تازه های علم شیمی

[Sara12]

مقدمه:
چندی پیش در منطقه فینیکس واقع در آریزونا در کشور آمریکا، کشاورزی بنام دیوید هادسون به ماده ی سفید رنگی که در سرتاسر زمینهای زراعی اش گسترده بود مشکوک شد و مقداری از آنرا به آزمایشگاههای معتبر سپرد تا به او بگویند که این ماده سفید رنگ متشکل از چه مواد اولیه ای است. اما در عین ناباوری، پاسخ آزمایشگاه این بود:You Have Pure Nothing یعنی شما یک ماده ای دردست دارید که خالصاً هیچ چیز مشخصی که در جدول عناصر تعریف شده باشد در آن به چشم نمی خورد!
اما پس از چندی یک آزمایشگاه روسی به روش آزمایش آمریکاییها شک کرد و روش جدیدی را برای آنالیز این ماده ی عجیب پیش رو گذاشت که صحیح تر بود و بلاخره پرده ی جادویی کنار رفت و عنصر تشکیل دهنده رخ نمود.
این ماده شکل دیگری از اتم های طلا بود که بصورت یک نانو رشته (رشته ای از الکترونها که از پی هم قرار می گیرند و شکل یک تسبیح نخ شده را دارد) در آمده بود. نام علمی آن ORME یا ORMUS مخفف Orbitally Rearranged Monotomic Element می باشد.
آزمایشات بعدی، اما، حیرت آورتر بودند. برای وزن کردن آن، یک پیمانه ی خالی را ابتدا وزن کردند و سپس مقدار مشخصی از این گرد سفید رنگ را درون پیمانه ریخته مجدداً وزن کردند و در عین ناباوری در تمام این توزینها، همواره وزن پیمانه+وزن گرد سفید رنگ از وزن پیمانه ی خالی “کمتر” بود! آزمایشی که چندین بار تکرار شد و همواره یک پاسخ را ارائه می داد. گویی که 40 درصد از جرم این ماده در جهان ما و 60 درصد دیگر آن در جهانی موازی با جهان ما سیر می کند.
نکته ی مهم زمانی به چشم آمد که محققان، پیمانه ی لبریز از ماده سفید رنگ را حرارت دادند و مشاهده کردند کهدر حرارت بسیار بالا وزن پیمانه به سمت صفر گرم سوق پیدا کرد. یعنی “با حرارت دادن به این ماده، می توان جاذبه را دفع نمود”.
ناسا با بهره گیری از این ترکیب جدید طلای بسیار ناب (The Pure Gold) توانست ماده ی جدیدی اختراع کند با نام آیروژل (AeroGel) که به خودی خود از هوا سبک تر است و فرم خالص آن می تواند در هوا شناور باشد و همچنین با حرارت دادن به آیروژل، این ماده می تواند وزنهایی بیش از وزن خود را نیز در هوا معلق نگاه دارد. ناسا از این ژل در تحقیقات گسترده ای بهره می برد. (در ویکیپدیا جستجو کنیدAeroGel )
اما چندی پیش، در “صحرای سینا” (علاقه مندان به آثار سیچین توجه فرمایند) معبدی متعلق به راهبان مصر باستان کشف شد که درون آن آکنده بود از پودری سفید رنگ! آزمایش این ماده نشان داد که شباهت زیادی بین این پودر تازه کشف شده با نانو رشته ی طلا وجود دارد. مصریان باستان به این ماده “مفکات” می گفتند و راز تهیه آن در دست راهبان مقدس بوده است.
ترکیب مفکات با حرارت می توانسته بی وزنی را بهمراه آورد و شاید راز چگونگی ساخته شدن اهرام عظیم مصر در همینجا نهفته باشد.
به این نکته توجه کنید: نام تمام اشکال هندسی (چه به فارسی و چه به لاتین) مستقیما به شکل هندسی آنها اشاره می کند. مثلاً دایره از دوار بودن می گوید، مثلث از سه ضلعی بودن. اما در این بین نامی که برای شکل هندسی “هرم” در نظر گرفته شده یک استثنای عجیب است. هرم در لاتین Pyramid ترجمه شده که از ترکیب دو کلمه ی Pyro بمعنی “آتش” و Amid بمعنی “گرفته شده” تشکیل شده است. بنابراین Pyramid یعنی Fire Begotten یا از آتش گرفته شده!!! حتی اسم عربیِ “هِرم” نیز از ریشه هُرم بمعنی حرارت و داغی گرفته شده و اشاره ای به شکل هندسی آن ندارد.
علاقه مندان به پیگیری این مطلب می توانند به آدرس graal.co.uk/whitepowdergold.html (http://graal.co.uk/whitepowdergold.html) مراجعه و یا در گوگل White Powder Gold را جستجو نمایند..

همانگونه که کتاب “اسرار گمشده صندوقچه مقدس” اثر لارنس گاردنر اشاره دارد، اخیراً توجه دانشمندان به این عنصر مرموز معطوف شده است که در جدول تناوبی عناصر یافت نمی شود.
این پودر سفید رنگ غیر محسوس که از خانواده فلزاتی همچون طلا و پلاتنیوم بدست می آید، عنصری مونوتومیک (ساختاری از ماده که از اتمهای واحد تشکیل شده است) خوانده می شود. آنچنانکه این ماده توسط کاشف آن، دیوید هادسون، در سالهای دهه ی 1980 Orme نام گذاری شد که مخفف Orbitally Rearranged Monatomic Element (عنصری که اوربیتال آن بصورت تک اتمی بازچیده شده باشد) می باشد. بصورت عمومی و تجاری نام Ormus یا M-State برای این پودر سفید رنگ پذیرفته شده است.
ثقل سنجی حرارتی نشان داد که این ماده در حرارت بالا شروع به بی وزن شدن می نماید تا جایی که حتی می تواند در هوا شناور شود. حتی در شرایط خاصی این پودر سفید طلا می تواند به خاصیت ابر رسانایی برسد و یا در ابعاد دیگر عالم طنین ایجاد نماید.
در اسطوره های یونان باستان تلاش برای یافتن این ماده بصورت “افسانه پشم طلایی” تجلی یافته، در حالیکه در کتاب مقدس می توان رد این ماده را در داستان مربوط به صندوقچه ی عهد (که به دستور خدا توسط موسی در صحرای سینا ساخته شد و نهایتا به معبد سلیمان در اورشلیم منتقل شد) جستجو نمود. در بین النهرین باستان نیز از این پودر سفید رنگ یاد شده و نام آن شم-آن-نا یا “سنگ آتش” بوده است، درحالیکه مصریان به آن “مفکات” (mfkzt) می گفتند و اسکندر نیز آنرا با نام “سنگ بهشت” می ستود.
این پودر “سنگ آتش” رازآلود، بعنوان یک ماده خوراکی و به شکل نان های مخروطی و یا بصورت معلق بر سطح آب، به پادشاهان و فراعنه اختصاص می یافت. این ماده بعنوان غذایی برای “کالبد اختری” شناخته می شد که استعداد رهبری، آگاهی ذاتی، ادراک و فراست را در نزد شاهان و رهبران ارتقا می داده است. همچنین به تازگی ارتباط مابین این ماده جادویی با راز طول عمر نیز مکشوف گشته است.
امروزه، کمپانی های متعددی در حال تولید محصولاتی هستند که بر پایه مواد M-State بنا شده اند. برخی از طلا بعنوان فلز پایه بهره می برند، و برخی دیگر نیز از مشتقات پلاتنیوم که از رسوبات کف دریاها و یا منابع زمینی ای همچون دهانه های آتشفشان ها و یا محل برخورد شهاب سنگها استحصال می شود بهره می برند. از آنجاییکه روشهای متداول آنالیز مواد فلزی، برای شناخت M-State ها نا مناسب و نا کارآمد است لذا می توان گفت که هنوز بسیاری از تواناییهای این ماده در پرده ی ابهام باقی مانده است.
فیلسوف قرن هفدهم، ایرنائوس فیلالِتِس (فردی که مورد احترام آیزاک نیوتن، روبرت بویل، الیاس اشمول و دیگر اعضای کالج سلطنتی بریتانیا در عصر خود بوده است)، اثری را در سال 1667 نگاشت با نام “راز، بر ملا شد”. وی در این مقاله به بحث پیرامون “سنگ فلاسفه” می پردازد که تا آن زمان به اشتباه به “هر ماده ای که فلزات را به طلا تبدیل کند” گفته می شد.
فیلالتس مستقیماً به اصل موضوع می پردازد و آنچنانکه از اسناد می توان فهمید، وی سنگ فلاسفه را خودِ طلا می داند و اعلام می کند که به خلوص رساندن طلا می بایست تلاشی باشد که فلاسفه به انجام می رسانند. او می افزاید: ” سنگ ما چیزی نسیت جز طلا که به بالاترین درجه خلوص و لطافت (نرمی) رسیده باشد. بدان سنگ می گوییم چراکه خواص ذاتی آن اینگونه نشان می دهد؛ این ماده جلوی آتش را می گیرد همانطور که مابقی سنگها نیز اینچنین می کنند. در گونه ی خود این ماده همان طلا است، اما خالص تر از هر خالصی؛ این ماده ای جامد و نسوز است همانند سنگ، اما شکل ظاهری آن مانند پودری خالص و نرم است”.
چند قرن زودتر در سال 1416 شیمی دان فرانسوی، نیکولاس فلامل، می نویسد که وقتی فلز ناب در نهایت کمال آماده سازی شد، پودر عالی و سفید رنگِ طلا بدست می آید، که همان “سنگ فلاسفه” می باشد.
وقتی به مصر باستان باز می گردیم، ارجاعات بیشتری را به مفکات (mfkzt) باز می یابیم که به اماکن مقدسی در آن ناحیه اشاره دارند. یکی از این اماکن مقدس (نزد مصریان باستان) معبد کارناک می باشد و گنجینه ای متعلق به تاتموسیس سوم. در دیوار نگاره های معبد کارناک در قسمتی که مربوط به فلزات است، تعدادی شئی مخروطی شکل به تصویر درآمده است و در توضیحشان قید شده که این اشیاء از طلا ساخته شده اند اما نکته عجیب نام این اشیاء مخروطی شکل است:”نان سفید!”. مشخصاً از این نان در مراسمی بهره برده می شد که مختص فراعنه بوده و آنان پس از پشت سر گذاشتن روزه ای 40 روزه با این نان مقدس روزه شان را باز می کردند و پس از این مراسم بوده که فرعون فرامین سالیانه خود را صادر می کرده است. تحقیقات بعدی ما نشان داد که این ماده ی سفید رنگ مستقیماً با افزایش ادراک و فراست و قوه ی مدیریت در ارتباط است چراکه پس از مصرف خوراکی آن توانمندی نیمه راست مغز را با توانایی نیمه ی چپ مغز برابر می گردد.
رد پای این پودر سفید را همچنین می توان از اسنادی که به اسکندر مقدونی باز می گردد جستجو نمود. همواره این داستان را از اسکندر شنیده ایم که وی بدنبال راز جاودانگی اقدام به سفر به بهشت نمود که بر اساس قراین بهشت در آنزمان سرزمین هخامنشیان، سرزمین اهورا مزدا، خدای نور و خرد بوده است. هدف وی یافتن “سنگ بهشت” بوده است که خواصی جادویی داشته از جمله افزایش عمر (جاودانگی). امروزه دانشمندان سرگرم مطالعه بر روی DNA انسان می باشند و ارتباطی را مابین پودر سفید طلا و طول عمر DNA یافته اند.
می توان خصوصیات پودر سفید طلا را به اینگونه بر شمرد:
1- خاصیت ضد جاذبه در حرارت های بالا
2- خاصیت ابر رسانایی در حرارت بالا
3- اتصال کوانتومی به دیگر جهانهای موازی (Quantum Entanglement)
4- عدم مشابهت با ساختار عناصر جدول مندلیف
5- درصورت برهم خوردن ساختار رشته ای، با نوری بسیار درخشان منفجر می شود
6- بدلیل ساختار اتمی تک رشته ای، امکان تبدیل این ماده به مواد دیگر وجود دارد
7- درصورت مصرف خوراکی، افزایش کارآیی مغز انسان را در دو نیمه چپ و راست بدنبال دارد

[Sara12]

شبيه‌سازي‌هاي نانومقياس و تحقيقات تئوريکي که در بخش انرژي آزمايشگاه ملي ORNL) Oak Ridge) انجام شده است، دانشمندان را يک گام ديگر به درک قابليت‌هاي گرافن در کاربردهاي الکترونيکي نزديک‌تر کرده است.

گرافن يک ماده مستحکم سبک با رسانايي الکتريکي بالاست که شبيه کندوي عسل نانومقياس است. محققان ORNL کشف کرده‌اند که چگونه حلقه‌هاي نامطلوب در اين ماده شکل مي‌گيرند.

حلقه‌هاي ساختاري که بعضي وقتها هنگام تميز کردن گرافن تشکيل مي‌شوند، مي‌توانند ماده را براي کاربردهاي الکترونيکي نامناسب سازند. صنعت الکترونيک علاقه بسيار زيادي به حل اين مشکل دارد

[Sara12]

محققان دانشگاه رازي کرمانشاه با همکاري پروفسور احمدعلي آماده استاد دانشگاه تهران، با سنتز و به‌کارگيري زيرلايه‌ي نانومتري و آلومينايزينگ آن در دماهاي پايين، موفق به کاهش زمان شکل‌گيري ايجاد پوشش‌هاي مقاوم در برابر خوردگي داغ و اکسيداسيون دما بالاي کارکرد قطعاتي همچون پره‌ي توربين‌هاي گازي شدند.

دکتر علي‌محمد رشيدي، عضو هيئت علمي دانشگاه رازي کرمانشاه، در گفتگو با بخش خبري سايت ستاد ويژه‌ي توسعه‌ي فناوري نانو، گفت: «طبق نتايج تحقيق انجام شده، ايجاد نانوساختار نيکل براي فرايند آلومينايزينگ که فرايندي صنعتي براي ايجاد پوشش‌هاي مقاوم به اکسيداسيون دماي بالا است، امکان ايجاد پوشش در دماهاي به مراتب پايين‌تر از روش‌هاي مرسوم را فراهم نموده و موجب کاهش زمان تشکيل پوشش‌هاي آلومينايدي مي‌گردد».

[Sara12]

محققان آمريکايي با استفاده از نانولوله‌ها و با بهره‌گيري از نيروي موئينگي، ساختارهاي ميکروسکوپي کج، پيچ‌خورده و طاق‌مانند توليد کردند. اين روش مي‌تواند در توليد همزمان الگوهايي با چندين شکل مورد استفاده قرار گرفته و امکانات جديدي در زمينه سطوح قابل تنظيم ايجاد مي‌کند.

[Sara12]

دانشمندان سوئيسي به روشي دست يافته‌اند که امکان استفاده از معروف‌ترين قابليت نقاط کوانتومي در درمان سرطان و ساير بيماري‌ها را فراهم مي کند.

به گزارش سرويس فن‌اوري ايسنا علوم پزشکي تهران، محققان اين طرح در نتايج مطالعه نشان داده‌اند که اگر نقاط کوانتومي را توسط مولکول‌هاي خاص شکر بپوشانيم، اين نانوذرات تنها درون کبد تجمع كرده و در قسمت‌هاي ديگر بدن جمع نمي‌شوند.


اين دانشمندان معتقدند از اين هدف‌گيري انتخابي مي‌توان براي رهايش داروهاي ضدسرطان به يک بافت خاص درون بدن استفاده و از اثرات جانبي فراگير داروهايي که در حال حاضر براي درمان سرطان استفاده مي‌شوند، جلوگيري کرد.

در اين گزارش جديد، پيتر سيبرگر و همکارانش در اين طرح تحقيقاتي اشاره مي‌کنند که نقاط کوانتومي که قطر آنها يک پنج هزارم قطر موي انسان است، در پيل‌هاي خورشيدي، تصويربرداري تشخيصي پزشکي، و قطعات الکترونيکي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

دانشمندان بر اين باورند که اين نانوذرات قابليت استفاده در دارورساني هدفمند براي درمان سرطان و بيماري‌هاي ديگر را دارند؛ با اين حال هنوز دانشمندان روش ايده‌آلي براي هدفگيري اين نقاط به بافت‌ها و اندام‌هاي خاص در جهت به حداکثر رساندن اثر آنها و محدود نمودن سميتشان نيافته‌اند.

به گزارش ايسنا از ستاد ويژه توسعه فناوري نانو اين محققان نوع خاصي از نقاط کوانتومي پوشيده شده با مولکول‌هاي شکر را توسعه داده‌اند که به سوي گيرنده‌هاي موجود در بافت‌ها و اندام‌هاي خاص جذب مي‌شوند.

در مطالعه‌اي که روي موش‌هاي آزمايشگاهي انجام شده است، اين دانشمندان نقاط کوانتومي را با مانوز يا گالاکتوز آمين پوشش دادند. اين دو نوع شکر به صورت انتخابي در کبد جمع مي‌شوند.

به گفته اين محققان، نقاط کوانتومي پوشيده شده با مولکول‌هاي شکر سه برابر بيشتر از نقاط کوانتومي معمولي در کبد تجمع مي‌کنند که نشان‌دهنده تمايل بيشتر آنها به سوي کبد است.

جزئيات اين پروژه تحقيقاتي در شماره 18 Journal of American Chemical Society منتشر شده است.

[Sara12]

ساخت یک باتری انسان با جایگزین کردن انگشتان دست برای پل نمک در یک سلول galvanic. شما می توانید یک باتری انسان را با یک فرد ، یک گروه از افراد ، یا حتی یک هزار نفر بسازید
ساخت یک باتری بشری


روش معمول اتصال نیمه سلولهای galvanic سلول ها ، استفاده از پل نمک را به عنوان منبع یون های تلفن همراه ، می خواهم در این نمودار. با این حال ، شما می توانید انگشتان خود را در محل پل نمک استفاده کنید.
را 'پنجم با دو انگشت از دست شما. نگران نباشید ، یکی از انگشت در ظرف کیمیاگری فلز مس در محلول 1M شیب مس سولفات و دیگر انگشتان در ظرف فلزی روی در محلول سولفات روی 1M. شما فقط یک باتری ساخته شده از خودتان! باتری انسانی شما در مورد ولتاژ ، همان پتانسیل استاندارد سلول داشته باشد. مقدار انگشتان دست خود را هنگامی که شما انجام می شود و به خودتان تبریک می گویید
جستجوی پیشرفته بشر باتری

آیا می خواهید ولتاژ بیشتر؟ سوئیچ کردن روی برای یک فلز واکنش پذیر تر کرده و دوستان خود را در در عمل است. شما می توانید سدیم باتری مس با داشتن یک داوطلب خوش شانس لمس یک قطعه کوچک از فلز سدیم را. آیا شخصی که در کنار عضویت در دستان فرد با دست زدن به سدیم می باشد. ایجاد زنجیره ای از دست انسان را با همچون بسیاری از مردم شما در دسترس (برای ثبت این نوع باتری در انسان است گفته می شود مردم یدلایمخیرات 1500) ، و فرد را در شیب انتهای انگشت خود را به محلول سولفات مس. باتری بشر ، شما باید حدود 3 ولت تحویل.

فلز سدیم به شدت فعال می شود. مطمئن باشید که نگه داشتن فلز سدیم دور از هر گونه آب مایع و به کسی که این فلز با آب شستن دست خود را با محلول سرکه بعد از تظاهرات لمس می باشد.

[Sara12]

زغال سنگ، نفت و گاز طبيعي جزء سوخت های فسيلی هستند که انرژی خورشيد در آنها به وسيله ترکيبات شيميايی فرايند فوتوسنتز ذخيره شده است.
محققان شيمی معدنی زيستی معتقدند چنانچه از اين فرايند نسخه برداري شود منبع پايان ناپذيري از انرژی آزاد کربن دی اکسيد در دسترس خواهد بود و به اين ترتيب فوتوسنتز مصنوعی مي تواند منابع انرژی را برای آينده بهبود بخشد.
اين گروه از دانشمندان توانسته اند ساختار کمپلکس فرآيند فوتوسيستم(ii) را شناسايی کنند. اين کلاستر که حاوی منگنز است مي تواند آب را به وسيله نور خورشيد تجزيه کند و علاوه بر اکسيژن مولکولی، پروتون و الکترون تشکيل مي شود که ترکيب شده و هيدروژن مولکولی توليد مي نمايد. تاکنون از نظر فني ممکن نبوده که اين مرحله تعيين کننده در فرايند فوتوسنتز را به طور مناسب و دقيق بازسازی کنند.
در يک کلاستر کامل چهار اتم منگنز، يک کلسيم و دست کم پنج اتم اکسيژن به يکديگر متصل می شوند ولي نکته مجهول نظم هندسي اين اتم ها در ساختار کلاستر است. دانشمندان حداقل 15 روش را براي پيدا کردن ترتيب منگنز و اکسيژن بررسی کرده اند.محققان توانستند به کمک کارهای آزمايشگاهی و تئوری ترتيب صحيح را براي اين اتم ها پيدا کنند. آنها به وسيله کامپيوتر تمام حالت های ممکن برای ترتيب اتم ها در تئوری را با نتايج حاصل از آزمايشها مقايسه کرده و در آخر يک ساختار صحيح برای چهار اتم منگنز با پل اکسيژن به دست آمد. تنها دو نکته جزئي مبهم در اين زمينه باقی مانده است. بر طبق اين داده ها سه امکان براي جهت گيری کلاستر در پروتئين فوتوسيستم (ii) و چهار موقعيت ممکن برای اتم کلسيم وجود دارد.
آنها اکنون اساس ساختمانی ترکيبی را که در فرايند شکافت آب به کار مي روند و براي فهم مراحل مختلف واکنش ها در فوتوسنتز الزامي است، مي دانند و به اين ترتيب يک مرحله ديگر به توسعه کاتاليزگرهای مصنوعی در تهيه هيدروژن نيز نزديک تر مي شوند.

[Sara12]

ذرات زیراتمی (Subatomic Particles)

در این مقاله انواع ذرات زیراتمی (Subatomic Particles) را به طور مختصر معرفی می کنیم.
هادرون – باریون – بوزون – فرمیون – لپتون – بوزون های شاخص –گلوئن – نوترینوها – موئون – مزون – کوارک – پیون و .... هادرون ها (Hadrons): ذرات زیراتمی ای هستند که از فرمیون هایی چون کوارک و آنتی کوارک و بوزون هایی چون گلوئن تشکیل شده اند.
این ذرات نیروی قوی هسته ای اعمال می کنند. هادرون ها مانند دیگر ذرات دارای عدد کوانتومی هستند. این ذرات ممکن است در دما یا فشار بسیار پایین خودبه خود از بین بروند.
باریون (Baryon): ذراتی هستند که از کوارک تشکیل شده اند. برای مثال پروتون از دو کوارک بالا (u) و یک کوارک پایین (d) تشکیل شده و یا نوترون از دو کوارک پایین و یک کوارک بالا تشکیل شده.

[Sara12]

انواع باریون طبق مدل استاندارد (SM) به صورت زیر است:
بوزون (Boson): ذراتی هستند که داری اسپین صحیح هستند. اکثر بوزون ها می توانند ترکیبی باشند اما گروه بوزون های شاخص (Gauge Bosons) از نوع ترکیبی نیستند. در مدل استاندارد بوزون ها ذراتی برای انتقال نیرو هستند که شامل فوتون ها (انتقال دهنده ی الکترومغناطیس) و گراویتون (انتقال دهنده ی گرانش) نیز می شوند. اتم ها نیز می توانند بوزون باشند. برای مثال هلیم – 4 یک بوزون با اسپین گویا است. در کل تفاوت زیادی بین استاتیک فرمیونی (اسپین نیمه صحیح) و بوزونی وجود ندارد مگر در مورد اجرام با چگالی بالا که این مورد نیز پیرو استاتیک ماکسول – بولتزمن می باشد. بر همین مبنا هم بوزون ها و هم فرمیون ها ذراتی کلاسیک شناخته می شوند. بوزون های شاخص (Gauge Bosons): ذرات بوزونی می باشند که حامل نیروهای بنیادین طبیعت می باشند.
بوزون های شاخص خود 3 دسته اند: فوتون ها – بوزون W&Z (بوزون هایی که بدون بار الکتریکی هستند را با Z نشان می دهیم و آن دسته ای را نیروهای ضعیف هسته ای دارند با W نشان می دهیم) و گلوئن ها.

[Sara12]

گلوئن (Gluon): ذراتی بدون جرم و خنثی از خانواده ی بوزون های شاخص هستند و دارای اسپین 1 هستند. این ذرات زیراتمی باعث پایدار بودن کوارک ها در هسته ی اتم (پروتون ها و نوترون ها) در کنار همدیگر می شوند. البته جرم این ذرات از آنجاییکه بسیار کم است (MeV) از آن صرف نظر می شود. بوزون های W&Z: جرم بوزون های Z در حدود 91.1876 (GeV/C2) و نوع W آن 80.403 (GeV/C2) می باشد. هردوی آنها دارای اسپین 1 هستند و واکنش آنها از نوع ضعیف می باشد. این بوزون ها از خانواده ی بوزون های شاخص هستند.
نوترینو (Neutrino): این ذرات از خانواده ی فرمیون ها و گروه لپتون ها هستند و اسپین 0.5 دارند. نوترینوها اغلب تنها توسط نیروهای ضعیف و گرانش واکنش انجام می دهند. مدل استاندارد پیش بینی کرده که نوترینوها بدون جرم باشند اما در آزمایشات جرم نوترینو را گرچه بسیار کوچک اما اندازه گیری کرده اند. نوترینوها اغلب به صورت ذرات منفرد دیده نمی شوند و در قالب الکترون نوترینو (2.2 eV) یا موئون نوترینو (170 KeV) و تاو نوترینو (15.5 MeV) دیده می شوند. هرچند دانشمندان هنوز یکی بودن پاد نوترینو و نوترینو را تایید نکرده اند اما آزمایشات به روشنی این مطلب را اثبات می کنند. به همین دلیل در مدل استاندارد پاد این ذرات نیز تعریف شده است. (برای مثال الکترون آنتی نوترینو).

