اندرو بارن- استاد دانشگاه رایس آمریکا– سجاد کیانی- دنشجوی دکترای دانشگاه سوانسی- و شیرین الکساندر – پژوهشگر دانشگاه سوانسی ولز- و دکتر نشاط ناصر-استاد دانشگاه کلگری کانادا– است. نتایج این کار در مجله Industrial & Engineering Chemistry Research با ضریب تأثیر ۲٫۸۴۳ (جلد ۵۶، سال ۲۰۱۷، صفحات ۸۵۲۸ تا ۸۵۳۴) منتشر شده است.
چراغیان خاطرنشان کرد: «در این پروژه بنده و همکارانم با به‌کارگیری نانو فیوم سیلیکا، میزان برداشت نفت سنگین که یکی از موارد پر چالش در صنایع بالادستی است را افزایش دادیم. سازوکار عملکرد این نانوذرات بدین شکل است که با ورود این ذرات، میزان چسبندگی سورفکتانت کاهش می‌یابد و در کنار آن با تغییر میزان ترشوندگی، بهبود عملکرد سیال تزریقی حاصل میشود؛ در نتیجه سطح فعال آن‌ها افزایش چشمگیری می‌یابد. این مواد به‌صورت گسترده‌ای بر روی کشش سطحی سیال مخزن اثر گذاشته و میزان گرانروی آن را کاهش می‌دهند.»
این پژوهشگر در رابطه با نحوه‌ی سنتز و ارزیابی این نانوذرات گفت: «در فاز اول کار، تیم مطالعات آزمایشگاهی خود را بر ساخت نانوذره سیلیکا مورد استفاده در شرایط مخزن متمرکز نمود و در فاز بعد بهینه‌سازی نانوذره‌ی سنتز شده با سیال تزریقی در دستور کار قرار گرفت. شناسایی و تعیین اثرات پیش فرآوری و همچنین تعیین خواص نانوساختارها و نانوذرات حاصل، با استفاده از روش‌هایFTIR،TEM، XRD، SEM، آزمون وزن سنجی حرارتی TGA و DTG،پراکندگی نور- پویا DLS، و سایر روش‌ها انجام شد.»
بر اساس نتایج به‌دست‌آمده می‌توان اذعان نمود که با اضافه کردن ۲ درصد وزنی از نانوذرات سیلیکا فیوم به مواد فعال سطحی، برداشت به میزان ۱۳ درصد نسبت به زمانی که فقط از سورفکتانت استفاده شده بود، رشد داشته است.
این تحقیقات حاصل تلاشهای مهندس گشتاسب چراغیان- پژوهشگر دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران- اندرو بارن- استاد دانشگاه رایس آمریکا– سجاد کیانی- دنشجوی دکترای دانشگاه سوانسی- و شیرین الکساندر – پژوهشگر دانشگاه سوانسی ولز- و دکتر نشاط ناصر-استاد دانشگاه کلگری کانادا– است. نتایج این کار در مجله Industrial & Engineering Chemistry Research با ضریب تأثیر ۲٫۸۴۳ (جلد ۵۶، سال ۲۰۱۷، صفحات ۸۵۲۸ تا ۸۵۳۴) منتشر شده است.