[Sara12]

موئون (Muon): این ذرات نیز از خانواده ی فرمیون ها و گروه لپتون ها هستند و دارای اسپین 0.5 می باشند. باز این ذرات همانند الکترون است و جرمشان 105.6583 (MeV/C2) می باشد. اعمال واکنش در این ذرات به صورت نیروهای گرانشی و الکترومغناطیسی و همچنین نیروهیا ضعیف هسته ای است. این ذرات دارای پاد نیز می باشند. عمر این ذرات اغلب بیش از 2.2 میکروثانیه نیست که همین گونه نیز از دیگر لپتون ها و مزون ها عمر بیشتری دارند. موئون با جذب الکترون می تواند اتم موئونیم (Muonium) را بسازد که شعاع آن تقریبا برابر با هیدروژن است. به همین دلیل تا به حال این ذرات در اتم دیده نشده اند.
مزون (Meson): مزون نوعی هادرون با اسپین صحیح می باشد. مزون ها اصولا ترکیبی هستند به صورتیکه در آنها کوارک و آنتی کوارک هم دیده می شود! مزون ها شامل 3 دسته ی اصلی منفی – مثبت و صفر می باشند: مزون صفر سنگین (B0) – مزون مثبت یا پیون (Π+) - مزون منفی یا کائون (K-) – مزون صفر سبک یا اتا (Cη) و مزون های مثبت سنگین یا رو (+ρ).
پیون (Pion): نوعی از مزون ها هستند که دارای بار واحد (هم مثبت و هم منفی) می باشند. پیون ها زا آن جهت مهم هستند که دارای اسپین صفر می باشند و سبک ترین مزون ها هستند. جرم آنها Π0 = 134.976 (MeV/C2) و Π± = 139.570 (MeV/C2) می باشد.

[Sara12]

کوارک ها (Quarks): این ذرات شامل 6 نوع می شوند: کوارک های بالا (بار 3/2 و جرم 0.003) – Up (u) کوارک های پایین (بار 3/1- و جرم 0.006) – Down (d) کوارک های ربایشی (بار 3/2 و جرم 1.3) – Charm (c) کوارک های غیر ربایشی (بار 3/1- و جرم 0.1) – Strange (s) کوارک های زیر (بار 3/2 و جرم 175) – Bottom (b) کوارک های فوق ( باز 3/1- و جرم 4.3) – Top (t) دایون (Dyon): ذراتی فرضی که هم بار الکتریکی دارند و هم بار مغناطیسی و اگر در شرایطی بار الکتریکی انها سفرباشد تک قطبی خواهند بود. به این شرایط خاص شرایط کوانتیده شدن دیراک – اشوانزیگر – اشوینگر می گویند. (توجه کنید که این شرایط به تک قطبی هوفت – پولیاکوف بر نمی گردد بلکه مخصوص تک قطبی دیراک است و لازمه ی آن تعریف هوموتوپی برای توپولوژی فضا و زمان ناپیوسته است). اکثر تئوری های وحدت (GUT) وجود چنین ذره ای را پیش بینی کرده اند.
گراویتون (Graviton): ذراتی فرضی هستند که دارای جرم و بار صفر و اسپین 2 می باشند. این ذرات بیشتر در تئوری های کوانتومی به عنوان نتیجه ای از نسبیت مطرح می شود. به طوریکه QCD نیز از آنها نام می برد. چنین ذراتی (بدون جرم) تا به حالا دیده نشده اند. بنابراین حرف زدن در مورد ویژگی های آنها بسیار سخت است. (مگر از طریق ریاضی که این مقاله جایگاه آن نیست).

[Sara12]

مشخصات و طرز کار آشکارساز تناسبی
آشکارساز تناسبی از یک الکترود سیلندری و یک رشته سیم مرکزی که معمولا از تنگستن می‌باشد، ساخته می‌شوند. به دلیل وضع هندسی دستگاه میدان الکتریکی در فاصله x از سیم برابر است با (E=V/xLn(b/a که درآن V ولتاژ وصل شده بین الکترودها و a و b به ترتیب شعاعهای سیم و الکترود خارجی می‌‌باشند. میدان الکتریکی در نزدیک رشته سیم خیلی بزرگتر است و با فاصله از سیم نسبت عکس دارد. بنابراین بیشترین تکثیر در نزدیکی سیم مرکزی انجام می‌‌پذیرد. حدود نصف از زوجهای یون در فاصله‌ای برابر با متوسط طول آزاد و ۹۹% زوجهای یون در هفت برابر متوسط طول آزاد از الکترود مرکزی تشکیل می‌گردند. زمان جمع آوری الکترون‌ها خیلی کوچک است. به هرحال چون الکترون‌ها خیلی نزدیک به الکترود مرکزی ایجاد می‌‌‌شوند، v? مربوط به جمع آوری الکترون در الکترود مرکزی خیلی کوچک می‌باشد.
بنابراین سهم بیشتر سقوط پتانسیل مربوط به یونهای مثبت است. وجود این که یونهای مثبت کندتر از الکترون‌ها هستند، پس از عبور مسافت کمی‌ از سیم مرکزی بیشترین سقوط پتانسیل را درفاصله زمانی کوتاه بوجود می‌‌آورند. درنتیجه ، پالس مربوط به رسیدن یک زوج یون ابتدا خیلی سریع و سپس به کندی صعود می‌نماید. گاهی اوقات وقتی محل تشکیل هر یک از یونها نسبت به الکترود مرکزی متفاوت باشد، زمان تشکیل پالس‌ها نامشخص خواهدبود. در چنین حالتی زمان لازم برای الکترون‌های مختلف در رسیدن به ناحیه تکثیر یکسان نخواهد بود. تقویت کننده‌های مرحله اول یونها را جمع آوری می‌کنند تا این نامعلومی‌ را کاهش دهند.

[Sara12]

زمان تفکیک
در آشکارساز تناسبی ، یونیزاسیون محدود به ناحیه اطراف مسیر اشعه می‌باشد. فرض کنیم که تابش ۱ در زمان t۱ وارد شمارنده می‌شود و تابش مشابه ۲ در یک ناحیه دیگر در زمان t۲ وارد آشکارساز می‌شود. در الکترود جمع کننده سقوط پتانسیل خواهیم داشت. اگر تقویت کننده دستگاه آشکارساز بتواند این تغیییر ولتاژ را به عنوان دو علامت الکتریکی تشخیص دهد و اگر این کمترین زمان جدایی باشد که این تشخیص امکانپذیر می‌گردد، در این صورت t۲-t۱ زمان تفکیک (Resolving time) برای آشکارساز تناسبی است. بنابراین زمان تفکیک (T) تابع سیستم الکتریکی است.
اگر زمان تفکیک صفر باشد، تغییر تعداد شمارش برحسب تغییر تعداد تابش باید یک خط مستقیم باشد. به هرحال اگر زمان تفکیک بینهایت باشد، این منحنی در سیستم مختصات y-x به محور x متمایل شده و بالاخره آن را قطع خواهد نمود. یعنی وقتی تعداد تابشهایی که وارد آشکارساز می‌‌شوند افزایش یابد، تعداد شمارش ثبت شده ابتدا افزایش می‌یابد و بعد از رسیدن به یک ماکزیمم به طرف صفر میل می‌کند. در این میزان شمارش صفر ، ولتاژ الکترود جمع کننده ثابت می‌‌ماند. زیرا که میزان جمع آوری یونها برابر میزان نشت یونها خواهد بود.

[Sara12]

آشکارساز تناسبی حساس نسبت به محل ورود اشعه
یکی از تفاوتهای اساسی بین آشکارساز تناسبی و آشکارساز گایگر مولر این است که در آشکارساز تناسبی ، یونیزاسیون محدود به ناحیه کوچکی در اطراف مسیر ذره تابشی است. در صورتی که در آشکارساز گایگر یونیزاسیون در تمام حجم آشکارساز انجام می‌شود. بنابراین در آشکارسازهای تناسبی ، امکان این که اطلاعاتی در مورد محل اشعه تابشی بدست آوریم، وجود دارد. در این نوع از آشکارسازها ، آند از یک سیم با مقاومت زیاد (معمولا رشته کوارتز با پوششی از کربن) تشکیل می‌شود. فرض کنیم ذره تابشی در وضعیت x یونهایی در مجاورت آند ایجاد می‌‌نماید. این یونها بوسیله آند جمع آوری شده و باعث جاری شدن جریان در دو جهت در طول آند خواهد شد. مقدار جریانی که از هر جهت جاری می‌شود تابع مقاومت در مسیر می‌باشد. به دلیل تفاوت جریان در دو انتهای آند پالس‌های ایجاد شده در دو انتهای آند در ارتفاع و زمان صعود متفاوت خواهند بود. تفاوت در زمان صعود ، به دلیل تفاوت در ثابت زمانی ، معمولا برای بدست آوردن اطلاعات درباره محل اشعه بکار می‌رود.

[Sara12]

شمارش نوترون با آشکارساز تناسبی
علاوه بر اینکه می‌توان از آشکارساز تناسبی برای آشکارسازی ذرات آلفا و بتا استفاده نمود. این آشکارساز می‌تواند در آشکارسازی نوترونها نیز مورد استفاده قرار گیرند. یک آشکارساز واقعی نوترون معمولا گاز bf خالص و یا مخلوطی از bf۳ و یکی از گازهای استاندارد آشکارسازهای گازی ، می‌باشد. وقتی که نوترون حرارتی بوسیله هسته جذب می‌شود، دو ذره یونیزه کننده قوی یکی ذره آلفا و دیگری هسته لیتیم که در جهت مخالف حرکت ذره آلفا حرکت می‌‌کند، رها می‌شوند. پالسهای ایجاد شده بوسیله محصولات واکنش هسته‌ای در مقایسه با پالس‌های بوجود آمده بسیله تابشهای نظیر اشعه گاما ، دارای ارتفاع نسبتا بزرگ است.

رابطه ارتفاع پالس با نوع ذره
نکته‌ای که وجود دارد رابطه ارتفاع پالس و نوع ذره است. ارتفاع پالس‌های ایجاد شده با ذرات یونیزه کننده سنگین مانند ذرات آلفا ، ممکن است بطور قابل ملاحظه‌ای از پالس‌های بوجود آمده بوسیله الکترون‌های با انرژی برابر ، متفاوت باشد. این اختلاف تابع نوع اشعه است که معمولا برای آشکارسازهای گازی ، کوچک می‌‌باشد. در مورد آشکارسازهای تناسبی و یونیزاسیون و آشکارساز نیم رسانا این حالت وجود دارد.

[Sara12]

شيمي نقشي بنيادي در پيشرفت تمدن آدمي داشته و جايگاه آن در اقتصاد، سياست و زندگي‌روزمره روز به روز پر رنگ‌تر شده است. با اين همه، شيمي طي روند پيشرفت خود، كه همواره با سود رساندن به آدمي همراه بوده، آسيب‌هاي چشم‌گيري نيز به سلامت آدمي و محيط زيست وارد كرده است. شيميدان‌ها طي سال‌ها كوشش و پژوهش، مواد خامي را از طبيعت برداشت كرده‌اند، كه با سلامت آدمي و شرايط محيط زيست سازگاري بسيار دارند، و آن‌ها را به موادي دگرگونه كرده‌اند كه سلامت آدمي و محيط زيست را به چالش كشيده‌اند. هم‌چنين، اين مواد به‌سادگي به چرخه‌ي طبيعي مواد باز نمي‌گردند و سال‌هاي زيادي به صورت زباله‌هاي بسيار آسيب‌رسان و هميشگي در طبيعت مي‌ماند.

بارها از آسيب‌هاي مواد شيميايي به بدن آدمي و محيط زيست شنيده و خوانده‌ايم. اما، چاره‌ي كار چيست؟ آيا دوري و پرهيز از بهره‌گيري از مواد شيميايي مي‌تواند به ما كمك كند؟ تا چه اندازه‌اي مي‌توانيم از آن‌ها دوري كنيم؟ كدام‌ها را مي‌توانيم به كار نبريم؟ كدام‌يك از فرآورده‌هاي شيميايي را مي‌توان يافت كه با آسيب به سلامت آدمي يا محيط زيست همراه نباشد؟ داروهايي كه سلامتي ما به آن‌ها بستگي زيادي دارد، خود با آسيب‌هايي به بدن ما همراه‌اند. آيا مي‌توانيم آن‌ها را به كار نبريم؟ آيا مي‌توان آب تصفيه شده با مواد شيميايي را ننوشيم؟ پيرامون ما را انبوهي از مواد شيميايي گوناگون فراگرفته‌اند كه در زهرآگين بودن و آسيب‌رسان بودن بيش‌تر آن‌ها شكي نداريم و از بسياري از آن‌ها نيز نمي‌توانيم دوري كنيم.

بي‌گمان هر اندازه كه بتوانيم از به كارگيري مواد شيميايي در زندگي خود پرهيز كنيم يا از رها شدن اين گونه مواد در طبيعت جلوگيري كنيم، به سلامت خود و محيط زيست كمك كرده‌ايم. اما به نظر مي‌رسد در كنار اين راهكارهاي پيش‌گيرانه، كه تا كنون كارآمدي چشمگيري از خود نشان نداده‌اند، بايد به راه‌هاي كارآمدتري نيز بيانديشيم كه دگرگوني در شيوه‌ي ساختن مواد شيمايي در راستاي كاهش آسيب‌هاي آن‌ها به آدمي و محيط زيست، يكي از اين راه‌هاست. امروزه، از اين رويكرد نوين با عنوان شيمي سبز ياد مي‌شود كه عبارت است از: طراحي فرآورده‌ها و فرآيندهاي شيميايي كه به‌كارگيري و توليد مواد آسيب‌رسان به سلامت آدمي و محيط زيست را كاهش مي‌دهند يا از بين مي‌برند.

[Sara12]

بنيادهاي شيمي سبز
شيمي سبز، كه ‌بيش‌تر به عنوان شيوه‌اي براي پيش‌گيري از آلودگي در سطح مولكولي شناخته مي‌شود، بر دوازده بنياد استوار است كه طراحي يا بازطراحي مولكول‌ها، مواد و دگرگوني‌هاي شيميايي در راستاي سالم‌تر كردن آن‌ها براي آدمي و محيط زيست، بر پايه‌ي آن‌ها انجام مي‌شود.

1. پيش‌گيري از توليد فراورده‌هاي بيهوده

توانايي شيمي‌دان‌ها براي بازطراحي دگرگوني‌هاي شيميايي براي كاستن از توليد فراورده‌هاي بيهوده‌ و آسيب‌رسان، نخستين گام در پيش‌گيري از آلودگي است. با پيش‌گيري از توليد فراورده‌هاي بيهوده، آسيب‌هاي مرتبط با انباركردن، جابه‌جايي و رفتار با آن‌ها را به كم‌ترين اندازه‌ي خود كاهش مي‌دهيم.

2. اقتصاد اتم، افزايش بهره‌وري از اتم

اقتصاد اتم به اين مفهوم است كه بازده دگرگوني‌هاي شيميايي را افزايش دهيم. يعني طراحي دگرگوني‌هاي شيميايي به شيوه‌اي باشد كه گنجاندن بيش‌تر مواد آغازين را در فرآورده‌ها‌ي نهايي درپي داشته باشد. گزينش اين گونه دگرگوني‌ها، بازده را افزايش و فرآورده‌هاي بيهوده را كاهش مي‌دهد.

3. طراحي فرايندهاي شيميايي كم‌آسيب‌تر

شيمي‌دان‌ها در جايي كه امكان دارد بايد شيوه‌ي را طراحي كنند تا موادي را به كار برد يا توليد كند كه زهرآگيني كم‌تري براي آدمي يا محيط زيست داشته باشند. اغلب براي يك دگرگوني شيميايي واكنش‌گرهاي گوناگوني وجود دارد كه از ميان آن‌ها مي‌توان مناسب‌ترين را برگزيد.

4. طراحي مواد و فراورده‌هاي شيميايي سالم‌تر

فراورده‌هاي شيميايي بايد به گونه‌اي طراحي شوند كه با وجود كاهش زهرآگيني‌شان كار خود را به‌خوبي انجام دهند. فراورده‌هاي جديد را مي‌توان به گونه‌اي طراحي كرد كه سالم‌تر باشند و در همان حال، كار در نظر گرفته شده براي آن‌‌ها را به‌خوبي انجام دهند.

5. بهره‌گيري از حلال‌ها و شرايط واكنشي سالم‌تر

بهره‌گيري از مواد كمكي(مانند حلال‌ها و عامل‌هاي جداكننده) تا جايي كه امكان دارد به كم‌ترين اندازه‌ برسد و زماني كه به كار مي‌روند از گونه‌هاي كم‌آسيب‌رسان باشند. دوري كردن از جداسازي در جايي كه امكان دارد و كاهش بهره‌گيري از مواد كمكي، در كاهش فراورده‌هاي بيهوده كمك زيادي مي‌كند.

[Sara12]

. افزايش بازده انرژي.

نياز به انرژي در فرايندهاي شيميايي از نظر اثر آن‌ها بر محيط زيست و اقتصاد بايد در نظر گرفته شود و به كم‌ترين ميزان خود كاهش يابد. اگر امكان دارد، روش‌هاي ساخت و جداسازي بايد به گونه‌اي طراحي شود كه هزينه‌هاي انرژي مرتبط با دما و فشار بسيار بالا يا بسيار پايين به كم‌ترين اندازه‌ي خود برسد.

7. بهره‌گيري از مواداوليه‌ي نوشدني

دگرگوني‌هاي شيميايي بايد به گونه‌اي طراحي شوند تا از مواد اوليه‌ي نوشدني بهره گيرند. فرآورده‌هاي كشاورزي يا فرآورده‌هاي بيهوده‌ي فرآيندهاي ديگر، نمونه‌هايي از مواد نوشدني هستند. تا جايي كه امكان دارد، اين گونه مواد را به‌جاي مواد اوليه‌اي كه از معدن يا سوخت‌هاي فسيلي به دست مي‌آيند، به كار بريم.

8. پرهيز از مشتق‌هاي شيميايي.

مشتق‌گرفتن‌(مانند بهره‌گيري از گروه‌هاي مسدودكننده يا تغييرهاي شيميايي و فيزيكي گذرا) بايدكاهش يابد، زيرا چنين مرحله‌هايي به واكنشگرهاي اضافي نياز دارند كه مي‌توانند فراورده‌هاي بيهوده توليد كنند. توالي‌هاي جايگزين مي‌توانند نياز به گروه‌هاي حفاظت‌كننده يا تغيير گروه‌هاي عاملي را از بين ببرند يا كاهش دهند.

9. بهره‌گيري از كاتاليزگرها

كاتاليزگرها گزينشي بودن يك واكنش را افزايش مي‌دهند؛ دماي مورد نياز را كاهش مي‌دهند؛ واكنش‌هاي جانبي را به كم‌ترين اندازه مي‌رسانند؛ ميزان دگرگون‌شدن واكنشگرها به فرآورده‌هاي نهايي را افزايش مي‌دهند و ميزان فرآورده‌هاي بيهوده مرتبط با واكنشگرها را كاهش مي‌دهند.

10. طراحي براي خراب شدن

فروآرده‌هاي شيميايي بايد به گونه‌اي طراحي شوند كه در پايان كاري كه براي آن‌ها در نظر گرفته شده، به فرآورده‌ها‌ي تجزيه‌شدني، بشكنند و زياد در محيط زيست نمانند. روش طراحي در سطح مولكول براي توليد فرآورده‌هايي كه پس از آزاد شدن در محيط به مواد آسيب‌نرسان تجزيه مي‌شوند، مورد توجه است.

11. تحليل در زمان واقعي براي پيش‌گيري از آلودگي

بسيار اهميت دارد كه پيشرفت يك واكنش را همواره پي‌گيري كنيد تا بدانيد چه هنگام واكنش كامل مي‌شود يا بروز هر فراورده‌ي جانبي ناخواسته را شناسايي كنيد. هر جا كه امكان داشته باشد، روش‌هاي آناليز در زمان واقعي به كار گرفته شوند تا به وجود آمدن مواد آسيب‌رسان پي‌گيري و پيش‌گيري شود.

12. كاهش احتمال روي‌دادهاي ناگوار

يك راه براي كاهش احتمال روي‌داهاي شيميايي ناخواسته، بهره‌گيري از واكنش‌گرها و حلال‌هايي است كه احتمال انفجار، آتش‌سوزي و رهاشدن ناخواسته‌ي مواد شيميايي را كاهش مي‌دهند. آسيب‌هاي مرتبط با اين روي‌دادها را مي‌توان به تغييردادن حالت(جامد، مايع يا گاز) يا تركيب واكنش‌گرها كاهش داد.

[Sara12]

كوشش‌ها و دستاوردهاي شيمي سبز

شيميدان‌هاي سبز در پي آن هستند كه روندهاي شيميايي سالم‌تري را جايگزين روندهاي كنوني كنند يا با جايگزين كردن مواد اوليه‌ي سالم‌تر يا انجام دادن واكنش‌ها در شرايط ايمن‌تر، فراورده‌هاي سالم‌تري را به جامعه هديه دهند. برخي از آن ها مي‌كوشند شيمي را به زيست‌شيمي نزديك كند، چرا كه واكنش‌هاي زيست‌شيميايي طي ميليون‌ها سال رخ داده‌اند و چه براي آدمي و چه براي محيط زيست، چالش‌ها نگران كننده‌ي به وجود نياورده‌اند. بسياري از اين واكنش‌ها در شرايط طبيعي رخ مي‌دهند و به دما و فشار بالا نياز ندارند. فراورده‌هاي آن‌ها نيز به آساني به چرخه‌ي مواد بازمي‌گردند و فراورده‌هاي جانبي آن‌ها براي جانداران سودمند هستند. الگو برداري از اين واكنش‌ها مي‌تواند چالش‌هاي بهداشتي و زيست‌محيطي كنوني را كاهش دهد.

گروه ديگري از شيميدان‌هاي سبز مي‌كوشند بهره‌وري اتمي را افزايش دهند. طي يك واكنش شيميايي شماري اتم آغازگر واكنش هستند و در پايان بيش‌تر واكنش‌ها با فراورده‌هايي رو به رو هستيم كه شمار اتم‌هاي آن‌ها از شمار همه‌ي اتم‌هاي آغازين بسيار كم‌تر است. بي‌گمان آن اتم‌ها نابود نشده‌اند، بلكه در ساختمان فرآورده‌هاي بيهوده و اغلب آسيب‌رسان به طبيعت رها مي‌شوند و سلامت آدمي و ديگر جانداران را به چاش مي‌كشند. هر چه بتوانيم اتم‌هاي بيش‌تري در فرآورده‌هاي بگنجانيم، هم به سلامت خود و محيط زيست كمك كرده‌ايم و هم از هدر رفتن اتم‌هايي كه به عنوان مواد اوليه براي آن‌ها پول پرداخت كرده‌ايم، پيش‌گيري مي‌كنيم.

بازطراحي واكنش‌هاي شيميايي نيز راهكار سودمند ديگري براي پيش‌گيري از پيامدهاي ناگوار مواد شيميايي است. در اين بازطراحي‌ها از مواد آغازگر سالم‌تر بهره مي‌گيرند يا روندهايي را طراحي مي‌كنند كه با واكنش‌هاي مرحله‌اي كم‌تر به فراورده برسند. هم‌چنين، روندهايي را طراحي مي‌كنند كه به مواد كمكي كم‌تر، به‌ويژه حلال‌هاي شيميايي، نياز دارند. گاهي نيز واكنش‌هاي زيست‌شيمي و شيمي را به هم گره مي‌زنند و روند سالم‌تري و كارآمدتري را مي‌آفرينند. بازطراحي روند داروها مي‌تواند همراه با افزايش كارآمدي آن‌ها به هر چه سالم‌تر شدن آن‌ها بينجامد و اثرهاي جانبي آن‌ها بر روندهاي زيست شناختي بدن، تا جايي كه امان دارد، كاهش دهد.

در ادامه به نمونه‌هايي از كوشش‌ها و دستاوردهاي شيميدان‌هاي سبز اشاره مي شود.

[Sara12]

. سوخت‌هاي جايگزين

به كارگيري سوخت‌هاي فسيلي در خودروها با رهاشدن انبوهي از گازهاي گلخانه‌ي به جو همراه شده كه دگرگوني‌هاي آب و هوايي را در پي داشته است. از سوختن نادرست آن‌ها نيز، مواد زهرآگيني به هوا آزاد شده كه سلامتي آدمي را به چالش كشيده است. حتي اگر بتوانيم بر اين دو چالش بزرگ پيروز شويم، با كاهش روز افزون اندوخته‌هاي فسيلي روبه‌رو هستيم كه از آن گريزي نيست. اين تنگناها همراه با افزايش روز افزون بهاي اين گونه سوخت‌ها، كه به نظر مي‌رسد همچنان ادامه يابد، پژوهشگران و مهندسان بسياري را به فكر طراحي خودروهايي با سوخت هيدروژن انداخته است. چرا كه خاستگاه اين سوخت، آب است كه فراوان‌ترين ماده در طبيعت است و فرآورده‌ي سوختن اين سوخت در خودرو نيز خود آب است.

با اين همه، سوخت هيدروژن با چالش بزرگي رو‌به‌رو است. فراهم آوردن هيدروژن از آب با فرآيند الكتروليز انجام مي‌شود كه براي پيشبرد آن به الكتريسيته نياز هست و اكنون نيز بيش‌تر الكتريسيته از سوختن اندوخته‌هاي فسيلي به دست مي‌آيد. شايد روزي با به‌كاربردن برخي كاتاليزگرها بتوانيم از انرژي خورشيدي به جاي سوخت‌هاي فسيلي در پيش بردن روند الكتروليز بهره گيريم، اما هنوز راهكار كارآمدي براي توليد ارزان هيدروژن پيشنهاد نشده است و به نظر نمي‌رسد در آينده‌اي نزديك به چنين تواني دست پيدا كنيم. با اين همه، برخي دانشمندان اميدوارند بتوانند خواستگاه زيستي براي هيدروژن به وجود آورند.

گروهي از پژوهشگران در سال 2000 ميلادي گزارش كردند كه توانسته‌اند از جلبك‌هاي سبز براي آزاد كردن هيدروژن از مولكول‌هاي آب، به همان اندازه كه از الكتروليز به دست مي‌آيد، بهره‌ گيرند. اما نور خورشيد براي اين رويكرد گرفتاري درست مي‌كند، چرا كه جلبك طي فرآيند فتوسنتز اكسيژن نيز توليد مي‌كند. اين اكسيژن از كار آنزيم توليدكننده‌ي هيدروژن جلوگيري مي‌كند و در نتيجه هيدروژن اندكي به دست مي‌آيد دانشمندان مي‌كوشند با تغييرهايي كه در اين فرايند طبيعي مي‌دهند، بازده‌ي توليد هيدروژن را بالا ببرند. شايد يك روز آبگير كوچكي كه از جلبك پوشيده شده است، خواستگاه هيدروژن خودروهاي ما باشد.

در رويكرد ديگر كه مورد توجه است، از روغن‌هاي گياهي به عنوان خواستگاهي براي تهيه‌ي سوخت جايگزين بهره مي‌گيرند. براي تهيه‌ي اين نوع سوخت، كه با عنوان بيوديزل شناخته مي شود، پس مانده‌ي روغن آشپزي را نيز مي‌توان به كار گرفت. هر چند از سوختن اين نوع سوخت نيز مانند ديگر سوخت‌هاي فسيلي گاز گل‌خانه‌ي آزاد مي‌شود، اما به اندازه‌ا‌ي توليد مي‌شود كه گياهان طي فرآيند فتوسنتز آن را براي توليد قند به كار مي‌گيرند. از سوي ديگر، روغن‌ها گياهي نوشدني هستند و از سوختن آن‌ها گوگرد و آلاينده‌هاي آسيب‌رسان ديگري آزاد نمي‌شود. از سودمندي‌هاي ديگر اين نوع سوخت اين است كه گليسرين، ماده‌اي كه در صابون، خميردندان، مواد آرايشي و جاهاي ديگر به كار مي‌رود، از فرآورده‌هاي جانبي روند توليد آن است. هم‌چنين، چون طي روند توليد اين سوخت، به آن اكسيژن افزوده مي شود، بهتر از سوخت نفتي در موتور مي‌سوزد. به روغن‌كاري موتور نيز كمك مي‌كند و بر درازي عمر آن مي‌افزايد.

[Sara12]

پلاستيك‌هاي سبز و تجزيه‌پذير

زندگي در جهاني بودن پلاستيك بسيار دشوار است. پلاستيك‌ها د ر توليد هر گونه فرآورده ‌ي صنعتي، از صنعت خودروسازي گرفته تا دنياي پزشكي، به كارگرفته شده‌اند . تنها در ايالات متحده ‌ي امريكا سالانه نزديك 50 ميليون تن پلاستيك توليد مي‌شود. اما اين مواد به عنوان زباله‌هاي پايدار به تجزيه ميكروبي، چالش‌هاي زيست ‌محيطي پيچيده‌اي به بار آورده‌اند. پلاستيك‌ها علاوه بر اين كه جاهاي به خاك‌سپاري زباله را پر كرده‌اند، سالانه در حجمي برابر با چند هزار تن به محيط‌هاي دريايي وارد مي‌شوند. برآورد شده است كه هر سال يك ميليون جانور دريايي به دليل خفگي حاصل از خوردن پلاستيك‌ها به عنوان غذا يا به دام افتادن در زباله‌هاي پلاستيكي از بين مي‌روند.

در سال هاي اخير، كوشش‌هاي قانوني براي جلوگيري از دورريزي پلاستيك‌هاي تجزيه ناشدني، افزايش يافته است. اين كوشش‌ها صنعت‌‌گران پلاستيك را واداشته است تا در پي پلاستيك‌هايي باشند كه پيامدهاي زيست‌محيطي كم‌تري دارند. پلاستيك‌هاي نشاسته‌اي تجزيه‌پذير و پلاستيك‌هاي ميكروبي از دستاورد كوشش‌هاي چند ساله‌ي پژوهشگران اين زمينه‌ي در حال پيشرفت و گسترش است.

در پلاستيك هاي نشاسته‌اي، قطعه‌هاي كوتاهي از پلي‌اتيلن با مولكول‌هاي نشاسته به هم مي‌پيوندند. هنگامي كه اين پلاستيك‌ها در جاهاي به خاك‌سپاري زباله ‌ها، دور ريخته مي‌شود، باكتري‌هاي خاك به مولكول‌هاي نشاسته يورش مي‌برند و قطعه‌هاي پلي‌اتيلن را براي تجزيه‌ي ميكروبي رها مي‌سازند. اين گونه پلاستيك‌ها اكنون در بازار وجود دارند و به ويژه‌ براي پلاستيك‌ها جابه‌جايي و نگهداري مواد عذايي و ديگر وسايل يك‌بار مصرف بسيار سودمند هستند. با اين همه، كمبود اكسيژن در جاهاي به خاك‌سپاري زباله‌‌ها و اثر مهاري قطعه‌هاي پلي‌اتيلن بر عملكرد باكتري‌ها، بهره‌گيري استفاده از اين پلاستيك‌ها را محدود ساخته است.

در سال 1925 ميلادي گروهي از دانشمندان كشف كردند كه گونه‌هاي زيادي از باكتري‌ها ، بسپار پلي‌بي هيدروكسي بوتيرات(PHB) مي‌سازند و از آن به عنوان اندوخته‌ي غذايي خود بهره مي‌گيرند. در دهه ‌ي 1970، پژوهش‌هاي نشان داد كه PHB بسياري از ويژگي‌هاي پلاستيك‌هاي نفتي(مانند پلي‌اتيلن) را دارد. از اين رو، كم ‌كم گفت و شنود پيرامون بهره‌گيري از اين بسپار به عنوان جايگزيني مناسب براي پلاستيك‌هاي تجزيه‌ناپذير كنوني آغاز شد. سپس در سال 1992، گروهي از پژوهشگران ژن‌هاي درگير در ساختن اين بسپار را به گياه رشادي(Arabidopsis thaliana) وارد كردند و به اين ترتيب گياهي پديد آوردند كه پلاستيك توليد مي‌كند.

سال پس از آن، توليد اين پلاستيك سبز در گياه ذرت آغاز شد و براي اين كه توليد پلاستيك با توليد مواد غذايي رقابت نكند، پژوهشگران بخش‌هايي از گياه ذرت (برگ‌ها و ساقه‌ها) را ، كه به طور معمول برداشت نمي‌شوند، هدف قرار دادند. پرورش پلاستيك در اين بخش‌ها به كشاورزان امكان مي‌دهد كه پس از برداشت دانه‌هاي ذرت، زمين را براي برداشت ساقه‌ها و برگ‌هاي داراي پلاستيك درو كنند. پژوهشگران درباره‌ي افزايش مقدار پلاستيك در گياهان، پيشرفت‌هاي چشم‌گيري داشته‌اند. با اين همه، هنوز دشواري‌هايي براي رسيدن به نتيجه‌ي مناسب وجود دارد.

كلروپلاست‌هاي برگ بهترين جا براي توليد پلاستيك به شمار مي‌آيند، اما چون كلروپلاست‌هاي جاي جذب نور هستند، مقدار زياد پلاستيك مي‌تواند فتوسنتز را مهار كند و بازده‌ي محصول را كاهش دهد. بيرون كشيدن پلاستيك از گياه نيز دشوار است. اين كار به مقدار زيادي حلال نياز دارد كه بايد پس از بهره‌گيري، بازيافت شود. بر اساس تازه‌ترين تخمين‌ها, توليد يك كيلوگرم PHB در گياه ذرت در مقايسه با پلي‌اتيلن به سه برابر انرژي بيش‌تري نياز دارد. كشت انبوه ميكروب‌هاي پلاستيك ساز نيز به همين ميزان انرژي نياز دارد.

[Sara12]

بازطراحي واكنش‌‌هاي شيميايي

در روند بازطراحي واكنش‌هاي شيميايي از واكنشگرهاي آغازكنده‌اي بهره گرفته مي‌شود كه سالم‌ترند. در اين را ممكن است روندهاي زيست‌شيميايي نيز سودمند باشند. براي مثال، اديپيك اسيد، hooc(ch2)4cooh يك ماده‌ي خام كليدي در توليد نايلون و فرآورده‌هاي مانند آن است كه سالانه بيش از 2 ميليون تن از آن در صنعت به كار گرفته مي‌شود. اين ماده از بنزن ساخته مي‌شود كه سرطان‌زا است و از اندوخته‌هاي فسيلي نونشدني به دست مي‌آيد. اما به تازگي دو شيميدان توانسته‌اند اين ماده را از يكي از فراوان‌ترين، سالم‌ترين و نوشدني‌ترين مواد طبيعي، يعني گلوكز، بسازند. آن‌ها در اين راه از باكتري‌هايي كمك گرفتند كه با مهندسي ژنتيك آنزيم ويژه‌اي در آن‌ها كار گذاشته شده بود و به ناچار طي يك روند زيست‌شيميايي ناخواسته، بنزن را از گلوكز مي‌سازند.

توجه به اقتصاد اتم نيز كمك زيادي مي‌كند. براي مثال، پژوهشگران توانسته‌اند اقتصاد اتمي را در روند توليد ايبوپورفن، تركيبي كه در بسياري از آرامش‌بخش‌ها به كار مي‌رود، از 40 درصد به 77 درصد برسانند و اين يعني، اتم‌هاي بيش‌تري كه شركت داروسازي براي آن‌ها هزينه پرداخته است، به صورت مولكول پر فروشي در مي‌آيند و فراورده‌هاي بيهوده، كه مي‌توانند به محيط‌زيست آسيب برسانند، كم‌تر توليد مي‌شوند.

[Sara12]

چندسازه‌هاي زيستي

اگر چه موادشناسان تنها در چند دهه‌ي گذشته به سوي چندسازه‌ها گرايش پيدا كرده‌اند، طبيعت در خود چندسازه‌هاي بسيار سخت، پيچيده و گوناگوني دارد كه از ديدگاه سختي و وزن، مانندي براي آن‌ها نمي‌توان يافت. به هر جاي طبيعت كه مي‌نگريم، با يك چندسازه رو به رو مي‌شويم. براي نمونه، صدف‌هاي دريايي از چندسازه‌ي سراميكي سختي ساخته شده‌اند. اين سراميك از لايه‌هايي از بلورهاي سخت تشكيل شده كه در زمينه‌ي سيماني نرم‌تري جاي دارند. اين سراميك سخت و پايدار، جاندار درون خود را از آشوب موج نگهداري مي‌كند كه پيوسته آن را بر سطح سخره‌ها مي كوبد. بدن ما يك چند سازه است كه از چندسازه‌هايي مانند استخوان، غضروف و پوست درست شده است.

بشر از ساليان دور از چندسازه‌هاي طبيعي بهره گرفته است. كاه كه براي ساختن نخستين چندسازه‌ها به كار مي‌رفت، خود نوعي چندسازه است. ابزارهاي چوبي، كفش و لباسي كه از پوست جانوران تهيه مي‌شود، همه چندسازه‌هاي طبيعي‌اند. به خاطر اين گوناگوني و ويژگي‌هاي بي‌مانند، موادشناسان تلاش مي‌كنند از اين مواد براي سختي بخشيدن به چندسازه‌هاي ساختگي(مصنوعي) بهره‌ گيرند تا از پيامدهاي زيست ‌محيطي ناگوار ناشي از مواد ساختگي بكاهند. انويرون ( environ ) نمونه‌اي از اين چندسازه‌هاست كه از 40 درصد كاغذ روزنامه، 40 درصد گرد سويا و 20 درصد تركيب‌هاي ديگر (از جمله رنگ‌دهنده‌ها و كاتاليزگري كه در حضور آب كارا مي‌شود و گرد سويا را به رزين دگرگونه مي‌كند) ساخته مي‌شود. فراورده‌ي كار، يك چندسازه‌ي زيستي است كه ظاهري سنگ مانند دارد، اما مانند چوب مي‌توان آن را بريد. از اين چندسازه مي‌توان هر نوع ابزار چوبي را با ظاهري سنگ مانند ساخت.

[Sara12]

سخن پاياني

بازطراحي واكنش‌ها و روندهاي شيميايي فرصت‌هاي تازه و بي‌شماري براي شيميدان‌ها به وجود آورده است و هر شيميداني مي‌تواند به طراحي هر يك از واكنش‌هاي شناخته‌شده‌اي كه سال‌ها در كارخانه‌ها يا آزمايشگاه‌هاي دانشگاه‌ها به كار گرفته مي‌شد، در راستاي سالم‌كردن آن و كاهش هزينه‌ها و افزايش كاراآمدي و بازده، بپردازد. از اين رو، به نظر مي‌رسد فرصت‌هايي كه براي شيميدان‌ها طي تاريخ دراز و كهن اين دانش فراهم شده، اكنون بارديگر براي شيميدان‌هاي امروزي فراهم شده است تا با ويرايش آن‌چه آنان در تاريخ شيمي به يادگار گذاشته‌اند، يادگارهاي سالم‌تري براي آيندگان برجاي گذارند.

[Sara12]

تفلون از پليمر شدن راديكالي تترا فلوئورو اتيلن تشكيل مي شود.داستان كشف ان حكايت جالبي از كشف هاي تصادفي در شيمي است كه نخستين بار در ازمايشگاه تحقيقاتي شركت دوپان روي داده است.

تفلون از پليمر شدن راديكالي تترا فلوئورو اتيلن تشكيل مي شود.داستان كشف ان حكايت جالبي از كشف هاي تصادفي در شيمي است كه نخستين بار در ازمايشگاه تحقيقاتي شركت دوپان روي داده است. در ان زمان با اين كه تترافلوئورواتيلنسنتز شده بود,ولي كوشش براي پليمر كردن ان ناموفق بود.از انجايي كه اين تركيب گازي دردر يك سيلندر كوچك نگهداري مي شد,پس از مدتي كه براي اجراي ازمايش ديگري به اين ماده نياز شد,با باز شدن شير سيلندر هيچ گازي از ان بيرون نيامد.فرد ازمايشگاه براي رد اين فرضيه كه "گاز از ظرف نشت كرده است."يسلندر را با ترازو كشيد و مجموع جرم سيلندر و گاز را با با مجموع جرم سيلندر و گازي كه در ابتدا در ان بوده,مقايسه كرد.

يكسان بودن اين مقادير اشكار كرد كه گاز تترافلورئوراتيلن بايد به فراورده ديگري تبديل شده باشد.كنجكاوي اين شيميدان سبب شد تا وي سيلندر را ببرد و پي به وجود ماده جامدپليمري در درون سيلندر ببرد.پليمري كه او پيدا كرد خواص جالبي داشت و همين انگيزه اي براي تلاش هاي بعدي شد.نتيجه اين كوشش ها سرانجام به روشي باي تهيه اين پليمر منتهي شد.تفلون به دليل داشتن ساختاري خطي و بدون پيچيدگي فضا شيميايي,دماي ذوب بالايي (327 )دارد.تفلون,پليمري انحلال ناپذير و از نظر شيميايي بسيار بي اثر است.ازتفلون براي ساختن سوپاپ ها و پوشش هاي مقاوم در برابر مواد شيميايي استفاده مي شود و به دليل خواص نچسب و مقاومت گرمايي بالايي كه دارد,كاربرد وسيعي در پوشش دادن به ظروف پخت و پز يافته است

[Sara12]

نوبل شیمی برای کشف پروتئین سبز فلورسانت در یک جانور دریایی

سه پژوهشگر به خاطر کشف پروتئین نورانی در یک جانور دریایی موسوم به چتر دریایی(عروس دریایی) برنده جایزه نوبل شیمی شدند.

دو پژوهشگر آمریکایی و یک پژوهشگر ژاپنی به خاطر کشف پروتئینی نورانی در چتر دریایی که سلول‌ها، بافت‌ها و حتی اندام‌ها را درخشان می‌کند - ابزاری که اکنون هزاران پژوهشگر در سراسر دنیا از آن استفاده می‌کنند - برنده جایزه نوبل شیمی شدند.



جایزه 10 میلیون کرونی (1.4 میلیون دلاری) نوبل در رشته شیمی به اوسامو شیمومورا، دانشمند متولد ژاپن که اکنون در آزمایشگاه زیست‌شناسی دریایی Woods Hole در ماساچوست آمریکا کار می‌کند، مارتین چالفیه از دانشگاه کلمبیا در نیویورک و راجر تسین از دانشگاه کالیفرنیا در سان‌دیه‌گو به خاطر کشف پروتئین دارای خاصیت فلورسانس سبز اهدا شد.



کمیته نوبل شیمی از آکادمی سلطنتی علوم سوئد در بیانیه‌ای گفت: "پروتئین سبز نورانی فلورسان" (GFP) در ابتدا در یک گونه "چتر دریایی" (Aequorea victoria) در سال 1962 کشف شد. از آن هنگام به بعد این پروتئین به یکی از مهم‌ترین ابزارهای مورد استفاه در علوم زیستی معاصر بدل شده است."



شیمومورا در ابتدا GFP را از چترهای دریایی ساحل غربی آمریکای شمالی جدا کرد، و کشف کرد که این پروتئین در برابر نور ماورای‌بنفش می‌درخشد. از سال 1967 برای 20 سال او هر تابستان بندر فرایدی در ایالت واشنگتن در غرب آمریکا می‌رفت تا هر روز بیش از 3000 چتر دریایی جمع کند.

[Sara12]

چالفیه و همکارانش باکتری‌‌هایی مانند "ای‌ کولای" (E. coli) و کرم‌های ریز به نام "کانوربیتیدیس الگانس" (C. elegans) را برای تولید این پروتئین با "چسباندن" (splicing) ژن‌ مناسب به کار گرفتند.

رنگ سبز پروتئین چتر دریایی زیر نور آبی و نور ماورای بنفش خود را نشان می‌دهد، به پژوهشگران امکان می‌دهد که سلول‌های توموری را نورانی کنند، مواد سمی را ردیابی کنند و خاموش و روشن بودن ژن‌ها را تحت نظر بگیرند.

چالفیه در مصاحبه‌ای تلفنی گفت:‌ "ما می‌توانیم به سادگی به درون جانور نگاه کنیم و بگوییم در کجا این رنگ سبز روشن شده است، از چه هنگامی روشن شده است و پروتئین ایجاد کننده رنگ سبز در کجا ساخته شده است و به کجا می‌رود؟"

تسین، که پژوهشگر انستیتوی پزشکی هاوارد هیوز در آمریکا است، نیز از پروتئین مرجان استفاده کرد، و این رنگ فلورسانس را در فراسوی سبز به زرد، آبی و سایر رنگ‌ها گسترش داد تا فرایند‌های زیست‌شناختی متعددی را در یک زمان دنبال کند.

تسین گفت در زمان کودکی به علت ابتلا به آسم مجبور بود که در خانه بماند، و برای همین ساعت ها با رنگ‌‌ها به عنوان بخشی از آزمایش‌های شیمی در زیرزمین خانه‌شان بازی می‌‌کرد.

تسین گفت او به خاطر جایزه بسیار مفتخر است و تصدیق کرد که دانشمندان دیگری در این حوزه کار کرده‌اند که ممکن بود در این جایزه سهیم شوند.

او گفت: "من تنها سه شخص دیگر را می‌شناسم که می‌توانستند این جایزه را بگیرند و مطمئن هستم که کمیته داوران با تصمیم‌گیری مشکلی روبه‌رو بوده است."

این سه پژوهشگر با برنده‌شدن جایزه نوبل شیمی، به ردیف برخی بزرگترین نام‌ها در علم مانند ماری کوری، که جایزه نوبل فیزیک را هم برد، و لینوس پائولینگ، دانشمند و فعال مشهور راه صلح که در سال 1954 این جایزه را برد، پیوستند.

[Sara12]

خواص: منومراستایرن مایعی است بی رنگ و بابویی شبیه مواد آروماتیك. نقطه جوش آن ۱۴۶ درجه سلیسیوس و وزن مخصوص آن ۹/۰ گرم بر سانتی مترمكعب است.
● موارد استفاده: در صنایع تولید لاستیك و پلاستیك مصرف می شود.
● خطرات آتش سوزی و انفجار: مایعی است قابل اشتعال و بخار آن با هوا یك مخلوط قابل انفجار تولید می نماید. حدود اشتعال آن ۱/۱ و ۱/۶ درصد حجمی بخار استایرن در هوا بوده و نقطه شعله زنی آن ۳۲ درجه سلیسیوس می باشد. با توجه به سنگینتر بودن بخار آن از هوا،‌ این گاز می تواند مسافت زیادی را طی كند تا به یك منبع شعله برسد و موجب برگشت شعله گردد.
●خطرات بهداشتی: سبب تحریك سیستم تنفسی و چشم می گردد. اگر فرد به مدت زیاد در تماس با حجم قابل توجهی از استایرن قرار گیرد، ممكن است اثرات سیستماتیك در وی بروز نماید. T.l.v آن ppm ۱۰۰ بوده و استفاده از عینك محافظ و ماسك تنفسی توصیه می شود.
● طریقه اطفاء حریق: از آب به صورت اسپری، co۲، پودر شیمیایی یا كف جهت اطفاء حریق آن می توان استفاده نمود. باید توجه داشت كه به هنگام حریق ممكن است پراكسیدهای آلی قابل انفجار تشكیل شوند. به هنگام عملیات اطفاء باید از عینكهای محافظ و ماسك استفاده نمود.
● طریقه نگهداری و حمل و نقل: استایرن در بطریهای شیشه ای، قوطی های ۱ تا ۵ گالنی، بشكه های فلزی ۵۵ گالنی و مخازن مخصوص نگهداری و حمل می شود. اگر در مخزن استایرن پلی مریزه شود، ممكن است مخزن با انفجار شدید منهدم شود بر همین اساس اغلب به آن ماده ای موسوم به بازدارنده جهت جلوگیری از این عمل اضافه می كنند. اگر محلول استایرن برای بیش از ۳۰ روز نگهداری می شود، باید مقدار بازدارنده آن هر هفته آزمایش شود. ساختمان انبار استایرن باید دارای خصوصیات انبار مایعات قابل اشتعال باشد.

[Sara12]

دانشمندان دانشگاه ايلينويز به روش جديدي براي توليد آب دست يافتند. دانشمندان با اين روش جديد نه تنها مي‌توانند از مواد خام غيرمحتمل مانند الكل ، آب توليد كنند بلكه با روش مزبور مي‌توان كاتاليزورهاي بهتر و پيلهاي سوختي ارزان قيمت تر توليد كرد.
به گزارش ایسنا ، زاخاريا هيدن، دانشجوي دكتري و محقق اصلي پروژه كه مقاله‌اش در اين خصوص براي چاپ در مجله انجمن شيمي آمريكا پذيرفته شده درباره روش ابداعي‌اش اظهار كرد: ما دريافته‌ايم كه هيبريدهاي فلزي غير متعارف را مي‌توان براي يك پروسه شيميايي موسوم به «كاهش اكسيژن» مورد استفاده قرار داد كه بخش اساسي در پروسه توليد آب است.
در اين روش روي فعاليت اكسيداسيون كاتاليزورهاي هيدروژن دهنده انتقالي ايريديمي در يك حلال همگن و غيرآبي، تمركز شده است.
اين محققان دريافتند كه تركيب ايريديم هم روي اكسيداسيون الكل‌ها و هم روي كاهش اكسيژن تاثير مي گذارد.
به گفته دانشمندان، بيشتر تركيبات يا با هيدروژن و يا با اكسيژن واكنش مي‌دهند در حالي كه اين تركيب مي‌تواند با هر دوي مولكول‌ها واكنش داشته باشد.
به اين ترتيب اين كاتاليزورهاي جديد در نهايت به توليد پيل‌هاي سوختي هيدروژني كارآمدتر و با هزينه كمتر صنعتي منجر مي‌شود.

[Sara12]

در ابتدای این مطلب بهتر است تعریفی از کریستال داشته باشیم : یک ساختار کریستالین در واقع در نتیجه اتصال اتم ها و مولکولها (Packing) در یک شبکه بلوری خاص می باشد.در کل ۱۴ شبکه بلورین وجود دارد که ترکیبات به طور کلی در این شبکه ها متبلور می شوند.
همانگونه که می دانیم تکنیکهای گسترده ای مانند: IR,NMR,Mass,ESR,Uv جهت شناسایی مواد وجود دارند که عموماً نمی توان با استفاده از یکی از آنها شناسایی دقیقی انجام داد.در واقع تنها تکنیکی که به ما ساختار دقیق ، جهت گیری فضایی و طول پیوندها را می دهد XRD یا تکنیک پراش اشعه X است.برای به کار گیری این تکنیک ما باید ترکیب مورد نظر را کریستاله کنیم.
قطر مناسب کریستال برای استفاده در این تکنیک بین ۵/۰ تا ۴۵/۰ میلی متر می باشد.
اما برای تهیه کریستال تکنیکهای بیشماری وجود دارد که معمولاً هر تکنیکی برای یک دسته از ترکیبات مناسبتر است.ابتدا باید نکاتی از قبیل پایداری و حساسیت های ترکیب سنتز شده (اکسید شدن ٬ جذب آب ، تفکیک شدن دمایی و.....) در نظر گرفته شود.
مهمترین مرحله برای کریستاله کردن انتخاب حلال است.همچنین خالص بودن ترکیب بسیار بسیار مهم است (در صورت وجود ناخالصی یک مخلوط روغنی در ته ظرف بوجود می آید).پس خالص سازی ترکیب گام نخست است (توسط حل کردن مجدد در حلال مناسب و سپس صاف کردن).انتخاب ظرف برای کریستاله کردن هم می تواند مهم باشد.بهترین حالت استفاده از ظروف با تحدب یکنواخت (مثل بالون یا ارلن) که تمیز و در عین حال خش دار (سایتهای مناسب برای القاء کریستالیزاسیون) می باشد.
یکی از عمومی ترین این روشها، کریستالیزه کردن بوسیله تبخیر آهسته حلال است.به این منظور بهترین حلال ،حلالی است که نقطه جوش پایین و فراریت بالایی داشته در ضمن ترکیب مورد نظر را هم با کمی حرارت کاملاً در خود حل کند.ازمناسبترین این حلالها می توان ،اتانول (EtOH)با نقطه جوش ۷۸ درجه،استونیتریل(CH۳CN) با نقطه جوش ۷۶ ،دی کلرو متان (CH۲Cl۲) با نقطه جوش ۴۲ را نام برد.

[Sara12]

خواصي هستند كه به تعداد ذره‌هاي حل شونده‌ي موجود درمحلول ( نه به نوع ذره‌ها) بستگي دارند اين خواص عبارتند از 1 – فشار بخار 2- افزايش منطقه‌ي جوش يك محلول 3- نزول نقطه‌ي انجماد محلول ( و4- فشاراسمزي .)

فشار بخار

اگر دريك بشر مقداري آب بريزيد آب به تدريج تبخير مي‌شود . فشار ناشي ارحضور مولكول‌هاي بخار در بالاي مايع فشار بخار مايع گفته مي‌شود . مايع‌ها درهردمايي تبخير مي‌شوند سرعت تبخير هرمايع به تعداد مولكول هاي مايع موجود در سطح بستگي دارد .

وقتي ماده‌اي غير فراري درحلال مايع حل مي‌شود . معمولاً درسطح مايع برخي ذره‌هاي حل شونده جاي ذره‌هاي حلال را مي گيرند . اين كارازتعداد مولكول‌هاي حلال در سطح مي‌كاهد وازاين رو سرعت تبخير سطحي مايع را كاهش مي‌دهد به اين ترتيب فشار بخار حلال نيز كاهش مي‌يابد .

افزايش نقطه‌ي جوش يك محلول

جوشيدن زماني رخ مي‌دهد كه فشار بخارمايع با فشارهواي روي سطح مايع ( فشار محيط) برابر شود . درفشار 1 اتمسفر آب خالص در به جوش مي‌آيد . فشار بخار محلول شكردرآب كم‌ تراز آب خالص است . ازاين رو براي رساندن فشار بخار آن به فشار atm 1 بايد مولكول‌هاي آب از قسمت‌هاي زير به سطح بيايند و پس از تبخير به مولكول‌هاي روي سطح محلول بپيوندند . چون اين مولكول‌ها انرژي كم تري دارند براي تبخير آن‌ها به انرژي بيش تري نياز است : درنتيجه نقطه‌ي جوش محلول نسبت به حلال افزايش مي‌يابد به طور كلي نقطه‌ي جوش هرمحلول داراي ماده‌ي حل شونده‌ي غير فرارازحلال خالص بيشتراست.

نزول نقطه‌ي انجماد محلول

آب خالص دردماي ۰يخ مي‌زند درحالي كه محلول آب نمك درمقايسه با آب خالص نقطه‌ي انجماد پايين تري دارد . به طور كلي انجمادهرمحلول آبي كه داراي ماده‌ي حل شونده‌ي غير فرار است دردمايي پايين تراز آن رخ مي‌دهد .

براي بررسي خوص كوليگاتيو از غلضت مولال استفاده مي شود

[Sara12]

آب مقطر


نگاه کلی:
آب طبیعی به علت خاصیت حل کنندگی خوبی که دارد معمولا دارای حجم بالایی از نمکهای محلول در آب می‌شود. Co2 هوا به خاطر انحلال در آب و تولید اسید کربنیک ضعیف ، خاصیت خورندگی آب را بهبود می‌بخشد. بنابراین آب هنگام عبور از محیط‌های گوناگون مخصوصا محیط‌های آهکی مقداری از کربناتها را در خود حل می‌کند که این کربناتها همراه یونهایی مثل کلسیم ، منیزیم و … باعث ایجاد سختی موقت می‌شود که با جوشاندن از بین می‌رود. البته یونهای منیزیم و کلسیم و سایر یونهای فلزی با سولفات و نیترات و کلرو ایجاد سختی دائم می‌کنند. سختی آب باعث رسوب کردن صابون در آب می‌شود (خاصیت کف کنندگی صابون را از بین می‌برد)


اثرات زیانبخش ناخا لصیهای آب در صنعت :
آب در شیمی یکی از مهمترین حلالها می‌باشد و معمولا از آن به عنوان حلال عمومی نام می‌برند و بنابراین کاربرد اساسی در صنعت دارد که برخی از کاربردهای مهم به این شرح می‌باشد:
به عنوان حلال
به عنوان ماده اولیه برای شرکت در واکنشهای شیمیایی تهیه محصول
به عنوان ماده واسطه برای خارج کردن مواد ناخواسته
به عنوان بستر یا محیط واکنش

وجود ناخالصیها در آب باعث ایجاد رسوب در دستگاههای حرارتی و دیگ بخار می‌شود که این عمل باعث کاهش عمر مفید دستگاه می‌گردد. بخاری که از آبهای ناخالص تولید می‌شود دارای کیفیت بسیار پایینی می‌باشد به عنوان مثال سیلیس همراه بخار خارج شده و در اثر سرد شدن روی پره‌های توربین رسوب می‌کند. خوردگی بویلرها و تأسیسات حرارتی و لوله‌ها ، اتلاف مواد شیمیایی و باقی گذاشتن لکه روی محصولات غذایی و نساجی از عوارض دیگر آبهای ناخالص می‌باشد.

بهترین آب برای استفاده در صنعت آب بدون یون است اما هزینه تولید آب بدون یون بسیار بالاست. بنابراین در اکثر آزمایشگاهها و واحدهای صنعتی از آب مقطر استفاده می‌کنند همچنین در مناطق کویری و خشک که منابع آب آشامیدنی محدود می‌باشد. از روش تقطیر آب دریا برای تولید آب آشامیدنی استفاده می‌شود.

روش تقطیر آب
تقطیر یک محصول و خالص سازی آن به فراریت اجزای آن محلول یعنی اختلاف نقاط جوش آنها بستگی دارد. آب طبیعی از دو جزء حلال (آب) و مواد حل شده (انواع نمکها) تشکیل شده است. آب جزء فرار می‌باشد. در اثر حرارت آب بخار می‌شود و نمکهای موجود در آن در ظرف تقطیر به صورت رسوب باقی می‌ماند. اگر بخار آب حاصل را سرد کنیم بخار به مایع تبدیل شده و آب مقطر به دست می‌آید. با تکرار تقطیر می‌توان آب مقطر با خواص بهتری را بدست آورد.

از آب مقطر به دست آمده در آزمایشگاههای شیمی بطور گسترده استفاده می‌شود همچنین آب مقطر استریل شده در تزریقات کاربرد فراوانی دارد. آب مقطر مانند آب آشامیدنی گوارا نمی‌باشد. زیرا مقداری از اکسیژن محلول و همچنین برخی از یونهایی که باعث ایجاد طعم خوب آب می‌شود را از دست داده است. در تاسیسات آب شیرین کن بعد از اینکه آب شور را تقطیر کرده و آب مقطر تولید می‌کنند طی فرآیندهایی که روی آب انجام می‌دهند طعم آن را بهبود بخشیده و برای نوشیدن مناسب می‌سازند.

برخی خواص آب مقطر :
Ph آب مقطر خنثی و در حدود 7 می‌باشد. رسانایی ویژه آن (عکس مقاومت) بسیار کم می‌باشد. زیرا رسانایی الکتریکی آب با انحلال نمکها در آن افزایش می‌یابد. دمای جوش آن پایینتر از آبهای طبیعی می‌باشد و به علت عدم وجود مواد محلول خاصیت خورندگی ندارد.

[Sara12]

مطالبی در مورد جدول مندلیف


مندلیف و لوتار میردر موردخواص عنصرها و ارتباط انها بررسی های دقیق تری انجام دادند و در سال ۱۸۶۹م به این نتیجه رسیدند که خواص عنصرها تابعی تناوبی از جرم آنهاست.

به این معنا که اگر عنصرها را به ترتیب افزایش جرم اتمی مرتب شوند نوعی تناوب در انها اشکار میگرددوپس ازتعداد معینی از عنصرها عنصرهایی با خواص مشابه خواص پیشین تکرار می شوند .
مندلیف در سال ۱۸۶۹ بر پایه ی قانون تناوب جدولی از ۶۳عنصر شناخته شده ی زمان خود منتشر کرد .در فاصله ی بین سالهای ۱۸۶۹ تا ۱۸۷۱م مندلیف هم مانند لوتار میر با بررسی خواص عنصرها و ترکیب های انها متوجه شد که تغییرهای خواص شیمیا یی عنصرها مانند خواص فیزیکی انها نسبت به جرم اتمی روند تناوبی دارد.از این رو جدول جدیدی در ۸ ستون و۱۲سطر تنظیم کرد.او با توجه به نارسایی های جدول نیو لندز ولوتار میر و حتی جدول قبلی خود جدولی تقریبابدون نقص ارایه دادکه فراگیر وماندنی شد.
شاهکارهای مندلیف در ساخت شهرک عناصر:
روابط همسایگی:دانشمندان پیش از مندلیف در طبقه بندی عناصر هر یک را جداگانه و بدون
وابستگی به سایر عناصر در نظر می گرفتند.اما مندلیف خاصیتی را کشف کرد که روابط بین عنصرها را به درستی نشان میدادو ان را پایه تنظیم عناصر قرار داد.

[Sara12]

وسواس وی:او برخی از عناصر را دوباره بررسی کرد تا هر نوع ایرادی را که به نادرست بودن جرم اتمی از بین ببرد.در برخی موارد به حکم ضرورت اصل تشابه خواص در گروهها را بر قاعده افزایش جرم اتمی مقدم شمرد.
واحدهای خالی:در برخی موارد در جدول جای خالی منظور کردیعنی هر جا که بر حسب افزایش جرم اتمی عناصر باید در زیر عنصر دیگری جای می گرفت که در خواص به ان شباهتی نداشت ان مکان را خالی می گذاشتو ان عنصر را در جایی که تشابه خواص رعایت میشد جای داد.این خود به پیش بینی تعدادی ا زعنصرهای ناشناخته منتهی شد.
استقبال از ساکنان بعدی:مندلیف با توجه به موقعیت عنصرهای کشف نشده و با بهره گیری از طبقه بندی دوبرایزتوانست خواص انها را پیش بینی کند.برای نمونه مندلیف در جدولی که در سال ۱۸۶۹ تنظیم کرده بودمس و نقره وطلا را مانند فلزی قلیایی در ستون نخست جا داده بود اما کمی بعد عناصر این ستون را به دو گروه اصلی و فرعی تقسیم کرد.سپس دوره های نخست و دوم و سوم هر یک شامل یک سطر و هر یک از دوره های چهارم به بعد شامل دو سطر شده وبه ترتیب از دوره های چهارم به بعد دو خانه اول وشش خانه اخر از سطر دوم مربوط به
عناصر اصلی ان دوره و هشت خانه باقی مانده ی سطر اول و دو خانه اول سطر دوم مربوط به عناصر فرعی بود
ساخت واحد مسکونی هشتم:مندلیف با توجه به این که عناصراهن وکبالت ونیکل وروتینیم ورودیم وپالادیم واسمیم وایریدیم وپلاتینخواص نسبتا با یکدیگر دارند این عناصر را در سه ردیف سه تایی و در ستون جداگانه ای جای دادو به جدول پیشین خود گروه هشتم ا هم افزود
در ان زمان گازهای نجیب شناخته نشده بوداز این رودر متن جدول اصلی مندلیف جایی برای این عناصر پیش بینی نشد. پس از ان رامسی و رایله در سال ۱۸۹۴ گاز ارگون را کشف کردند و تا سا ل ۱۹۰۸ م گازهای نجیب دیگرکشف شد و ظرفیت شیمیایی انها ۰ در نظر گرفته شدو به گازهای بی اثر شهرت یافتند

[Sara12]

آاسانسور مندلیف به سوی آسمان شیمی :
جدول مندلیف در تنظیم و پایدار کردن جرم اتمی بسیاری از موارد مندلیف نادرست بودن جرم اتمی برخی از عناصر را ثابت و برخی دیگر را درست کرد .جدول تناوبی نه تنها به کشف عنصرهای ناشناخته کمک کرد بلکه در گسترش و کامل کردن نظریه ی اتمی نقش بزرگی بر عهده داشت و سبب اسان شدن بررسی عناصر و ترکیب های آنها شد.
مجتمع نیمه تمام:
جدول تناوبی با نارسایی هایی همراه بود که عبارتند از :
۱-جای هیدروژن در جدول بطور دقیق مشخص نبود .گاهی ان را بالا ی گروه فلزهای قلیایی و گاهی بالای گروه های گروه هالوژن ها جا میداد.
۲-در نیکل و کبالت که جرم اتمی نزدیک به هم دارند خواص شیمیایی متفاوت است و با پایه قانون تناوبی ناسازگاری دارد.
۳-کبالت را پیش از نیکل و همچنین تلور را پیش از ید جای داد که با ترتیب صعودی جرم اتمی هم خوانی نداشت .با پیش رفت پژوهش ها و با کشف پرتوایکس و عنصرهاو بررسی دقیق طیف انها عدد اتمی کشف و اشکار شد و عناصر بر حسب افزایش عدد اتمی مرتب و
نار سایی های جزیی موجود در جدول مندلیف از بین رفت .زیرا تغییرات خواص عناصر نسبت به عدد اتمی از نظم بیشتری برخوردارست تا جرم اتمی انها .
۴سال پس از نشر جدول مندلیف بوابو در ات به روش طیف نگاری اکا الومینیوم را کشف کرد و گالیم نامید و ۴ سال بعد نیلسون اکا بور را کشف کرد و اسکاندیم نامید و هفت سال بعد ونیکلر هم اکا سیلسیم را از راه تجربه طیفی کشف کرد و ان را ژرمانیم نامید.
تغییرات خواص عناصر در دوره ها و گروههای جدول:
۱-تغییرات شعاع اتمی :در هر گروه با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی افزایش می یابد ودر هر دوره با افزایش عدد اتمی شعاع اتمی به تدریج کوچکتر می گردد.
۲-تغییرات شعاع یونی :شعاع یون کاتیون هر فلز از شعاع اتمی ان کوچکتر و شعاع هر نا فلز از شعاع اتمی ان بزرگتر است.به طور کلی تغییرهای شعاع یونی همان روند تغییرات شعاع اتمی است.
۳-تغییرات انرژی یونش: در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی یونش افزایش
می یابد و در هر گروه با افزایش لایه های الکترونی انرژی یونش کاهش می یابد.
۴-تغییرات الکترون خواهی :در هر دوره با افزایش عدد اتمی انرژی الکترونخواهی افزایش می یابدودر هر گروه با افزایش عدد اتمی اصولا انرژی الکترون خواهی از بالا به پایین کم می شود .
۵-تغییرات الکترونگاتیوی:در هر دوره به علت افزایش نسبتا زیا د شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر کم میشود و در هر دوره به علت کاهش شعاع اتمی الکترونگاتیوی عناصر افزایش می یابد .
۶-تغییرتعدادالکترونهای لایه ظرفیتوعدد اکسایش:در هر دوره از عنصری به عنصر دیگریک واحد به تعداد الکترون ها ی ظرفیت افزوده میشود و تعداد این الکترونها و عدد اکسایش در عنصرهای هر گروه با هم برابرند.
۷-تغییرات پتانسیل الکترودی :در ازای هردوره با افزایش عدد اتمی توانایی کاهندگی عنصرها کاهش می یابد و توانایی اکسیدکنندگی انها افزایش می یابد .از این روفلزهایی که در سمت چپ دوره ها جای دارندخاصیت کاهندگی ونا فلزهایی که در سمت راست دوره ها جای دارندتوانایی اکسید کنندگی دارند.در موردعناصر یک گروه توانایی اکسید –کنندگی با افزایش عدد اتمی وپتانسیل کاهش می یابد.
۸-تغییرات توانایی بازی هیدروکسید:توانایی بازی هیدروکسیدعناصر در گروهها ازبالا به پایین افزایش می یابد اما در دوره از سمت چپ به راست رو به کاهش است.
۹-تغییرات دما وذوب یا جو ش:در هر دوره دمای ذوب و جوش تا اندازه ای به طورتناوبی تغییر می کند ولی این روندمنظم نیست و در موردعناصرگروهها نیز روندواحدی وجود ندارد.

[Sara12]

كروژن چيست ؟




کروژنها مواد آلی رسوبی شکننده‌ای هستند که در حلالهای مواد آلی غیرمحلول هستند و دارای ساختمان پلیمری می‌باشند. مواد آلی شکننده‌ای که در حلالهای آلی محلول باشند، بیتومن نامیده می‌شوند. ولی کروژنها را می‌توان توسط اسیدهایی مانند hcl و hf از سنگهای رسوبی باز پس گرفت. همچنین ممکن است توسط روش دانسیته و استفاده از مایعات سنگین بتوان کروژن را جد اساخت. چون کروژن نسبت به کانیهای دیگر سبک بوده و وزن مخصوص کمتری دارد.

روشهای مطالعه کروژن
تمرکز کروژن بوجود آمده را می‌توان با میکروسکوپهای با نور عبوری یا انعکاسی مورد بررسی قرار داد و هویت بیولوژیکی و منشا و نحوه بوجود آمدن اولیه آنها را مطالعه نمود. همچنین با استفاده از میکروسکوپهای با نور ماورای بنفش و مشاهده کردن رنگهای فلورسانس ، اجزا اصلی تشکیل دهنده کروژنها را مشخص ساخت و از اسپکتروسکوپهای مادون قرمز نیز جهت بررسی ترکیب شیمیایی و ساختمانی کروژنها کمک گرفت.

تجزیه کروژن
مولکولهای بزرگ و پیچیده کروژن به سختی قابل تجزیه بوده ولی در اثرحرارت دادن در اتمسفر به ذرات کوچکتری شکسته می‌شوند که بعدا آنها را می‌توان توسط دستگاههای کروماتوگرافی گازی و اسپکترومترهای جرمی تجزیه نمود.
تغییرشکل کروژنهای مدفون در اثر افزایش حرارت تبدیل کروژنها به نفت و گاز فرایندی است که به درجه حرارت بالایی نیازمند است. برای شروع تبدیل مواد حیوانی و گیاهی آلی به هیدروکربنها درزیرفشار 1-2 کیلومتر رسوب ، حرارتی درحدود 70-50 درجه سانتیگراد لازم است. درجه حرارت نهایی برای این تبدیل که بلوغ یا مچوراسیون نامیده می‌شود. حتی به بیش از 150 درجه سانتیگراد می‌رسد. لازم به ذکر است که در نواحی با گرادیان زمین گرمایی بیشتر ، به عنوان مثال نواحی با جریان حرارتی بالا ، امکان دارد مواد آلی درعمق کمتری به درجه بلوغ (مچوریتی) برسند.

تاثیر فشار بر ساختمان کروژنها
با افزایش حرارت در اثر افزایش بار رسوبی فوقانی عاملهای باندی c- c مولکولهای آلی موجود در کروژن شکسته می‌شوند و گاز نیز در این مرحله تشکیل می‌شود. بنابراین با بالا رفتن حرارت همگام با افزایش فشار ، باندهای c- c بیشتری در کروژن و مولکولهای هیدروکربنی که قبلا تشکیل شده بودند، شکسته می‌شود. این شکستگی راهنمایی برای تشکیل هیدروکربنهای سبک تر ، از زنجیره‌های هیدروکربنی طویل و از کروژن است. جدا شدن متان و دیگر هیدروکربنها سبب می‌شود که کروژن باقیمانده نسبتا از کربن غنی شود. زیرا در آغاز ، کروژنهای تیپ 1و 2 نسبت h/c برابر 1.7 و 1.3 دارند.

دیاژنز کروژن
شروع دیاژنز با درجه حرارت 70-60 صورت می‌گیرد و ازدیاد درجه حرارت تا زمانی که نسبت h/c =0.6 و نسبت o/c =0.1 باشد تا حدود 150 درجه سانتیگراد ادامه می‌یابد. در درجه حرارتهای بیشتر تمام زنجیره‌های هیدروکربنی طویل تقریبا شکسته می‌شوند و بنابراین باقیمانده آن بطور کلی تنها از گاز متان (گازخشک) می‌باشد و ترکیب کروژن تدریجا به سمت کربن خالص میل خواهدکرد. ( h/c=0 )

محاسبه مچوریتی
محاسبه مچوریتی (به بلوغ رسیدن) سنگ مادر برای پیشگویی اینکه چه سنگهای مادری برای تولید نفت بقدر کافی رسیده هستند و همچنین جهت محاسبه کامپیوتری و طرح ریزی بکار می‌رود که اینها یک قسمت مهم از آنالیز حوضه برای اکتشافات نفت می‌باشند و مهمترین بهره از این محاسبات تعیین تاریخچه فرونشینی است که از ثبت چینه شناسی و تخمین گرادیان زمین گرمایی مشتق می‌شود. بنابراین تاریخچه فرونشینی تابعی از زمان زمین شناسی می‌باشد.

انواع کروژن
بطور کلی سه نوع کروژن قابل تشخیص است. وجه تمایز این سه نوع کروژن به نوع ماده آلی تشکیل دهنده و ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.

کروژن نوع اول :
این نوع کروژن دارای منشا جلبکی بوده و نسبت هیدروژن به کربن موجود در آن از سایر کروژنها بیشتر می‌باشد ( نسبت هیدروژن به کربن حدود 1.2 تا 1.7 است ).
کروژن نوع دوم :
کروژن نوع دوم یا لیپتینیک‌ها نوع حد واسط کروژن محسوب می‌شود. نسبیت هیدروژن به کربن نوع دوم ، بیش از 1 می‌باشد. قطعات سر شده جلبکی و مواد مشتق شده از فیتو پلانکتونها و زئوپلانکتونها متشکلین اصلی (کروژن ساپروپل) کروژن نوع دوم است.
کروژن نوع سوم :
کروژن نوع سوم یا هومیک دارای نسبت هیدروژن به کربن کمتر از 84 % می‌باشد. کروژن نوع سوم از لیگنیت و قطعات چوبی گیاهان که در خشکی تولید می‌شود به وجود می‌آید.

مراحل تشکیل کروژن
مواد آلی راسب شده در حوضه‌های رسوبی با گذشت زمان در لابه‌لای رسوبات دفن می‌شود. ازدیاد عمق دفن‌شدگی با افزایش فشار و دمای محیط ارتباط مستقیم دارد. تی‌سوت ( 1977) تحولات مواد آلی در مقابل افزایش عمق را تحت سه مرحله به شرح زیر تشریح می‌کند :

مرحله دیاژنز
تحولات مواد آلی در مرحله دیاژنز در بخشهای کم عمق‌تر زیر زمین و تحت دما و فشار متعارف انجام می‌شود. این تحولات شامل تخریب بیولوژیکی توسط باکتریها و فعل و انفعالات غیر حیاتی می‌باشد. متان ، دی‌اکسید کربن و آب از ماده آلی جدا شده و مابقی به صورت ترکیب پیچیده هیدروکربوری تحت عنوان کروژن باقی می‌ماند. در مرحله دیاژنز محتویات اکسیژن ماده آلی کاسته می‌شود ولی نسبت هیدروژن به کربن ماده‌ آلی کم و بیش بدون تغییر باقی می‌ماند.
تاثیر مرحله دیاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در اوائل مرحله دیاژنز مقداری از مواد جامد از قبیل خرده فسیلها و یا کانیهای کوارتز و کربنات کلسیم و … ، ابتدا حل شده بعدا از آب روزنه‌ای اشباع گشته ، سپس به همراه سولفورهای آهن - سرب و روی و مس و غیره دوباره رسوب می‌کنند. در این مرحله مواد آلی نیز به سوی تعادل می‌روند. یعنی اول در اثر فعالیت باکتریها مواد آلی متلاشی شده و بعدا همزمان با سخت شدن رسوبات (سنگ شدگی) این مواد نیز پلیمریزه شده و مولکولهای بزرگتری را تشکیل داده سپس به تعادل می‌رسند که در این حالت تعادل آنها را کروژن می‌نامند.
مرحله کاتاژنز
تحولات مواد آلی در مرحله کاتاژنز در عمق بیشتر تحت دمای زیادتر صورت می‌گیرد. جدایش مواد نفتی از کروژن در مرحله کاتتاژنز به وقوع می‌پیوندد. در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن مشتق می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن ماده آلی کاهش یافته ولی در مقدار اکسیژن به کربن تغییر عمده‌ای صورت نمی‌گیرد.
تاثیر مرحله کاتاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها : در این مرحله مواد آلی تغییرات زیادی پیدا می‌کنند و حین تغییر وضع مداوم مولکولی در کروژنها در ابتدا نفتهای سنگین ، بعدا نفتهای سبک و در آخر گازهای مرطوب تولید می‌شوند. در آخر مرحله کاتاژنز تقریبا تمامی شاخه‌های زنجیری هیدروکربنها از مولکول کروژن جدا شده و مواد آلی باقیمانده در مقایسه با زغال سنگها از نظر درجه بلوغ ، شبیه به آنتراسیت بوده و ضریب انعکاسی بیش از 2% دارند.
مرحله متاژنز
تحولات ماده آلی در مرحله متاژنز تحت دما و فشار بالاتر نسبت به مراحل قبلی انجام می‌شود. بقایای هیدروکربن بخصوص متان از ماده آلی جدا می‌شود. نسبت هیدروژن به کربن کاهش یافته ، به نحوی که در نهایت کربن به صورت گرافیت باقی خواهد ماند. تخلخل و تراوایی سنگ در این مرحله به حد قابل چشم پوشی می‌رسد.
تاثیر مرحله متاژنز در بوجود آمدن هیدروکربنها :
در مرحله متاژنز و متامورنیسم رسوبات در عمق بیشتر و تحت تاثیر حرارت و فشار بیش از حد قرار دارند. در این مرحله کانیهای رسی ، آب خودشان را از دست داده و در نتیجه تبلور مجدد در بافت اصلی سنگ تغییرات بوجود می‌آید. در این مرحله کروژن باقی مانده (موادآلی باقی مانده) تبدیل به متان و کربن باقیمانده می‌شود. این مواد را می‌توان قابل قیاس با تبدیل زغال سنگ به آنتراسیت دانست که ضریب انعکاسشان تا 4% می‌رسد. بالاخره در آخراین مرحله باقیمانده مواد آلی که به صورت کربن باقی مانده در آمده بود، تبدیل به گرافیت می‌شود.

رسیدگی کروژن
نفت و گاز در مرحله کاتاژنز از کروژن نیمه رسیده مشتق می‌شوند. اشتقاق هیدروکربور از کروژن نارس امکان پذیر نیست. به دنبال رسیدگی کروژن در ابتدا نفت و سپس گاز طبیعی از کروژن جدا می‌شود. هنگامی که کروژن کاملا برسد دیگر نفت و گازی از آن به وجود نمی‌آید. رسیدگی کروژن به دما ، زمان و احتمالا فشار بستگی دارد.
تولید عمده نفت از کروژن در دمای 60 تا 120 درجه سانتیگراد صورت می‌گیرد. تولید عمده گاز از کروژن در دمای 120 تا 225 درجه سانتیگراد است. کروژن در دمای بالاتر از 230 درجه سانتیگراد کلیه مواد هیدروکربوری خود را از دست می‌دهد و تنها به صورت گرافیت باقی می‌ماند.

[Sara12]

مخازن نفتي

در زمین شناسی نفت یکی از تخصصهای مهم که توسط زمین شناسان و مهندسین حفاری بسیاری مورد توجه قرار گرفته است، نحوه استخراج نفت از چاه می‌باشد
. که در این رابطه ابتدا انرژی طبیعی موجود در مخزن را نسبتا به نوع سنگ ذخیره (ماسه‌ای - کربناتی) مشخص می‌نمایند و سپس نسبت به برداشت کامل از چاه با بکار بردن روشهای پر هزینه و نیز تزریق بخار یا گاز نظر می‌دهند.

انرژی موجود در مخازن
در غالب مخازن نفت و گاز موجود در مخازن ، تحت فشار بخصوص آن مخزن قرار دارند. یعنی وقتی که چاهی در یک مخزن نفتی حفر می‌شود در نتیجه فشار موجود در چاه ، نفت بالای چاه و حتی تا سطح زمین نیز می‌تواند بالا بیاید که به اینگونه مخازن در اصطلاح مخازن خود تولید می‌گویند.

فشار مخازن نفتی
آب و نفت از نظر حجمی یک ضریب بالنسبه پایینی با همدیگر دارند، بدین جهت هنگام استخراج نفت ، فشار چاه به سرعت پایین می‌آید و هر قدر مخزن کوچکتر باشد این افت فشار سریعتر صورت می‌گیرد و از این افت فشار می‌توانیم اطلاعات هم در مورد اندازه مخزن و ارتباط داخلی آن در طول بهره برداری تهیه نماییم.

گاز جهنده
در این رابطه چون گاز نسبت به نفت قدرت گسترش زیادی دارد در نتیجه کاهش فشار مخزن ممکن است گاز مایع را به حالت گازی شکل در آورد و گاز حل شده در نفت از حالت محلول خارج می‌شود. لذا حجم قسمت گاز افزایش می‌یابد و این حالت به نگهداری و تنظیم فشار چاه در موقع استخراج به مدت طولانی کمک می‌کند به این گاز اصطلاحا گاز جهنده می‌گویند.

سفره تحت فشار
فشار آب را در مخازن بزرگ بیشتر نگهداری می‌کنند، چون حجم بزرگتری دارند و آب در بهترین وضعیت حالتی است که در مخزن تحت فشار باشد که به آن اصطلاحا سفره تحت فشار می‌گویند.

آبهای جهنده
در طول بهره برداری از مخازن نفتی فشار ثابتی خواهیم داشت. زیرا آبهای جدید جای نفت استخراج شده را گرفته و این فشار را تأمین می‌کنند که به آنها در اصطلاح آبهای جهنده می‌گویند. از وجود آب جهنده برای خنثی کردن افت فشار در مخازن نفتی استفاده می‌کنند و در صورت کمبود آن از طریق چاههای تزریقی ویژه آب یا گاز به داخل مخازن تزریق می‌کنند و اگر هیچگونه انرژی جهت تولید فشار در مخزن نفتی موجود نباشد در آنصورت باید نفت به بیرون پمپاژ شود.

نفوذپذیری در مخازن نفتی
اگر چند نوع فاز گازی یا مایع در سنگهای ذخیره وجود داشته باشد، بطوری که قبلا شرح داده شد، نفوذ پذیری از اندازه خلل و فرج و تخلخل تبعیت نخواهد کرد بلکه به میزان ارتباط سایر فازها نیز بستگی خواهد داشت. نفوذ پذیری مؤثر در واقع نفوذ پذیری یک فاز در ارتباط با سایر فازها را برای ما نشان می‌دهد. مثلا اگر در خلل و فرج 40 درصد آب و 60 درصد نفت موجود باشد در آنصورت نفوذ پذیری نفت کمتر از زمانی خواهد بود که تمامی خلل و فرج از نفت پر شود، یعنی 100 درصد اشباع از نفت باشد.

ارتباط بین آب و نفت استخراجی از مخازن
اگر در یک مخزن نفتی کمتر از 40 تا 50 درصد آب باشد (یعنی درجه اشباع شدگی نفت بین 50 تا 60 درصد باشد) در آنصورت از مخزن تنها نفت استخراج می‌گردد. اگر درصد اشباع آب بین 45 تا 85 درصد باشد در آن صورت نفت و آب استخراج می‌شوند. و اگر درصد اشباع آب بین 85 تا 100 درصد باشد در آنصورت فقط از مخزن آب استخراج می‌گردد.

دلیل این حالتها
چون آب سطح کانیها را خیلی راحتتر از نفت خیس می‌کند، بطوری که ممکن است بیشتر از 30 الی 40 درصد آب در اطراف دانه‌های کانیها موجود باشد و وقتی که مقدار آن بین 40 الی 50 درصد و یا بیشتر برسد در آنصورت نمی‌توانیم به مدت طولانی فاز پیوسته نفت را داشته باشیم و قطرات نفت همراه با آب می‌توانند جریان پیدا کنند و اگر مقدار نفت کم باشد در اینصورت نفت بصورت قطرات کوچک در خلل و فرج سنگ ذخیره باقی خواهد ماند و آب از کنار آن عبور خواهد نمود.

سنگهای ذخیره کربناتی
از سنگهای ذخیره نفت و گاز از نوع کربناتی تا زمانی که درجه اشباع نفتی بین 30 الی 40 درصد و بیشتر باشد چون چسبندگی گاز کمتر است و خیلی راحت از کنار آب عبور می‌کنند، لذا می‌توان فقط گاز استخراج نمود. و در درجه بالاتری از اشباع شدگی ، گاز همراه نفت جریان یافته و در درجه اشباع نفتی حدود 55 درصد ، نفت و گاز نفوذ پذیری مشابهی خواهند داشت.

[Sara12]

منشا تشکيل نفت

قبلا در مورد منشا نفت دو نظریه ارائه می‌شد:
تشکیل نفت از منشا آلی و از منشا غیر آلی. دلایل ارائه شده در مورد منشا غیر آلی ( معدنی) نفت بسیار ضعیف بوده و امروزه باطل شناخته می‌شود. همه محققین این عقیده را دارند که کانسارهای بیتومن‌های طبیعی از عناصر آلی و در داخل تشکیلات رسوبی بوجود می‌آیند. البته تشکیل متان به صورت معدنی که در فضا و در چندین سیاره دیگر یافت می‌شود استثنایی در این مورد است. معمولا متان معدنی نمی‌تواند تشکیل ذخایر عمده گازی را بدهد.

حمل و ته نشست مواد آلی در دریا
وقتی که نفت از مواد آلی مشتق شد مهم فهمیدن چگونگی ته نشست آن مواد در داخل رسوبات دریایی است. در هر سال حدود 5.110 تن مواد آلی در اقیانوسهای جهان تولید می‌شوند که اکثریت آنها در داخل رسوبات دریایی مدفون می‌شوند. مواد حاصل از فرسایش سنگها در خشکی به داخل اقیانوسها حمل می‌شوند و در مناطق ساحلی خصوصا در دلتاهای رودخانه‌ای بیشتر از سایر جاها رسوب می‌کنند. همچنین مقدار مشابهی از مواد گیاهی حاصل از خشکی نیز در داخل اقیانوسها انباشته می‌شوند.

فیتوپلانکتونها
بیشتر فرآوردهای بیولوژیکی تا اعماق 50 - 30 متری اقیانوسها وجود دارند و تمامی رویش فیتوپلانکتونها در اعماقی که نور خورشید جهت انجام فرآیند فتوسنتز به آنجا می‌رسد، صورت می‌گیرد (اعماق 150 - 100 متری). فیتوپلانکتونها تولید کننده‌های مواد غذایی برای سایر موجودات اقیانوس هستند. زئوپلانکتونها از فیتوپلانکتونها تغذیه کرده بنابراین ازدیاد تنها در جاهایی صورت می‌گیرد که تولیدات فیتوپلانکتونی زیاد باشد موجوداتی که می‌میرند، به اعماق دریا فرو می‌روند و ممکن است در اثر پوسیده شدن آزاد شدن مواد مغذی گردند که این چرخه ، در اعماق زیاد صورت می‌گیرد.

آب
در نواحی قطبی خصوصا در جاهای سرد ، آبهای با دانسیته زیاد به اعماق فرو رفته و به سمت عرضهای جغرافیایی پایین جاری می‌شوند. در نواحی با بادهای خشکی غالب ، به عنوان مثال در کرانه‌های غربی قاره‌ها چاه‌های آرتزین قوی وجود دارند که حاوی آب غنی از مواد مغذی به مانند اعماق اقیانوس‌ها هستند که این امر تهیه مواد اساسی خصوصا تولید مواد اولیه آلی با درصد بالا را موجب می‌شوند. بهترین مثال در این مورد ساحل غربی آمریکای جنوبی می‌باشد.

انرژی نفت
انرژی موجود در نفت که ما امروزه از آن استفاده می‌کنیم قبلا به صورت انرژی خورشیدی ذخیره شده بود. در عمل فتوسنتز دی‌اکسید کربن و آب با انرژی کم به هیدرات کربن با انرژی زیاد تبدیل می‌گردد (مانند گلوکز)
CO2 + H2O → CH2O + O2
که در این رابطه CH2O هیدرات کربن مانند گلوکز است. این انرژی می‌تواند مستقیما توسط موجودات برای عمل تنفس استفاده شود که در اثر فرآیند معکوس ، هیدراتهای کربن مجددا به دی‌اکسید کربن و آب شکسته می‌شوند که اکسیداسیون 100 گرم گلوکز 375 کیلوکالری انرژی آزاد می‌کند.

فتوسنتز و ذخیره انرژی در مواد آلی
مقداری از انرژی انباشته شده در گیاهان در طول عمل فتوسنتز در اثر تنفس تلف می‌شوند و هر یک از تولیدات هیدرات کربن که در سوختن استفاده نمی‌شود، می‌تواند بصورت گلوکز یا سلولز در دیواره سلولی ذخیره شود. فتوسنتز همچنین منبع بیوشیمیایی برای سنتز لیپدو پروتئین است.
نیتروژن و فسفر و بسیاری از عناصر واسطه برای تشکیل مواد آلی (پروتوپلاسم) در زندگی موجودات ضروری می‌باشد و کمبود این مواد در دریا باعث مرگ تعداد بسیاری زیادی از جانداران می‌شود که این عمل به صورت انعکاسی و زنجیره‌ای توسط SH2 مسموم کننده حاصل از اجساد جانداران مرده محیط انجام پذیرد. باید گفت که پروتئینها ملکولهای پیچیده بزرگی هستند که از آمینو اسیدهای متراکم ساخته شده‌اند.
مانند گلیسین به فرمول : CH2NH2COOH
مواد زنده
اجزای آلی
هیدراتهای کربن
نور خورشید
پروتوپلاسم
پروتئین
سلولز
زئوپلانکتون
لیپید
گلوکز
مواد مغذی
نشاسته
فسفر
نیتروژن و مهمترین مواد آلی تشکیل دهنده نفت جلبکهای پلانکتونیک (پلانکتونی) ، مهمترین شرکت کننده‌هایی از مواد آلی هستند که در تشکیل نفت دخالت دارند، در این میان دیاتومه‌ها مهمترین آنها می‌باشند چون دارای اسکلت سیلیسی بوده و بخش آلی آنها شامل تقریبا 31 درصد هیدرات کربن و 48 - 24 درصد پروتئین و 15 - 2 در لیپید است.
همچنین دینوفلاگلاتها Dinoflagellaies ، ترکیب مشابه‌ای با اینها دارند.

زئوپلانکتونها Zeoplanciones
زئوپلانکتونها مواد آلی غنی از لیپید را می‌سازند و مشتق شده‌اند از :
رادیولارها (Radiolarites ) :

با پوسته سیلیسی ، بخش وسیع ، بخصوص در آبهای نواحی گرمسیر.
فرامینیفرها (Foraminiferes) :

با پوسته کربنات کلسیم‌دار مانند (گلوبیژرین).
پتروپودها (Detropodes) :

دارای عضو پا مانند هستند که به صورت زائده نرم آویزان است و حاوی پوسته کربناتی هستند.
در زنجیره غذایی این زئوپلانکتونها ، توسط سخت پوستان خورده می‌شوند که آنها نیز به نوبه خود توسط ماهیها خورده می‌شوند. در زنجیره غذایی طبیعی هر بند را یک سطح تروپیک می‌نامند و هر بند در طول کاهش زنجیره تراکم زیستی ضریبی از 10 دارد.
دلتاها و تشکیل نفت
در مردابهای ساحلی خصوصا دلتاها ، تولیدات زیاد مواد آلی سبب رویش و شکل گرفتن گیاهان و درختان می‌شود که در بقایای این گیاهان بزرگ امکان دارد تورب تشکیل شده و با قرار گرفتن در عمق بیشتر و دگرگون شدن به لیگنیت و زغالهای بیتومینوز تبدیل گردد که چنین ته نشستهایی یک منبع ذخیره نفت و گاز نیز می‌باشند. همچنین مواد گیاهی شامل چوب که به صورت شناور در رودخانه‌ها حمل می‌شوند در محیطهای دلتایی نزدیک سواحل پس از کاسته شدن سرعت آب ته نشین شده و به ته آب فرو می‌روند.

اسید هومیک C2OHOO6
فرآورده‌های آب رودخانه حاوی مواد غذایی معدنی و همچنین شامل مقدار قابل ملاحضه‌ای مواد آلی می باشند که از این مواد مخصوصا اسید هومیک و مواد مشابهی که در اثر تجزیه مواد گیاهی حاصل می‌شوند می‌توان نام برد. اسید هومیک به صورت ضعیف در آب حل می‌شود و نقش قابل ملاحظه‌ای را در بوجود آوردن منابع هیدروکربنی عهده‌دار است.

[Sara12]

نفتگير دياپيري






نفتگیرهای دیاپیری حاصل نفوذ صعودی رسوبات با وزن مخصوص کمتر به درون لایه‌های بالاتر می‌باشد. اکثر نفتگیرهای دیاپیری به واسطه نفوذ نمک به درون لایه‌های بالاتر بوجود آمده است. مواد رسی تحت فشار نیز ممکن است به سمت بالا صعود کنند. وزن مخصوص نمک 2.03 گرم بر سانتیمتر مکعب می‌باشد. رسها و ماسه‌های تازه دفن شده دارای وزن مخصوص کمتر از نمک بوده که با افزایش عمق دفن شدگی متراکم می‌شود قطعه‌های بین دانه‌ای آن کاهش یافته و در نهایت به وزن مخصوص آن افزوده می‌شود.
وزن مخصوص رسوبات تازه دفن شده در عمق 800 تا 1200 متری از نمک بیشتر است. نمک در این مرحله سعی دارد به طرف لایه‌های بالایی حرکت کند. حرکت صعود کننده نمک ممکن است با فعالیت تکتونیکی همراه شود. صعود نمک به بالا ممکن است سبب خم شدگی لایه‌های فوقانی شده و یا کاملا لایه‌های بالایی را بشکافد. نمک بعضی مواقع به سطح زمین رسیده و در نواحی خشک سبب تشکیل گنبد نمکی می‌شود.

تاثیرهای ناشی از حرکت صعود کننده نمک به صورت گوناگون از قبیل برگشتگی لایه‌های کناری و مجاور توده نمک ، گسل خوردگی ، ایجاد بلوکهای مثلثی و تکرار این مورد در بالها و در بخش فوقانی توده نمک بوده که در نهایت سبب تشکیل مخازن نفت می‌شود. نفتگیرها ممکن است قطع قطع و یا تکرار شده و حداکثر تا 10 نفتگیر در مجاورت توده نمک تشکیل شود.
ساختمانهای گنبد سنگی
رسوبات تبخیری غالبا در حوزه‌های بسته ، گرم و در نواحی که مقدار تبخیر به مراتب از جایگزینی آب ورودی بیشتر باشد، تشکیل می‌شود. رسوبات تبخیری در بسیاری نقاط به صورت بین لایه‌ای و چرخه‌ای همراه سنگهای آهکی ، فسیلهای قرمز و سبز نیز یافت شده‌اند. هالیت ، ایندریت و ژیپس تشکیل دهندگان اصلی رسوبات تبخیری می‌باشند. سن رسوبات تبخیری از انیفراکامبرین به بعد می‌باشد. لایه تبخیری دفن شده ممکن است به صورت ستونهایی با ابعاد مختلف صدها و یا هزاران متر را از زیر زمین به سمت بالا طی کند.
نفوذ توده های نمکی تغییر شکل، تغییر شیب. گسل خوردگی، چین خوردگی، واریختگی و غیره لایه‌ها را سبب شده و این امر در تشکیل گروهی از مخازن نفتی نقش بسزایی داشته است. حرکت رو به بالای سنگ منشا ناشی از دیاپیرسیم می‌توانند تا آن حد رسوبات را بالا آورد که رسوبات مذکور در معرض تخریب و فرسایش فیزیکی قرار گیرند. حرکت بالاآورنده سنگهای منشا توسط گنبدهای نمکی نیز سبب نازک شدگی آن سنگها شد. که ممکن است با کاهش پتانسیل گاززایی و یا نفت خیزی آنها همراه شود. علاوه بر این ، حرکت روبه بالا سبب کاهش عمق دفن شدگی رسوبات نیز می‌شود.

پوش سنگ گنبدهای نمکی
پوش سنگ متشکل از ایندریت ، ژیپس ، آهک ، دولومیت و گاهی سولفور می‌باشد. ایندرت بخش اصلی پوش سنگ را شامل شده و بطور مستقیم بر روی توده اصلی قرار می‌گیرد. بر روی ایندریت محدوده مختلط از ژیپس و ایندریت قرار داشته و ممکن است مقداری کلسیت نیز در روی محدود حد واسط متمرکز شود. ضخامت متوسط پوش سنگ حدود 100 الی 130 متر است.
امروزه نظر بر این است ایندریت و آهک در واقع مواد غیر محلول و همراه نمک بوده که به تدریج با بالا آمدن نمک بر سطح آن متمرکز می شود. گاهی پوش سنگ به طرف به نحوی آویزان می شود. آویزان شدگی پوش سنگ به عواملی نظیر تغییر محور نمک در حین رشد ، افزایش وزن پوش سنگ ، فشار صعود کننده تحت نمک و گرایش آن به کنار توده نفوذی و انحلال توسط چرخش آب سنت داده می‌شود.

منشا گنبدهای نمکی
تئوری منشا ولکانیگی برای گنبدهای نمکی بر اساس این تئوری نمک حاصل جدایش رسوب از گازهای توده‌های نفوذی آذرین عمیقتر بوده که ، پس از این جدایش ، حرکت صعود کننده خود را آغاز کرده است. این نظریه بعدها رد شد. زیرا هیچگونه آثار نفوذی ماگما در زیر توده نفوذی نمک مشاهده نشد.

نظریه نمک حاصل از آبهای زیرزمینی
نمک حاصل رسوب از آب زیرزمینی به خصوص در کنار ، گسلها بوده و نفوذ توده نمک حاصل رشد بلورهای نمک آب زیرزمینی است. این نظریه هم به دلیل عدم توانایی آبهای زیرزمینی در تامین مقدار نمک مورد نیاز بی‌اعتبار شد.

تئوری جریان مواد پلاستیکی
امروزه نظر بر این است که نفوذ توده نمک بر اساس تئوری جریان مواد پلاستیکی ارائه شده توسط نتلتون استوار می‌باشد. بر اساس این تئوری ، نمک و رسوبات هر دو حالت مایع بسیار غلیظ با خاصیت حرکت مواد پلاستیکی را دارا هستند. وزن مخصوص نمک حدود 2.02 بوده و متر آن با افزایش عمق تغییری پیدا نمی‌کند. در اعماق زیاد با خاصیت پلاستیکی و وزن مخصوص کمتر از رسوبات هم عرض خود به حالت بحرانی رسیده و تحت تاثیر عواملی به شرح زیر از حالت بحرانی خارج شده و شروع به صعود به نواحی کم فشارتر می کند:

ترکیب ، مشخصات ، ضخامت و ارتباط چینه‌ای سازند اصلی نمک
دمای تشکیل نمک که بطور متوسط به ازای هر 100 متر عمق ، 3 درجه سانتیگراد افزوده می‌شود.
فشار وارده بر نمک که به ازای هر فوت یک پوند بر اینچ افزوده می‌شود. آب محتوای نمک و سنگهای مجاور که تاثیر شدیدی بر حالت بحرانی نمک از حالت سکون به حرکت را دارا می‌باشد.
تجمع نفت در نفتگیرهای گنبدهای نمکی تجمع نفت در پوش سنگ ، لایه‌های ماسه‌ای چین خورده فوقانی ، لایه‌های ماسه‌ای مجاور موثر از بالا آمدگی نمک و داری شیب زیاد و حاصل گسل صورت می‌گیرد. اینگونه مخازن بطور کلی دارای وسعت کم و کوچک بوده ولی می‌تواند دارای ستون نفت زیاد باشد. دستیابی به این مخازن مستلزم حفاری دقیق و نشانه روی صحیح به خصوص در نواحی آویزان شده می‌باشد. فشار در مقایسه با عمق گاهی غیر عادی و بسیار زیاد است. نفوذ گاز به درون لایه‌های مجاور به خصوص در سازنده‌‌های کم عمقتر حاوی نفت سنگین متداول می‌باشد.

[Sara12]

سوخت هيدروژن

امروزه گاز هيدروژن براي استفاده در موتورهاي احتراقي و وسايل نقليه الكتريكي باتري دار مورد بررسي قرار گرفته است
. هيدروژن در دما و فشار طبيعي، يك گاز است و به اين علت، انتقال و ذخيره آن از سوخت هاي مايع ديگر، دشوارتر است. سامانه ‌هايي كه براي ذخيره هيدروژن توسعه يافته‌اند، عبارتند از:

هيدروژن فشرده، هيدروژن مايع و پيوند شيميايي ميان هيدروژن و يك ماده ذخيره (براي مثال، هيدريد فلزات).

با اين كه تاكنون هيچ سامانه حمل و نقل و توزيع مناسبي براي هيدروژن وجود نداشته، اما توانايي توليد اين سوخت از مجموعه متنوعي از منابع و خصوصيت پاك سوز بودن آن، هيدروژن را به سوخت جانشين مناسبي تبديل كرده است.
هيدروژن يکي از ساده‌ترين و سبك‌ترين سوخت هاي گازي است که در فشار اتمسفري و دماي جوي حالت گاز دارد. سوخت هيدروژن همان گاز خالص هيدروژن نيست، بلكه مقدار كمي اكسيژن و ديگر مواد را نيز با خود دارد. منابع توليد سوخت هيدروژن شامل گاز طبيعي ، زغال سنگ ، بنزين و الكل متيليك هستند. فرآيند فتوسنتز در باكتري ها يا جلبك ها و يا شكافتن آب به دو عنصر هيدروژن و اكسيژن به كمك جريان الكتريسيته يا نور مستقيم خورشيد از آب، روش هاي ديگري براي توليد هيدروژن هستند.
در صنعت و آزمايشگاه هاي شيمي، توليد هيدروژن به طور معمول با استفاده از دو روش شدني است: 1- الكتروليز 2- توليد گاز مصنوعي از بازسازي بخار يا اكسيداسيون ناقص. در روش الكتروليز با استفاده از انرژي الكتريكي، مولكول‌هاي آب به هيدروژن و اكسيژن تجزيه مي‌شوند. انرژي الكتريكي را مي‌توان از هر منبع توليد الكتريسيته كه شامل سوخت هاي تجديد پذير نيز مي‌شوند، به دست آورد. وزارت نيروي آمريكا به اين نتيجه رسيده است كه استفاده از روش الكتروليز براي توليد مقادير زياد هيدروژن در آينده مناسب نخواهد بود.
روش ديگر براي توليد گاز مصنوعي، بازسازي بخار گاز طبيعي است. در اين روش، مي‌توان از هيدروكربن‌هاي ديگر نيز به عنوان ذخاير تامين مواد استفاده كرد. براي نمونه، مي‌توان زغال سنگ و ديگر مواد آلي (بيوماس) را به حالت گازي درآورد و آن را در فرآيند بازسازي بخار براي توليد هيدروژن به كار برد. از طرفي چون هيدروکربن هاي فسيلي محدود و رو به اتمام هستند، پس بهتر است ديد خود را به سمت استفاده از منابع تجديد شونده معطوف کنيم.
گاز هيدروژن مي تواند هم از منابع اوليه تجديد پذير و هم از منابع تجديد ناپذير توليد شود. امروزه توليد گاز هيدروژن از منابع تجديد پذير به سرعت مراحل توسعه و رشد خود را مي پيمايد. اين در حالي است که توليد گاز هيدروژن از منابع تجديد ناپذير به ويژه منابع فسيلي به علت محدود بودن اين منابع روز به روز کاهش مي يابد.

گاز هيدروژن در اثر واکنش هاي تخميري ميکروارگانيسم هاي زنده، به ويژه باکتري ها و مخمر ها روي بيوماس، توليد مي شود. بيوماس از منابع اوليه تجديد پذير است که از موادي مانند علوفه، ضايعات گياهان و فضولات حيوانات به دست مي آيد. در روند توليد گاز هيدروژن، باکتري هاي بي هوازي با استفاده از پديده تخمير، مواد آلي و آب را به گاز هيدروژن تبديل مي کنند. براي توليد هيدروژن به وسيله باکتري ها دو نوع تخمير وجود دارد: يک نوع تخمير نوري است که در آن به منبع نور نياز است و نوع ديگر، تخمير در تاريکي است که نيازي به نور ندارد. در اين واکنش ها منابع کربني زيادي استفاده مي شود که همگي از بيوماس تامين مي شوند.

در طبيعت ميکروارگانيسم هاي بي هوازي در غياب اکسيژن و با استفاده از پديده تخمير، گاز هيدروژن توليد مي کنند، ولي مقدار اين گاز از نظر کمي پايين است و از نظر اقتصادي براي مصارف صنعتي و خانگي و ... قابل توجيه نيست؛ از اين رو بايد با استفاده از روش هايي، بازده توليد گاز هيدروژن را افزايش داد. يکي از روش هايي که مي توان بازده توليد گاز هيدروژن را بالا برد، تغييرات ژنتيک در ژنوم اين باکتري ها با استفاده از روش هاي مهندسي ژنتيک و بيوتکنولوژي است. روش ديگر، استفاده از ترکيبي از باکتري هاي هوازي و بي هوازي در کنار هم است. در اين روش چون باکتري هاي بي هوازي در فرآيند تخمير توليد اسيد هاي آلي مي کنند، رفته رفته محيط واکنش اسيدي مي شود و ph پايين مي آيد؛ از اين رو توليد هيدروژن کاهش مي يابد. ولي هنگامي که باکتري هاي هوازي در محيط باشند، از اسيد هاي آلي استفاده و آنها از محيط خارج مي کنند؛ در نتيجه راندمان توليد گاز هيدروژن بالا مي رود.

تحقيق و توسعه

وزارت نيروي آمريكا براي توسعه استفاده از هيدروژن دو برنامه اصلي را دنبال مي‌كند که يکي برنامه هيدروژن وزارت نيرو و ديگري شبكه اطلاعاتي تكنولوژي‌هاي هيدروژن است. هيدروژن، سومين انرژي فراوان بر روي سطح زمين است. همان طور كه به صورت ابتدايي در آب و تركيبات آلي يافت مي شود. هيدروژن از هيدروكربن ها يا آب به دست مي آيد و هنگامي كه به عنوان سوخت مصرف مي شود، يا براي توليد الكتريسيته از آن استفاده مي شود و يا با تركيب مجدد با اكسيژن توليد آب مي كند. از اين رو و با توجه به قابليت بالاي توليد انرژي در اين سوخت اخيراً تلاش هاي زيادي براي جانشين کردن اين سوخت صورت مي گيرد.

مسائل ايمني

هيدروژن از ديدگاه ايمني نيز مطمئن و مطلوب است و براي حمل ونقل ، نگهداري و استفاده، خطرناك تر از سوخت هاي رايج ديگر نيست. به هر صورت مسائل ايمني همچنان به عنوان يكي از اساسي‌ترين مقوله ها در استفاده از انرژي هيدروژن باقي مي ماند.استانداردهاي متداول دنيا امنيت استفاده از آن را با سختگيري در طراحي‌ و انجام آزمايش هاي متعدد فراهم مي آورد. همچنين در حوزة نگهداري و حمل آن، استانداردهاي بسياري براي تمام تجهيزات مرتبط تدوين شده است.

اقتصاد هيدروژن

براي هيدروژن به عنوان يك سوخت، سيستم توزيعي مناسبي وجود ندارد. با اين كه معمولاً انتقال از طريق خط لوله با صرفه‌ترين راه انتقال سوخت‌هاي گازي است، اما در حال حاضر سيستم خط لوله مناسبي موجود نيست. انتقال هيدروژن به طور خاص از طريق مخزن و تانكرهاي گاز صورت مي‌گيرد. استفاده از هيدروژن به عنوان سوخت به يك زير ساختار براي حمل ونقل و نگهداري و با توجه به مسائل ايمني و اقتصادي نياز دارد.
ديدگاه ايجاد يك زير ساختار كه هيدروژن را به عنوان منبع انرژي مورد استفاده قرار مي‌دهد، مفهوم اقتصادي بودن اين طرح را پديد آورده كه بهترين راه جهت ايجاد تقاضاي بيشتر براي توليد و مصرف اين انرژي است، زيرا منابع توليد هيدروژن بسيار ارزان و دردسترس هستند. هيدروژن قابليت بالايي براي توليد انرژي دارد و ميزان آلودگي ناشي از مصرف اين سوخت در محيط زيست بسيار کم است. اين سوخت به عنوان منبعي تجديدپذير، پاک و فراوان تر از سوخت فسيلي مي تواند کاربرد زيادي براي نيروگاه ها و بخش حمل و نقل داشته باشد

[Sara12]

سوخت هاي زيستي

با افزايش قيمت جهانى نفت، در عمل تقاضا براى بازه گسترده اى از انرژى هاى تجديدپذير، از توربين هاى بادى تا ماشين هاى الکل سوز، افزايش يافته است
. اگرچه روي آوردن به سوخت هاى جديد تنها هنگامي نمايان مى شود كه قيمت نفت در بازارهاى جهانى به يكباره اوج مى گيرد، اما جنبش انرژى هاى تجديدپذير به تدريج در حال وارد شدن به مرحله جديدى از پويايى است.

رشد امروزه توليد و مصرف انرژى هاى جانشين نه تنها واكنشى سريع و احساسى به تغيير كوتاه مدت قيمت هاى جهانى سوخت هاى فسيلى است، بلكه افراد با نگاهى سطحي به ميزان ذخاير موجود انرژى و تعدد مسائل زيست محيطى درمي يابند که چاره اى جز روآوردن به اقتصادهاى مبتنى بر انرژى هاى جانشين در شهرها و روستاهاى خود ندارند.
سوخت هاي زيستي نوعي از سوخت ها هستند كه از منابع زيست توده (بيوماس) به دست مي آيند. اين سوخت ها شامل اتانول مايع، متانول، بيوديزل و سوخت هاي ديزل گازي همچون هيدروژن و متان است. تحقيقات روي سوخت هاي زيستي با سه هدف عمده انجام مي شود که عبارتند از:

توليد سوخت هاي زيستي؛ پيدا كردن راه هاي بهره گيري و استفاده از آن و تعيين پراكندگي ساخت هاي آن. از منابع اوليه توليد اين سوخت ها مي توان به ضايعات چوبي، تفاله هاي محصولات کشاورزي، نيشكر، غلات، روغن گياهان و سبزيجات اشاره کرد. امروزه بيشتر کشور ها در بخش انرژي، نياز و تقاضاي خود را به سوي استفاده از اين گونه سوخت ها سوق مي دهند، زيرا معضل هايي مانند آلودگي زياد محيط زيست سوخت هاي فسيلي كه به نوبه خود سبب برهم خوردن شرايط اكولوژيك ميشوند و خطرهاي زيست محيطي را نيز به دنبال دارند، همچنين محدود بودن ذخاير سوخت فسيلي، سبب شده است تا به اين نوع انرژي ها بيش از پيش توجه شود. اتانول يا الکل اتيليکل، مايعي روشن ، بي رنگ و با بوي قابل تحمل است. درحال حاضر از اين ماده به صورت خالص و يا مخلوط آن با بنزين به عنوان سوخت، استفاده مي شود. اين ماده با عدد اکتان 113 سوختي مرغوب است و به عنوان ترکيبي اکسيژن دار با اضافه شدن به بنزين مي تواند عدد اکتان را افزايش و انتشار آلاينده هايي نظيرco را کاهش دهد.
اتانول مي تواند در موتورهاي جديد بنزين سوز ، بدون هيچ تغييري در سيستم موتور از 3 تا 24 در صد در اختلاط با بنزين مصرف شود ، اما استفاده از اين ماده با درصدهاي بالاتر نيازمند استفاده از موتورهاي اختصاصي ويا دو منظوره است. در اين مقاله فرآيند هاي شيميايي و بيولوژيک که به توليد اتانول مايع از ضايعات چوبي و تفاله هاي محصولات کشاورزي منجر مي شود، بررسي شده است.

در فرآيند هاي بيولوژيک از تخمير کربوهيدرات هاي مونومريک، اتانول مايع حاصل مي شود. کربوهيدرات ها را مي توان از منابع گوناگون به دست آورد. براي نمونه در برزيل کربوهيدرات ها را از نيشکر به دست مي آورند که به عنوان ماده اوليه در بيشتر صنايع بزرگ اين کشور استفاده مي شود و يا در آمريکاي شمالي کربوهيدرات ها را از هيدروليز آنزيماتيک نشاسته که در غلاتي مانند ذرت و گندم وجود دارد، به دست مي آورند. براي توليد اتانول از کربوهيدرات ها به عنوان سوخت، بايد از منابع اوليه ارزان قيمت و تا حد ممکن بي مصرف استفاده کرد تا بتوان به سوختي ارزان و مقرون به صرفه دست يافت؛ از اين رو براي توليد اتانول مايع به طور معمول از ضايعات چوبي (چوب هاي سخت و چوب هاي نرم) و تفاله هاي محصولات کشاورزي و زراعتي(مواد ليگنو سلولزي) استفاده مي شود. اين مواد منبعي غني از کربوهيدرات هاي مونومريک هستند که براي توليد اتانول مايع استفاده مي شوند.
مواد ليگنوسلولزي از ترکيبات سلولزي و همي سلولزي که به صورت زنجيره هاي بسيار بلند کربوهيدراتي هستند، تشکيل شده اند. همچنين اين ترکيبات به وسيله يک ماده چسبنده به نام ليگنين در کنار همديگر نگهداري و محافظت مي شوند. براي آماده سازي مواد ليگنوسلولزي براي توليد اتانول مايع، مراحل زير انجام مي شود: 1- جداکردن ماده ليگنين از سلولز و همي سلولز تا اين مواد براي فرآيند هيدروليز آماده شوند. 2- هيدرولز مواد سلولزي و همي سلولزي به وسيله آنزيم تا به صورت کربوهيدرات هاي مونومريک درآيند.گاهي در فرآيند هيدروليز کربوهيدرات هايي مانند پنتوز ايجاد مي شود که به وسيله مخمر استاندارد که در صنعت توليد اتانول استفاده مي شود، قابل تخمير نيست. فناوري توليد اتانول از ليگنو سلولز يک رشته فرآيند هيدروليزي آنزيماتيک و بيولوژيک است. در مرحله اول ضايعات چوبي و تفاله هاي محصولات کشاورزي را به وسيله بخار اسيد رقيق شده در دما و فشار بالا قرار مي دهند تا ماده اوليه، مستعد تاثير آنزيم شود. در مرحله دوم، مواد تحت تاثير آنزيم قرار مي گيرند تا پيوند هاي ميان مولکولي شکسته و کربوهيدرات مونومريک حاصل شود. در مرحله سوم که فرآيند بيولوژيک است، هيدرات کربن تحت تاثير ارگانيسم زنده اي مانند مخمر و يا باکتري قرار مي گيرد تا عمل تخمير صورت گيرد و اتانول توليد شود. در مرحله پايان به وسيله عمل جداسازي تقطير، اتانول خالص جداسازي مي شود.
در گذشته در مرحله تخمير بيولوژيک از مخمر که به صورت طبيعي عمل تخمير و توليد اتانول را انجام مي دهد، استفاده مي شد. امروزه با پيشرفت فناوري و مهندسي ژنتيک و با القاي ژن توليد کننده اتانول و دستکاري هاي ژنتيک در باکتري ها توانسته اند يک باکتري نوترکيب ايجاد کنند که با بازده بالاي 90 درصد، اتانول توليد مي کند. استفاده از اين نوع ارگانيسم هاي نوترکيب سبب شده است، روز به روز راندمان توليد اتانول در اين فرايند بالاتر رود.
تحقيقات ثابت کرده است که مخلوط 10 تا 15 درصد اتانول با سوخت بدون سرب مى تواند در خودروها و شبکه حمل و نقل استفاده شود. نتيجه اين كار، كاهش خروج دود از اگزوز اتومبيل ها به ويژه کاهش گاز سمي منواکسيد کربن است. همچنين اين نوع سوخت آسيب بسيار كمترى به محيط زيست و لايه ازون وارد مي سازد. مصرف گسترده و کلان انرژي حاصل از سوخت هاي فسيلي اگرچه رشد سريع اقتصادي جوامع پيشرفته صنعتي را به همراه داشته است، اما به واسطه انتشار مواد آلاينده حاصل از احتراق و افزايش دي اکسيد کربن در جو و پيامدهاي آن، جهان را با تغييرات فزاينده اي رو به رو کرده است که افزايش دماي زمين، تغييرات آب و هوايي، بالا آمدن سطح آب درياها و تشديد منازعات بين المللي از جمله اين پيامدهاست. از سوي ديگر، پايان زود هنگام منابع فسيلي و پيش بيني افزايش قيمت ها، لزوم جانشيني انرژي هاي تجديد پذير مانند انرژي هاي بيولوژيک و اهميت آن را آشکارتر مي کند

[Sara12]

در باره نحوه تبديل مواد آلي رسوبات به نفت و گاز با مطالعات جديد ژئوشيميائي و جمع آوري اطلاعات تجربي ثابت شده است كه قسمت اعظم هيدروكربنهاي طبيعي در اثر كراكينگ كروژن ناشي از حرارت زمين (ژئوترمال) توليد مي گردد. همانطور كه بيان گرديد براي بوجود آمدن نفت و گاز وجود مواد آلي فراوان و تشكيل كروژن در هنگام دياژنز رسوبات ضروري مي باشد. پس سنگ مادر (Source Rock) سنگي است كه داراي مقدار كافي كروژن باشد. شرايط مساعد رسوبي براي تجمع و ذخيره شدن مواد آلي شامل گياهان و جانوران دريائي و همچنين مواد آلي خشكي كه توسط رودخانه ها به حوزه رسوبي حمل مي گردد، رسوبات رسي و يا گل كربناته (ريزدانه بودن و محيط آرام رسوب گذاري) مي باشد. علاوه بر اين محيط كف دريا بايستي محيط احياء كننده باشد تا از اكسيدشدن مواد آلي جلوگيري بعمل آيد.

طبيعي است هرچه ميزان كروژن در سنگ مادر بيشتر باشد توانائي بيشتري براي توليد هيدروكربن وجود دارد لكن علاوه بر درصد مواد آلي، سنگ مادر بايستي ضخامت كافي نيز داشته باشد

. براساس مطالعات ژئوشيميائي انجام شده براي اينكه سنگ مادري بتواند هيدروكربن توليد نمايد بايد داراي حداقل تراكمي از كربن آلي باشد كه از آن كمتر قادر به توليد هيدروكربن نخواهد بود. اين حداقل عمدتا" 5/0 درصد كربن آلي برآورد مي شود.

سنگ مادرهائي كه در حوزه هاي رسوبي ايران ديده مي شود نظير سازند كژدمي در ناحيه زاگرس حدود

10-5 درصد كربن آلي دارد كه بيشتر از جلبكها منشاء گرفته است.


هيدروكربنها در اثر كراكينگ كروژن بوجود مي آيند

. كراكينگ كروژن عمدتا" در درجه حرارتهاي 100-80 درجه سانتيگراد شروع مي شود. اين درجه حرارت در يك ناحيه رسوبي با درجه حرارت ژئوترمال طبيعي معادل عمقي بين 3000-2000 متر مي باشد. بنابراين يك سنگ مادر هرچه قدر هم ضخيم و غني از مواد آلي باشد تا در اعماق فوق قرار نگيرد نمي تواند هيدروكربن توليد نمايد. بر همين اساس ابتدا نفت خام سنگين توليد مي گردد. چگالي و وزن مخصوص نفت خام با ازدياد عمق كاهش مي يابد. هرچه قدر سنگ مادر عميقتر مدفون گردد نفت توليد شده سبكتر است و گاز معمولا" محصول آخرين اين فعل و انفعالات است.


بنابراين ابتداي نفت هاي بسيار سنگين، نفتهاي پارافينيك، نفتهاي سبك، نفتهاي ميعاني و نهايتا

" گاز بدست مي آيد. وقتي درجه حرارت از 165 درجه سانتيگراد ***** كند فقط گاز توليد خواهد شد يعني تقريبا" از عمق 5000 متر بيشتر (ضخامت رسوبي) احتمال يافتن نفت بسيار كم مي شود و فقط مي توان انتظار يافتن گاز را داشت. در درجه حرارتهاي بالاتر از 230 درجه سانتيگراد كروژن يك بافت گرافيتي ثابت پيدا مي كند كه با ازدياد درجه حرارت هيدروكربني تشكيل نمي شود (نسبت هيدروژن به كربن تغيير نمي يابد). به طور كلي ازدياد عمق باعث ازدياد درجه حرارت مي گردد كه اين ازدياد درجه حرارت دو اثر دارد:


الف

- كراكينگ كروژن و تبديل مولكولهاي بزرگ به مولكولهاي كوچكتر مانند تشكيل نفت و گاز
ب- پليمريزاسيون مولكولها كه به تشكيل متان و گرافيت ختم مي گردد (كروژنهاي گرافيتي)


گازطبيعي موجود در مخازن عمدتا

" از متان، اتان، پروپان، بوتان و تعداد بسيار ناچيزي از هيدروكربنهاي سنگينتر تشكيل مي گردد. نفت مايع از بوتان به بالا است.


نكته مهم ديگري كه در مورد تشكيل هيدروكربنها وجود دارد زمان زمين شناسي مي باشد

. به عبارت ديگر رسوبات قديمي تر (از نظر زمين شناسي) در درجه حرارتهاي پائين تر، همان محصولي را مي دهد كه سنگ مادري با سن زمين شناسي كمتر در درجه حرارتهاي بالاتر هيدروكربن توليد خواهد نمود


آيا مي دانستيد؟


- تقريباً3000 فرآورده‌ي نفتي وجود دارد. علاوه بر توليد فرآورده‌هايي نظير گازوئيل، سوخت ديزل، نفت سفيد و نفت خام براي توليد محصولاتي نظير: جوهر، مداد شمعي، آدامس بادكنكي، مايع‌هاي ظرفشوئي، خوشبو كننده‌ها، لنزهاي چشمي، نوارهاي كاست، لاستيك اتومبيل، آمونياك و دريچه‌هاي مصنوعي قلب نيز به كار مي‌رود.

اولين موتور با سوخت گاز طبيعي در سال

1860 ساخته شد.

- خانه‌هاي ايران بيشتر با گازهاي طبيعي گرم مي‌شوند تا سوخت‌هاي ديگر.

- وقتي گاز طبيعي مي‌سوزد دي‌اكسيدكربن و بخار آب توليد مي‌كند. اين دو ماده همان موادي هستند كه از تنفس انسان نيز بر جاي مي‌مانند.

- گاز طبيعي در حالت عادي بدون بو است. به گاز طبيعي قبل از توزيع يك ماده از تركيبات سولفور به نام تجاري مركاپتان اضافه مي‌شود تا هنگام نشت احتمالي گاز به ما كمك كند.

- تعداد بنزين مصرفي اتومبيل‌هاي امريكا در سال مي‌تواند يك زمين فوتبال را تا ارتفاع ... پركند.

- بزرگترين ايالت ذغال‌سنگ در آمريكا وايومينگ است كه درسال 1996، 278 ميليون تن ذغال‌سنگ توليد كرد.

- صنعت استخراج زغال سنگ هم اكنون از لحاظ صدمات و يا بيماريهاي وارده به كارگران از ايمن‌ترين صنايع است.

- اعضاي اتحاديه‌هاي كارگري فقط بر روي چهل درصد صنايع استخراج ذغال‌سنگ فشار وارد مي‌كنند.

- 2/3 توليد ذغال‌سنگ امريكا توسط راه‌آهن حمل مي‌شود.

- از هر ده تن ذغال‌سنگ مصرفي در امريكا 9 تن آن در توليد برق مصرف مي‌شود.

- وقتي كه ذغال سنگ در يك نيروگاه برق بخار مي‌سوزد، بخار يك توربين را به حركت درمي‌آورد. اين توربين يك مولد برق را به حركت درمي‌آورد. در طي اين فرآيند 2/3انرژي توليد شده توسط ذغال‌سنگ طي 20 سال گذشته 1ميليون هكتار اراضي معدني را استخراج كرده اين مساحت از ايالت دلاور نيز كمتر است

[Sara12]

توانایی های ناشناخته هیدرات های گاز طبیعی

كشف مقدار زيادي هيدرات گاز در دامنه شمالي آلاسكا و پايين خليج جنوب شرقي ايالات متحده امريكا،اين ايده را قوت مي بخشد كه هيدراتهاي گاز،منبع بسيار مهم انرژي در آينده محسوب ميشوند
.گرچه،ابتدا مسائل بسيار مهم تكنيكي و فني بايد حل شود تا بتوان هيدرات هاي گاز را به عنوان يك منبع انرژي مهم در جهان،معرفي كرد.هيدرات هاي گاز به طور طبيعي به شكل مواد كريستالي كه از آب و گاز تشكيل شده،هستند.در هيدرات ها، يك شبكه جامد آب،ملكول هاي گاز را در يك ساختار قفس مانند در خود جاي مي دهند.هيدرات هاي گاز بيشتر در نواحي يخ زده و قطبي و زير دريا در لايه هاي رسوبي وجود دارند. در حالي كه،متان،پروپان و ديگر گازها مي توانند در ساختار قفس مانند محبوس شوند،اما احتمال تشكيل هيدرات متان بسيار بيشتر است.ميزان متان محبوس شده در هيدرات هاي گاز بسيار زياد است و تخمين ميزان آن بيشتر حدسي و فرضي است و محدوده آن از 000/100 تا 000/000/270 تريليون فوت مكعب است.به نظر مي رسد كه ميزان گاز در ذخاير هيدرات جهان بسيار بيشتر از حجم منابع ديگر انرژي است.گرچه تا به حال در مورد دسترسي و توليد اين هيدرات هاي گاز تحقيق و پژوهش بسياري صورت نگرفته است.هدف اوليه پژوهش هاي مربوط به هيدرات هاي گاز، بررسي پارامترهاي زمين شناختي است كه ايجاد هيدرات هاي گاز را در كنترل دارد.هدف ديگر، ارزيابي حجم گاز طبيعي ذخيره شده، درون انباشته هاي جهاني هيدراتهاي گاز است.اين مقاله نتايج آخرين ارزيابي ها در مورد منابع هيدرات گاز طبيعي را مطرح مي كند و سعي دارد توانايي توليد ذخاير هيدرات هاي گاز را ارزيابي كند و فناوري لازم براي توليد اقتصادي و به صرفه هيدرات هاي گاز در 20 تا 50 سال آينده را مورد بررسي قراردهد.در پايان،مروري بر برنامه هاي توليد گاز از منابع هيدرات در ژاپن و هندوستان خواهيم داشت.

مروري بر هيدرات هاي گاز

تحت شرايط مناسب دمايي و فشاري،هيدرات هاي گاز معمولاً يك ساختار كريستالي اوليه تحت عنوان ساختار 1 و ساختار 2 را تشكيل مي دهند.هر واحد سلولي ساختار 1 هيدرات گاز شامل 46 ملكول آب است كه دو فضاي تهي كوچك و 6 فضاي بزرگ تشكيل مي شود.ساختارهاي 1 هيدرات هاي گاز فقط مي توانند ملكول هاي كوچك گاز مثل متان و اتان،با قطر ملكولي كمتر از 2/5 آنگستروم را در خود جاي دهند.واحد سلولي ساختار 2 هيدرات هاي گاز شامل 16 dodecahedral (دودي كاهدرال) كوچك و 8 فضاي خالي بزرگ هگزاكايي دوكاهدرال است كه توسط 136 مولكول آب شكل مي گيرد.ساختار 2 هيدرات هاي گاز ممكن است داراي گازهايي با ابعاد ملكولي در محدوده 9/5 تا 9/6 آنگستروم مثل پروپان و ايزوبوتان باشد.در شرايط دما و فشار استاندارد (STP)،يك حجم از هيدرات اشباع شده متان (ساختار 1) داراي بيش از 164 حجم از گاز متان است. به علت اين ظرفيت عظيم ذخيره سازي گاز،اين هيدرات ها، منابع مهمي از گاز طبيعي محسوب مي شوند. در سطح ماكروسكوپي،بسياري از خواص مكانيكي هيدرات گاز مثل يخ است. چون هيدراتها داراي حداقل 85 درصد آب بر يك پايه ملكولي هستند.از همه جالب تر،خواص مرحله ي تعادل هيدرات هاي گاز است كه بيشتر توسط تناسب ملكول هاي ميهمان گاز، درون قفس هاي هيدرات آب كنترل مي شود. براي مثال اضافه كردن پروپان به يك هيدرات خالص متان،ساختار هيدرات را(از ساختار 1 به ساختار 2 ) تغيير مي هد.

هيدرات هاي گاز نواحي يخ زده و قطبي

به نظر مي رسد كه هيدرات هاي گاز ،در حوزه غرب سيبري وجود دارند و تصور مي شود كه در ديگر نواحي قطبي شمال روسيه،مثل ايالت تيمان-پچورا،كراتن شرق سيبري و شمال شرقي سيبري و نواحي كامچاتكا نيز وجود داشته باشند.هيدرات هاي گازدر نواحي قطبي شمال آلاسكا و ايالت هاي شمالي آمريكا نيز وجود دارند. از شواهد غير مستقيمي كه نتيجه حفاري چاه در اين نواحي بود به وجود هيدرات هاي گاز در دامنه شمالي آلاسكا پي برده شد و احتمال حضور لايه هاي متعدد هيدرات هاي گاز در ناحيه خليج پرودهو (Prudhoo) و حوزه هاي نفتي رودخانه كوپاروك را تأ ئيد مي كند.در يك پنجم از چاه هاي حفاري شده در ناحيه ي دلتاي مكنذي وجود هيدرات هاي گاز تأييد شده است و بررسي چاه هاي جزاير قطبي نشان مي دهد كه در نواحي قطبي، هيداراتهاي گاز در اعماق 130 تا 2000 متر وجود دارند.

هيدراتهاي گاز دريايي

وجود هيدراتهاي گاز در نواحي دريايي، عمدتاً نتيجه بازتاب غيرعادي لرزهاي است كه از محدوده منطقه ويژه مرزي هيدراتهاي گاز ميآيد.اين بازتابها عمدتاً به نام بازتاب تحريكي انتهايي ياBSR خوانده ميشوند.BSR ها در اعماق 100 تا 1100 متري از سطح دريا، نقشهبرداري شدهاند.هيدراتهاي گاز در لايههاي رسوبي خليج مكزيك،بخش دريايي حوزه رودخانه Eel در كاليفرنيا،درياي سياه،درياي خزر و درياي Okhotsk پيدا شدهاند.همچنين،هيدراتهاي گاز در اعماق بيشتر زير سطحي در خليج جنوب شرقي امريكا، Black Kidge در خليج مكزيك،حوزه كاسكاديا نزديك اوريگان،كانال امريكاي مركزي،درياي پروودرنواحي شرقي و غربي ژاپن نيز كشف شدهاند.

ارزيابي منابع هيدرات گاز

از آنجا كه هيدراتهاي گاز در نواحي قطبي و در لايههاي رسوبي دريايي وجود دارند،ميتوانند يك منبع انرژي بالقوه محسوب شوند.پيشبينيهاي جهاني براي ميزان گاز طبيعي موجود در لايههاي هيدرات گاز از 1020/5 تا 1062/1 تريليون فوت مكعب براي نواحي قطبي و از 1051/1 تا 1087/2 تريليون فوت مكعب براي لايههاي رسوبي اقيانوسي است.پيشبينيهاي انتشار يافته در مورد منابع هيدراتهاي گاز نشاندهنده نوسانات قابل ملاحظهاي است. آخرين پيشبينيها از ميزان متان در انباشتههاي جهاني هيدراتهاي گاز حدود 1057 تريليون فوت مكعب است اما به نظر ميرسد كه لايههاي رسوبي اقيانوسي داراي منابع بيشتر و بزرگتري از گاز طبيعي هستند تا لايههاي رسوبي قارهاي.هدف اصلي كار ارزشيابي و تخمين در مؤسسه پژوهشي زمين شناختي امريكا،تخمين زدن منابع هيدرات گاز در امريكا هم در نواحي ساحلي و هم در نواحي دريايي است.ارزيابي هيدراتهاي گاز براساس يك برنامه تجزيه و تحليلي، ايالت به ايالت انجام ميشود.ما تمامي هيدراتهاي گاز را بدون توجه به مسائل فني آنها،تعريف،توصيف و ارزيابي ميكنيم.بنابراين،اين ارزيابي،تنها با حجم منابع هيدراتهاي گاز موجود مربوط است،يعني ميزان گازي كه درون هيدراتهاي گاز بدون در نظر گرفتن بازيافت آن وجود دارد.در يك روش تجزيه و تحليلي،انباشتههاي بالقوه هيدروكربن، براساس خصوصيات زمين شناختيشان گروهبندي ميشوند سپس شرايط زمينشناختي بروز هيدروكربنها الگوبرداري ميشود. در اين روش ارزشيابي،زمين شناسان، در مورد عوامل زمين شناختي لازم براي تشكيل انباشتههاي هيدروكربن و عوامل زمين شناختي تعيين كننده اندازه آنها،بحث ميكنند.در يك ارزيابي،11 حوزه هيدرات گاز،در 4 ايالت نفتي دريايي و ساحلي كشف و براي هر حوزه ميزان هيدراتهاي گاز تخمينزده شد.پيشبينيهاي انجام شده براي هر كدام از اين 11 حوزه جمعآوري شدند تا كل منابع هيدرات گاز در ايالات متحده آمريكا تخمين زده شود.منابع موجود گاز درون هيدراتها در ايالات متحده امريكا بين 765/112 تا 110/676 تريليون فوت مكعب گاز البته با سطح احتمال 05/0 تا 95/0 است. گرچه اين آمار،همراه با درصد بالايي از شك و ترديد است،اما نشان دهنده ميزان بسيار زيادي گاز ذخيره شد در هيدراتهاي گاز هستند.ارزش كلي هيدراتهاي گاز محاسبه شد ه در امريكا حدود 222 تا 320 تريليون فوت مكعب گاز است.لازم به ذكر است كه حفاريهاي پژوهشي دريايي كه اخيراً درون منطقه ويژه اقتصادي امريكا در امتداد ناحيه شرقي اين كشور انجام شده است،وجود مقادير قابل توجهي از متان ذخيره شده را به عنوان هيدرات گاز جامد و گاز آزاد حبس شده زير هيدراتهاي گاز،تأييد ميكند.

توليد گاز از هيدراتهاي گاز

روشهاي پيشنهاد شده بازيافت گاز از هيدراتها معمولاً شامل تفكيك كردن يا ذوب كردن هيدراتهاي گاز به روشهاي زير است:1)گرم كردن مخزن براي دماي تشكيل هيدرات 2)كاهش فشار مخزن زير موازنه هيدارت 3)تزريق يك مهاركننده مثل متانول يا گليكول درون مخزن براي كاهش شرايط تثبيت هيدرات.البته در حال حاضر، بازيافت گاز از هيدراتها به تعويق انداخته ميشود چون هيدراتها معمولاً در نواحي خشن قطبي و نواحي عميق دريايي گسترده شدهاند.اخيراً از يك سري مدلهاي تحريك گرمايي ساده هم براي ارزيابي توليد هيدرات گاز از آب گرم و جريانهاي بخاري استفاده شده است كه نشان ميدهد،گاز را ميتوان از هيدراتها به ميزان كافي توليد كرد به صورتي كه هيدراتهاي گاز به يك منبع قابل بازيافت تكنيكي تبديل شوند،گرچه هزينه زياد اين تكنيكهاي بازيافت پيشرفته گاز،جلوي بازيافت را ميگيرد. استفاده از مهاركنندههاي هيدرات گاز براي توليد گاز از هيدراتها از لحاظ فيزيكي امكان پذير است،گرچه،استفاده از حجمهاي زياد مواد شيميايي مثل متانول هزينه اقتصادي و زيست محيطي بالايي دارد.از ميان تكنيكهاي مختلف توليد گاز طبيعي از هيدراتها،اقتصاديترين و به صرفهترين روش،طرح فشار زدايي است.حوزه گازي Messoyakha در بخش شمالي حوزه غرب سيبري اغلب به عنوان يك مثال از توليد گاز از انباشتههاي هيدروكربن مورد استفاده قرار ميگيرد. از تمامي اطلاعات زمين شناختي براي تأييد حضور هيدراتهاي گاز در قسمت بالايي اين حوزه استفاده شده است.پيشينه توليد گاز از هيدراتهاي اين حوزه نشان ميدهد كه هيدراتهاي گاز يك منبع توليدي فوري از گاز طبيعي هستند و توليد را ميتوان با روشهاي هميشگي شروع و حفظ كرد. توليد طولاني مدت از بخش هيدراتگاز حوزه Messoyakha با برنامه ساده فشارزدايي قابل دسترسي است.توليد از بخش پاييني گاز آزاد اين حوزه در سال 1969 آغاز شد.گرچه در سال 1971،فشار مخزن از ميزان مورد انتظار انحراف پيدا كرد.اين انحراف به آزادسازي گاز آزاد از هيدراتهاي تفكيك يافته گاز نسبت داده ميشود.از اين حوزه تا به حال حدود 36 درصد (حدود 183 ميليارد فوت مكعب) گاز برداشت شده است.گرچه برخي محققان معتقدند كه گاز توليد شده از هيدراتها نبوده است.

فعاليتهاي پژوهشي بينالمللي

در دو سال گذشته،مؤسسات دولتي در ژاپن،هند و كره جنوبي شروع به توسعه برنامههاي پژوهش براي بازيافت گاز از هيدراتهاي اقيانوسي كردهاند.يكي از مهمترين پروژههاي هيدرات گاز كه در ژاپن در حال انجام است،يك پروژه 5 ساله براي ارزيابي منابع داخلي هيدراتهاي بالقوه گاز طبيعي است.در مقالاتي كه منتشر شده است: مؤسسه مجري طرح، اعلام كرده است كه هيدراتهاي متان ميتواند نسل آينده منبع انرژي قابل توليد داخلي باشد.در سال 1996 اين برنامه تحقيقاتي زمين شناختي و لرزهشناسي بر روي نواحي قارهاي شمالي و جنوبشرقي ژاپن انجام شده است.براساس تحقيقات صورت گرفته،كاشف به عمل آمده است كه حدود 1800 تريليون فوت مكعب گاز درون هيدراتهاي گاز ناحيه نانكاي ذخيره شده است.هندوستان نيز مانند ژاپن به علت پرداخت هزينهاي بالا براي واردات LNG ،مطالعات پژوهشي چندي را مبني بر حضور و امكان بازيافت گاز از هيدراتهاي گاز در اين كشور آغاز كرده است.پژوهشها نشان ميدهند كه بين هند و ميانمار،در درياي آندامان منبع عظيمي از هيدراتهاي گاز وجود دارد كه حدس زده ميشود،داراي 211 تريليون فوت مكعب گازباشد.دولت هندوستان اعلام كرده است كه اين مسئله براي تأمين نيازهاي فزاينده انرژي اين كشور از اهميت بسياري برخوردار است.با اينكه اطلاعات ما در مورد هيدراتهاي نهفته گاز بسيار اندك است،اما ميتوان انتظار داشت با توسعه فناوريهاي جديد بتوان به هيدراتها به عنوان نسل آينده منبع انرژي نگاه كرد.

[Sara12]

دكل استاندارد يا دكل خودفراز
يكي از چيزهاي مهمي كه در آغاز كار مورد بررسي قرار مي‌گيرد نوع دكل مورد استفاده مي‌باشد. يك دكل استاندارد و يا دكل خودفراز سازه‌اي فولادي است كه وزن لوله‌هايي را كه اغلب بيشتر از تن است تحمل مي‌كند.
يك دكل استاندارد، سازه‌ايي است با چهار پايه كه روي يك پي چهارگوش قرار دارد و هر دفعه كه چاهي حفاري مي‌گردد آن را قطعه قطعه سر هم مي‌كنند. برعكس دكل خودفراز فقط يك بار و آن هم موقع ساخت سرهم بندي مي‌شود و به صورت يك واحد باقي مي‌ماند، و هر دفعه چاهي حفاري مي‌گردد مي‌توان آنرا بصورت يكپارچه بر پا كرد يا پايين آورد موقعيكه يك دكل خودفراز بر پا و پايين آورده مي‌شود شباهت به تيغة يك چاقوي بزرگ جيبي دارد كه باز و بسته مي‌شود. نتيجتاً دكل‌هاي خودفراز را بعضي مواقع دكل چاقويي مي‌نامند. دكلهاي استاندارد بجز تعداد كمي كه در دستگاهاي حفاري دريايي يافت مي‌شود امروزه نسبتاً كم هستند و جاي خود را به دكلهاي خودفراز داده‌اند.
هر دكل خودفراز يا دكل استاندارد بر روي زيرسازه‌اي بر پا مي‌شود كه دو كار عمده را انجام مي‌دهد. (1) نگهداري سكوي دستگاه حفاري و تامين فضا براي تجهيزات و كارگران. (2) تامين فضا براي فورانگيرهاي زير سكوي دستگاه حفاري.
زير سازه نه تنها ميز دوار را ، بلكه همچنين وزن تمام ساق مته را موقعيكه بوسيلة لوله گير در چاه آويزان است نگه مي دارد، همچنين وزن رشته لوله‌هاي جداري را موقع راندن آن در چاه به كمك لوله‌گير كه روي ميز دوار قرار دارد، و يا وقتيكه موقتاً روي زير سازه قرار مي‌گيرند تحمل مي‌كند. سكوي دستگاه حفاري همچنين محل قرار گرفتن گردونه، تابلو كنترل حفار و ساير تجهيزات وابسته مي‌باشد.
دكل‌هاي استاندارد و دكل‌هاي خودفراز بر حسب مقدار وزني كه در حالت قائم مي‌توانند تحمل كنند و مقدار مقاومت در مقابل سرعت بادهاي جانبي درجه بندي مي‌شوند. ظرفيت بار يك دكل استاندارد 2500000 تا 105000000 پوند تغيير مي‌كند. هر نوع دكل خودفراز يا استاندارد در حاليكه لوله‌هاي آن چيده شده، بادهايي با سرعت 100 تا 130 مايل در ساعت را تحمل مي كند بدون اينكه احتياج به مهار دكل با سيم باشد.
مورد ديگر در طراحي دكل ارتفاع آن مي‌باشد. دكل استاندارد يا دكل خود فراز زير سازه آن وزن هر سايز مته را در تمام مدت، چه ساق از جعبه قرقره تاج آويزان باشد يا درون ميزدوار قرار گرفته باشد، تحمل مي‌كند. ارتفاع دكل استاندارد يا خودفراز در ظرفيت بار آن تأثيري ندارد، ولي طول آن قسمت از ساق مته كه بايد از چاه خارج گردد با ارتفاع دكل محدود ميگردد. بدين علت است كه جعبه قرقره تاج به اندازه كافي از سكوي دكل بالاتر باشد تا بتوان براي تعويض مته و يا بنا بدلايل ديگر لوله‌ها را از چاه بيرون كشيده و موقتاً در دكل چيده و انبار كرد.
لوله‌هاي حفاري را بيرون كشيده و بصورت استند در دكل مي‌چينند. يك استند معمولا شامل سه شاخه لوله مي باشد كه طول هر كدام در حدود 30 فوت مي باشد گاهي استند شامل سه لوله را استند سه تايي مي نامند استندها را كه طول انها در حدود 90 فوت ميباشد مي‌توان در دكلي كه ارتفاع آن 136فوت است جا داد.
مشخصات دكل حفاري يكي از دستگاه‌هاي حفاري خشكي (ON SHORE) :
ارتفاع از تاج تا سكو : 168ft = 51.2m
ارتفاع از زمين تا سكو : 11m
ظرفيت 1500000 Pound
حداكثر توان حفاري از 1600 تا 25000 ft يعني تا عمق 7800 متري توان حفاري دارد.

[Sara12]

مراحل احداث يك مجتمع نفتي مثل پتروشيمي به چه صورت است؟
در جهت احداث يك مجتمع پتروشيمي خاص پس از اينكه دولت يا وزارت نفت تصميم گرفت نفت يا گاز را به محصولات با ارزشتر پالايشي يا پتروشيمي خاصي مثلاً اتيلن يا الفين و غيرو تبديل كند و صرفه اقتصادي و بتقاضاي بازار بين المللي آن محصول مشخص شد. مكان مناسب احداث مجتمع با توجه به پارامترهاي متعددي تعيين شده و شركتي به عنوان كارفرماي آن طرح ايجاد مي شود.
به طور كلي طراحي واحدهاي نفتي شامل دو بخش است:
1-طراحي پايه واحد (Basic design)
2- طراحي تفصيلي يا مهندسي واحد
و اما طراحي پايه چيست؟
هر محصول نفتي يا پتروشيمي داراي روشهاي مختلف شيميايي براي توليد است كه دانش فني يا ليسانس اين روشها ممكن است در اختيار تعدادي از شركتهاي بزرگ بين المللي باشد كه با تحقيقاتي كه در اين زمينه داشته اند به آن دانش فني دست پيدا كرده اند و اين روشها را به نام خودشان به ثبت رسانده اند.
حال اگر ما بخواهيم يك واحد صنعتي براي ماده خاصي كه مشتق از نفت يا گاز با كيفيت خاصي است تاسيس كنيم بايد دانش فني تهيه آن ماده را بخريم (البته بعد از مشورت با شركتهاي داراي دانش فني كه مثلاً ببينيم آيا آن نفت يا گاز ما قابل تبديل به چه موادي است و با چه شرايطي و با توجه به ظرفيت توليدي كه ما براي واحد صنعتي مان در نظر داريم و قيمت و مزاياي تكنولوژي ارائه شده وبه روز بودن آن)
در واقع مرحله طراحي پايه خريد دانش فني توليد محصول است كه معمولاً از شركتهاي خارجي انجام مي شود. در ايران هم پژوهشگاه صنعت نفت سعي در دست يافتن به دانش فني توليد مواد مختلف و ثبت اختراع بين المللي آن دارد.
يك راه ديگر هم اين است كه يك واحد صنعتي دست دوم با تكنولوژي قديمي را كه در كشورهاي صنعتي از رده خارج شده با قيمت ارزاني بخريم و كل آن را وارد كنيم كه در اين صورت شايد به طراحي تفصيلي چنداني نيز نيازي نداشته باشيم. (كه اين كار متاسفانه در ايران در مواردي (معمولاً از اروپاي شرقي وارد شده) انجام شده و براي محيط زيست اثرات زيانباري خواهد داشت)
طراحي تفصيلي چيست ؟
مرحله طراحي تفصيلي شامل برآورد تجهيزات مورد نياز براي احداث واحد صنعتي و طراحي قسمتهاي مختلف آن شامل طراحي زير ساختهاي لازم مثل خاكبرداري وخاكريزي و تسطيح و احداث جاده و ساختمان و معماري و... و همچنين طراحي قسمتهاي مكانيكي ؛ برقي ؛ ابزار دقيق و احياناً مخابراتي و ... واحد صنعتي و سفارش ساخت و خريد آن تجهيزات است. كه تمامي جزئيات ساخت واحد صنعتي بايد مد نظر قرار گيرد.
در طراحي تفصيلي سه نوع نقشه استفاده شده و تهيه ميشود:
1- نقشه هاي Process Flow Diagram) - PFD) :
در اين نقشه ها كه ماحصل طراحي پايه است طرح كلي جريان مواد شيميايي و دبي و دما و فشار و ساير مشخصات آنها تعيين ميشود. در اين نقشها درباره تجهيزات لازم براي فرآيندها و جنس آنها و موارد ديگر صحبتي به ميان نمي آيد و اين نقشه كاملاً به مهندسين شيمي مرتبط است.
تقريباً نمونه نقشه PFD


http://patoghu.com/forum/images/statusicon/wol_error.gifبرای دیدن عکس در اندازه بزرگ اینجا کلیک کنید http://www.osha.gov/OshStd_gif/Process.gif
2- نقشه هاي(P&ID - Process & Instrumentation Diagram) :
در اين نقشه ها كه توسط مهندسين فرآيند تهيه مي شود جزييات بيشتري از ارتباط بين مراحل مشخص شده و تجهيزات مورد نياز نيز ديده مي شوند. همچنين ابزار دقيق مورد نياز براي فرآيند و تجهيزات نيز در اين نقشه ها مشخص مي شود و در يك نماي كلي كليه جزييات فرآيندها مشخص مي شود. در اين نقشه جزييات مورد نياز براي طراحي و سفارش ساخت تجهيزات مكانيك مشخص مي شود مانند ظرفيت ؛ فشار ؛ دبي ورودي و خروجي ؛ دما و ... بطور خلاصه P&ID نقشه راهنما براي انجام طراحي هاي بعدي است. نمونه يك نقشه P&ID


http://www.hasbrouckengineering.com/drawings/images/distillation_process_instrument_diagram.jpg

[Sara12]

معرفی انواع گاز



گاز ساختگي (SUBSTITUTE NATURAL)
گاز ساختگي را مي توان مانند گاز سنتز از گازسازي زغال سنگ و يا گازرساني مواد نفتي بدست اورد ارزش گرمايي اين گاز در مقايسه با گاز سنتز بسيار بالاتر است چون مانند گاز طبيعي بخش عمده آن را گاز متان تشكيل مي دهد. گاز ساختگي را مي توان با روش لورگي نيز بدست آورد ( همچنين نگاه كنيد به لورگي - رهرگس فرايند) . نمودار ساده جريان در گازسازي زغال سنگ براي توليد گاز ساختگي در شكل نشان داده شده است.


گاز سنتز (SYNTHESIS GAS)
گاز سنتز گازي است بي بو ، بي رنگ و سمي كه در حضور هوا و دماي 574 درجه سانتيگراد بدون شعله مي سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز بستگي به ميزان درصد هيدروژن و كربن منواكسيد دارد از گاز سنتز مي توان به عنوان منبع هيدروژن براي توليد آمونياك ،متانول و هيدروژن دهي در عمليات پالايش و حتي به عنوان سوخت استفاده كرد گاز سنتز از گاز طبيعي ، نفتا، مواد سنگين و زغال سنگ بدست مي آيد . معمولا براي توليد هر يك تن گاز سنتز كه در آن نسبت مولي H2/CO=1 باشد ، به 0/55 تن متان نياز است . در صورتي كه اين نسبت 3 باشد 0/49 تن متان لازم خواهد بود. تهيه گاز سنتز از منابع هيدروكربورها امكان پذير است كه به شرح زير خلاصه مي شود:
1- تهيه گاز سنتز از زغال سنگ در فرايند تهيه گاز سنتز از زغال سنگ و يا گازي كردن زغال سنگ بخار آب و اكسيژن در دماي 870 درجه سانتيگراد و فشار 27 اتمسفر با زغال سنگ تركيب مي شود محصول حاوي 22.9 درصد هيدروژن 46.2 درصد كربن منو اكسيد ،7.8 درصد كربن دي اكسيد ، 22.5 درصد آب و 0.6 درصد كربن متان و نيتروژن است پس از جداسازي گاز كربن دي اكيد ، محصول براي فروش از طريق خطوط لوله عرضه مي شود. در نمودار زير فرايند توليد گاز سنتز از زغال سنگ نشان داده شده است.
2- تهيه گاز سنتز از مواد سنگين نفتي مواد سنگين نفتي با اكسيژن ( نه هوا) در دماي 1370 درجه سانتيگراد و فشار 102 اتمسفر تركيب شده و گاز سنتز توليد مي كند.
3- تهيه گاز سنتز از نفتا نفتا با بخار آب در مجاورت كاتاليست نيكل در دماي 885 درجه سانتيگراد و فشار 25 اتمسفر تركيب وگاز سنتز حاصل مي شود.
4- تهيه گاز سنتز از گاز طبيعي اين روش كه در جهان متداول تر است در در دو مرحله كراكينگ و خالص سازي ، گاز طبيعي به گاز سنتز تبديل مي گردد.در اين روش از كبالت ، موليبديم و اكسيد روي به عنوان كاتاليست استفاده مي شود.
محصول نهايي حاوي 83.8 درصد هيدروژن ، 14.8 درصد كربن منواكسيد 0.1 درصد كربن دي اكسيد و مقداري متان نيتروژن و بخار آب است. فرايند تهيه گاز سنتز از زغال سنگ در شكل نشان داده شده است.


گاز شهري (TOWN GAS)
اصطلاحا به گازي گفته مي شود كه از طريق خط لوله از يك مجتمع توليد گاز به مصرف كنندگان تحويل مي شود . گاز شهري يا از زغال سنگ و يا از نفتا توليد و در مناطقي مصرف مي شود كه يا گاز طبيعي در دسترس نباشد و يا زغال سنگ ارزان به وفور يافت شود تركيب گاز شهري هيدروژن %50، متان%20 تا %30، كربن منواكسيد %7 تا %17، كربن دي اكسيد%3، نيتروژن %8، هيدروكربورها %8

علاوه بر اين ناخالصي هاي ديگري مانند بخار آب ، امونيال ، گوگرد، اسيد سيانيدريك نيز در گاز شهري وجود دارد. به گاز شهري گاز زغال سنگ و يا گاز سنتز نيز مي گويند. در ايران گازي كه از طريق خط لوله به مشتركين در شهرها عرضه مي گردد گاز طبيعي است و تركيب آن مشابه گاز شهري نيست.


گاز شيرين (SWEET GAS)
گازشيرين گازي است كه هيدروژن سولفيد و كربن دي اكسيد آن گرفته شده باشد.

گاز طبيعي (NATURAL GAS)
گاز طبيعي عمدتا از هيدروكربوها همراه با گازهايي مانند كربن دي اكسيد ، نيتروژن و در بعضي از مواقع هيدروژن سولفيد تشكيل شده است بخش عمده هيدروكربورها را گاز متان تشكيل مي دهد و هيدروكربورهاي ديگر به ترتيب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هيدروكربورهاي سنگين تر ناخالصي هاي غيرهيدروكربوري نيز مانند آب ، كربن دي اكسيد ، هيدروژن سولفيد و نيتروژن در گاز طبيعي وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقيم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) ناميده مي شود.

گاز غير همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخايري كه فقط قادر به توليد گاز به صورت تجاري باشد استخراج مي شود در بعضي موارد گاز غير همراه حاوي بنزين طبيعي و يا چكيده نفتي ( CONDENSATE) استخراج مي شود كه حجم قابل توجهي از گاز را از هر بشكه هيدروكربور بسيار سبك آزاد مي كند.


گاز طبيعي فشرده ( COMPRESSED NATURAL GAS)
گاز طبيعي عمدتا از متان تشكيل شده است و دراكثر نقاط جهان يافت مي شود. (نگاه كنيد به گاز طبيعي ) گاز طبيعي را مي توان از طريق خط لوله و يا به صورت گاز طبيعي مايع شده (LNG) با نفتكش حمل نمود. از گاز طبيعي فشرده و يا به اختصار سي ان جي مي توان در اتومبيل هاي احتراقي به عنوان سوخت استفاده كرد در حال حاضر حدود يك ميليون وسيله نقليه در جهان با گاز فشرده حركت مي كنند. در ايتاليا در مقياس وسيعي از سي ان جي استفاده مي شود و در زلاندنو و آمريكاي شمالي نيز استفاده از گاز طبيعي فشرده رواج دارد.

تركيبات گاز طبيعي متفاوت است و بستگي به نوع ميدان گازي دارد كه از ان بدست امده است ناخالصي ها شامل هيدروكربورهاي سنگين ، نيتروژن ، دي اكسيد، اكسيژن و هيدروژن سولفيد مي باشد. در اتومبيل گاز طبيعي فشرده بايد در مخزن سنگين و بزرگ و در فشاري برابر 220 اتمسفر ذخيره گردد. البته از لحاظ ميزان ذخيره و ارزش حرارتي سي ان جي كه حدود 8/8 هزار ژول /ليتر است ( در مقايسه بنزين حدود 32 هزار ژول مي باشد مسافتي كه اتومبيل مي پيمايد محدود خواهد بود. علاوه بر اين به علت محدوديت تعداد ايستگاه اي سوخت گيري اتومبيل بايد به نحوي طراحي شود كه علاوه بر سي ان جي بتواند از بنزين هم استفاده نمايد. مزاياي سي ان جي به شرح زير است:
1- موتور در هواي سرد به راحتي روشن مي شود.
2-سي ان جي اكتان بسيار بالايي دارد.
3- تميز مي سوزد و ته نشين كمتري در موتور ايجاد مي كند.
4- هزينه تعميراتي موتور كمتر است.
5- مواد آلاينده ناچيزي از اگزوز خارج مي گردد.
معايت سي ان جي به شرح زير است:
1- چون به صورت گاز وارد موتور مي شود هواي بيشتري در مقايسه با بنزين جايگزين مي كند و در نتيجه كارايي حجمي پايين تري دارد.
2- مسافت كوتاه تري در مقايسه با اتومبيل هاي بنزين طي مي كند مگر انكه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزين هم استفاده نمايد.
3- قدرت موتور اتومبيل هاي گاز سوز رويهمرفته 15 درصد كمتر از اتومبيل هاي بنزين سوز است.
4- ساييدگي نشيمنگاه شير كه بستگي به ميزان رانندگي دارد بيشتر است.
5- خطر بيشتر آتش سوزي در هنگام تصادف در مقايسه با اتومبيل هاي بنزيني ( البته تاكنون در سوابق ايمني خطر بيشتر ثابت نشده است)
در ايران طرح گاز سوز كردن خودروها يا استفاده از گاز طبيعي فشرده يكي از برنامه هاي اساسي شركت ملي گاز ايران است در شهرهاي شيراز ، مشهد و تهران چندين جايگاه تحويل سوخت با تاسيسات و دستگاه هاي جانبي و كارگاه تبديل سيستم خودروها از بنزين سوز به گاز سوز احداث شده و مورد بهرهه برداري قرار گرفته است و عمليات اجرايي براي ساخت تعداد ديگري ايستگاه در دست اجرا قرار دارد.


مايعات گاز طبيعي (NATURAL GAS LIQUIDS)
مايعات گاز طبيعي معمولا همراه با توليد گاز طبيعي حاصل مي شود. مايعات گازي (Gas liquids) نيز مترادف مايعات گاز طبيعي مي باشد. مايعات گاز طبيعي را نبايد با گاز طبيعي مايع و يا ال ان جي اشتباه كرد مواد متشكله در مايعات گاز طبيعي عبارت است از اتان ، گاز مايع ( پروپان و بوتان ) و بنزين طبيعي (natural gasoline) و يا كاندنسيت ( condensate) كه درصد هر كدام بستگي به نوع گاز طبيعي و امكانات بهره برداري دارد.

در سال 1996 كل توليد مايعات گاز طبيعي در جهان بالغ بر روزانه 5.7 ميليون بشكه بوده كه از اين مقدار توليد اوپك در حدود 2.6 ميليون بشكه در روز گزارش شده است.


گاز طبيعي مايع ( Liquefied natural gas LNG)
گاز طبيعي عمدتا از متان تشكيل شده است و چنانچه تا منهاي 161 درجه سانتيگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مايع تبديل مي شود و حجم ان به يك ششصدم حجم گاز اوليه كاهش مي يابد در نتيجه حمل آن در كشتي هاي ويژه به مراكز مصرف امكان پذير مي شود براي مايع كردن گاز متان مي توان آن را تا 2/5 درجه سانتيگراد زير صفر خنك نمود و تحت زير صفر خنك نمود و تحت فشار 45 اتمسفر به مايع تبديل كرد اين روش از لحاظ اقتصادي مقرون به صرفه است ولي از طرف ديگر حمل ان تحت فشار زياد احتياج به مخازن بسيار سنگين با جدار ضخيم دارد كه امكان پذير نيست و از نظر ايمني توصيه نمي شود در نتيجه در فرايند توليد گاز طبيعي مايع ، فشار آن رابه اندكي بيش از يك اتمسفر كاهش مي دهند تا حمل آن آسان باشد.

اولين محموله گاز طبيعي مايع يا به اختصار ال ان جي به صورت تجاري در سال 1964 از الجزاير به بريتانيا حمل شد و از ان هنگام تجارت گاكردن امكانات بندري و ذخيره سازي در بنادر بارگيري و تخليه و همچنين ساخت كشتي هاي ويژه حمل ال ان جي احتياج به سرمايه گذاري هنگفتي دارد در حالي كه قيمت فروش گاز طبيعي مايع در حال حاضر در سطح نازلي است لذا فروشنده و خريدار بايد قبلاً نسبت به انعقاد يك قرارداد طولاني 15 الي 20 ساله نحوه قيمت گذاري و ساير شرايط توافق لازم را به عمل آورند.
در توليد گاز مايع چهار مرحله عمده وجود دارد:
1- جداسازي ناخالصي ها كه عمدتا از كربن دي اكسيد و در برخي از موارد تركيبات گوگردي تشكيل شده است.
2- جداسازي آب كه اگر در سيستم وجود داشته باشد به كريستالهاي يخ تبديل شده و موجب انسداد لوله ها مي گردد.
3- تمام هيدروكربورهاي سنگين جدا شده و تنها متان و اتان باقي مي ماند.
4- گاز باقي مانده تا 160 درجه سانتگراد سرد شده و به حالت مابع در فشار اتمسفر تبديل مي شود.
گاز طبيعي مايع در مخازن ويژه عايق كاري شده نگهداري و سپس براي حمل به كشور مقصد تحويل كشتي هاي ويژه سرمازا( CRYOGENIC TANKERS) مي گردد. در حين حمل معمولا بخشي از گاز تبخير شده به مصرف سوخت موتور كشتي مي رسد. در بندر مقصد گاز طبيعي مايع تخليه مي گردد تا هنگام نياز به مصرف برسد قبل از مصرف گاز طبيعي مايع مجدداً به گاز تبديل مي شود. در فرايند تبديل مجدد به گاز سرماي زيادي آزاد مي شود كه مي توان از اين سرما مثلا براي انجماد موادغذايي و يا مصارف ديگر تجاري استفاده كرد .


گاز غير همراه (NON-ASSOCIATED GAS)
گاز غير همراه از مياديني كه تنها توليد گاز از انها به صورت اقتصادي امكان دارد استخراج مي شود به گاز استخراج شده از ميادين نفت ميعاني كه درصد گاز حاصله از هر بشكه هيدروكربورهاي مايع سبكه خيلي زياد است نيز گاز غير همراه مي گويند.


كلاهك (CAG CAP)
حجمي از لايه مخزن در اعماق زمين را كلاهك گاز و يا گنبد گاز (GAS DOME) ناميده اند كه در آن گاز در بالاي نفت جمع شود. معمولا مرتفع ترين ، يا يكي از مرتفع ترين مناطق لايه مخزن محسوب مي گردد.


گاز كلاهك گاز (GAS CAP GAS)
گاز كلاهك به گازي گفته مي شود كه در كلاهك گاز محبوس شده باشد.


گاز مايع (LPG)
مايع و يا به اختصار ال پي جي از پروپان و بوتان تشكيل شده است گازي كه در سيلندر نگهداري مي شود و در منازل مورد استفاده قرار مي گيرد همان گاز مايع و يا مخلوط پروپان و بوتان است. گاز مايع را مي توان از سه منبع بدست آورد:

1- گاز طبيعي غير همراه
گاز ترو ترش از ميدان گاز طبيعي را پس از خشك كردن و گوگردزدايي مي توان تفكيك كرد و پروپان و بوتان را بدست آورد.
2- گاز طبيعي همراه
پس از تفكيك و پالايش گاز طبيعي همراه با نفت خام نيز مي توان پروپان و بوتان آن را جدا نمود.
3- نفت خام
بخشي از پروپان و بوتان در نفت خام باقي مي ماند كه مي توان آن را با پالايش نفت خام بدست آورد همچنين در فرايند شكستن ملكولي و يا فرايند افزايش اكتان بنزين نيز ، پروپان و بوتان به صورت محصول جانبي حاصل مي شود.
در آميزه گاز مايع درصد پروپان و بوتان بسيار مهم است در تابستانها كه هوا گرم است درصد بوتان را اضافه مي كنند ولي در زمستان با افزايش ميزان پروپان در حقيقت به تبخير بهتر آن كمك مي نمايند معمولا درصد پروپان در گاز مايع بين 10 الي 50 درصد متغير است .
در جهان روزانه بيش از 5 ميليون بشكه گاز مايع مصرف مي شود مصارف گاز مايع در كشورهاي مختلف متفاوت است متوسط درصد مصرف آن طي دهه 1990 در جهان در بخش هاي مختلف به شرح زير است:
تجاري و خانگي %60، صنايع شيميايي %15، صنعتي %15، خدماتي %5، توليد بنزين%5
هر تن متر يك پروپان معادل 12.8 بشكه و بوتان برابر 11.1 بشكه است.
گاز مايع را با كاميون هاي مخصوص خط لوله و يا كشتي هاي ويژه اي كه براي همين منظور ساخته شده است حمل مي نمايند.

گاز مشعل (FLARE GAS)
هيدروكربورهاي سبك ممكن است به صورت گاز از شيرهاي ايمني در دستگاه هاي بهره برداري ، پالايشگاه ها و يا مجتمع هاي پتروشيمي ، گذشته و از طريق مشعل سوزانده شود چنانچه يكي از واحدهاي پالايشگاه به علت بروز اشكالاتي در سيستم برق يا آب سرد كننده از كار بيفتد لازم است كه مقادير خوراك مجتمع و يا محصولات پالايشگاه از طريق دودكش به مشعل هدايت و سوزانده شود تا از خطرات احتمالي جلوگيري شود.

در مجتمع هاي بزرگتر و مجهزتر معمولا دستگاه هاي بازياب نصب شده كه مي توان در مواقع اضطراري بخشي از مايعات و يا گازها را به انجا هدايت كرد و از وسوختن آنها جلوگيري نمود.


گاز همراه (ASSOCIATED GAS)
گاز همراه يا به صورت محلول در نفت خام است كه در مراحل بهره برداري از نفت خام جدا مي شود و يا به صورت جداگانه از نفت خام اشباع شده حاصل مي شود.




چند تعريف:


نفت سفید: نفت سفید برشی از نفت خام و متشکل از سه نوع هیدروکربور پارافینی، نفتینی و آروماتیک می باشد. این فرآورده به عنوان سوخت گرمایشی و سوخت مراکز حرارتی به کار می رود و یکی از موارد اصلی تشکیل دهنده سوخت جت است.


نفت کوره: نفت کوره از بازمانده تقطیر نفت خام در برجهای تقطیر پالایشگاه به دست می آید. این فرآورده به سبب دارا بودن هیدروکربورهای سنگین، به آسانی نمی سوزد و یکی از سوختهای عمده کشتیها و واحدهای بزرگ صنعتی از جمله نیروگاههای برق به شمار می رود.


نفت گاز: نفت گاز فرآورده ای است که بعد از برش نفت سفید به دست می آید و به عنوان سوخت ماشین آلات کشاورزی، صنعتیو سوخت تعدادی وسایل نقلیه عمومی و تأسیسات حرارتی به کار می رود


بنزین موتور: بنزین موتور آمیزه ای است از هیدروکربورها به طور عمده حلقوی وایزومره با نسبتهای متفاوت که برای افزایشدرجه آرام سوزی آن، برخی از ترکیبات آلی به آن اضافه می شود.


گاز طبیعی (گاز غنی): گاز تولیدی از منابع نفتی و گازی را گاز طبیعی یا غنی می گویند که به صورت «کلاهک» همراه با نفت (مانند مانند گاز منطقه آغاجاری) و «مستقل» (نظیر ذخایر گاز سرخس و سرخون) قابل دسترسی می باشد.


گاز سبک: گاز غنی (طبیعی) پس از طی مراحل جداسازی و پالایش، به سبک تبدیل می شود. منظور از جداسازی، جداکردن مایعات و میعانات گازی از گاز غنی است.


گاز مایع: گاز مایع مخلوطی است از پروپان و بوتان نرمال که دراثر شرایط محیط و مصرف نسبت حجمی این دو ماده در مخلوطتغییر می یابد و در تحت فشاری حدود 110 – 100 پوند بر اینچ مربع به صورت مایع در می آید.


مشترک گاز: عبارت است از شخص حقیقی یا حقوقی که طبق روش پذیرش متقاضیان گاز پس از تحویل مدارک مورد نظر و پرداخت حقوق و هزینه های متعلقه، مشخصاتش در دفتر پذیرش اشتراک ثبت شده و شماره اشتراک به وی اختصاص یافته باشد.


مصرف کننده گاز: به مشترکینی اطلاق می گردد که جریان گاز آنها پس از طی مراحل اشتراک پذیری راه اندازی شده باشد.


انشعاب گاز: به خطوطی که جهت ارسال گاز از خطوط انتقال، خطوط تغذیه و شبکه تا ایستگاه اختصاصی مشترک نصب می شود
انشعاب اطلاق می گردد.

[Sara12]

انتقال گاز براي فواصل طولاني همواره با مشکلات خاصي روبرو ميباشد. امروزه تکنولوژي LNG به عنوان راهکاري کاملاً اقتصادي و قابل اطمينان در اين زمينه مطرح است. اما پيشرفت‌هاي اخير در زمينة استفاده از ساير تکنولوژي‌ها نيز باعث گرديده است که روش‌هايي نظير CNG و هيدرات هم به عنوان راه‌حلي براي انتقال گاز به فواصلطولاني مطرح گردند. اين مطلب سعي نموده تا تحليلي از وضعيت اين تکنولوژي‌ها ارايه دهد:

بدون شک گاز طبيعي منبع مهم تامين انرژي در قرن جديد است. امروزه تکنولوژي‌هاي بسياري براي استحصال، انتقال و به‌کارگيري از منابع گازي رشد يافته‌اند.
توسعة سريع صنعت گاز نيز تاثيرپذير از تکنولوژي‌هاي مهمي بوده است که از اواسط قرن بيستم مطرح شده‌اند. انتقال گاز طبيعي به واسطة ماهيت گازي آن عموماً با دشواري مواجه است و حتي استفاده از ساده‌ترين روش انتقال يعني خطوط لوله در فواصل طولاني با مشکلات زيادي روبرو مي‌شود.
با توجه به توانايي هاي موجود تکنولوژي براي انتقال گاز به فواصل دوردست، روش LNG گاز طبيعي مايع‌شده به عنوان يک روش اقتصادي توانسته دشواري حمل گاز را مقدار زيادي مرتفع سازد.
برخي از کارشناسان تبديل گاز به فراورده هاي مايع (GTL) را نيز راهکاري مناسب جهت انتقال گاز به بازارهاي دوردست بيان مي نمايند؛ زيرا معتقدند با وجود اين که هنوز تکنولوژي GTL به طور گسترده مورد استفاده کشورهاي دارنده گاز قرار نگرفته است، حمل فرآورده هاي مايع به بازارهاي مصرف بسيار ساده تر و کم هزينه‌تر از روش تبديل به LNG مي باشد. علاوه بر آن فرآورده هاي مايع گاز را به سهولت مي توان در بازار مصرف به فروش رساند ولي به دليل نوع خاص تقاضاي LNG که به تاسيسات دريافت خاصي نيازمند است, فروش LNG همواره دشواري بيشتري دربردارد.
به واسطه هزينه هاي بالا براي انتقال گاز طبيعي در هر يک از تکنولوژي هاي فوق الذکر, تحقيق و پژوهش براي يافتن راهکارهاي ديگر همواره ادامه دارد. در اين راستا علاوه بر تکنولوژي LNG و GTL، تکنولوژي‌هاي CNG و هيدرات نيز ممکن است بتوانند به عنوان راهکاري مناسب و ارزان براي انتقال گاز مطرح شوند.

تکنولوژي CNG
تکنولوژي CNG يا گاز طبيعي فشرده شده، براي انتقال گاز طبيعي در مسافت‌هاي طولاني، قابليت مهمي به شمار مي رود. CNG را مي‌توان در کشتي‌هاي مخصوصي ذخيره و سپس به مقاصد مورد نظر حمل نمود. اگرچه يک کشتي حامل CNG نمي‌تواند گاز را به مقادير بارگيري شده در کشتي‌هاي LNG انتقال دهد، ولي روش مايع‌سازي و همچنين تبديل مجدد به گاز در تکنولوژي CNG سهل‌تر و بسيار کم‌هزينه‌تر از LNG است.
ذخيره‌سازي گاز در کشتي‌هاي CNG به صورت نگهداري گاز در لوله‌هايي با تحمل فشار 3000-1500 psi و به قطر 18 تا 36 اينچ مي‌باشد. اين لوله‌ها که به‌صورت افقي و عمودي در کشتي تعبيه شده‌اند, توانايي ذخيره سازي مقادير زيادي گاز را در خود دارند. براي کاهش خطرات احتمالي, دماي اين لوله‌ها در 20- درجه سانتي‌گراد حفظ مي‌شود.
به دليل فشار بالاي CNG در مخازن لوله‌اي شکل، بالابودن احتمال خطر انفجار از مشکلات اساسي عملي‌نشدن کاربرد وسيع تکنولوژي CNG در جهان مي‌باشد.
امروزه استفاده از تکنيک‌هاي جديد در ساخت کشتي‌هاي CNG يعني به‌کارگيري لوله‌هايي به قطر 6 اينچ که به‌صورت قرقره‌هاي بزرگ در درون کشتي تعبيه مي‌شوند، پيشنهاد شده است. اين کشتي‌ها توانايي ذخيره‌سازي بيشتري از گاز را در خود دارند. تکنولوژي CNG براي انتقال گاز مخازن آب‌هاي عميق که عملاً انتقال گاز آنها با خط لوله به ساحل با دشواري و هزينه بالا روبرو است, مي‌تواند کاربرد يابد.
سادگي فرايند توليد CNG و تکنولوژي‌ ساده‌تر ساخت کشتي‌هاي حمل آن نسبت به LNG, طرح‌هاي CNG را به عنوان گزينة بالقوه‌اي براي انتقال گاز مطرح نموده است.
با توجه به شرايط موجود تکنولوژي CNG, استفاده از آن تنها براي انتقال گاز تا فواصل 2500 مايل مطمئن به نظر مي‌رسد. تحقيقات در زمينة استفاده از تکنولوژي CNG براي انتقال گاز طبيعي در کشورهاي آمريکا و استراليا همچنان ادامه دارد.
تکنولوژي هيدرات
هيدرات جامدي است بلوري که از مولکول‌هاي آب تشکيل شده است و در حقيقت مولکول‌هاي گاز در درون آن به دام افتاده‌اند. گازهاي زيادي هستند که قابليت تشکيل هيدرات را دارند. از آن جمله مي‌توان به هيدروکربن‌هايي با تعداد اتم‌هاي پايين نظير متان اشاره کرد.
شرايط تشکيل هيدرات عبارتند از: 1- فشار و دماي مناسب 2- وجود مولکول آب 3- وجود مولکول گاز
از دهة 1960 که هيدرات گازي به عنوان عاملي مزاحم در خطوط لوله گاز به‌وجود آمد, ايده انتقال گاز طبيعي به‌وسيلة هيدرات در ذهن بسياري از دانشمندان شکل گرفت.
به دليل آنکه دماي حمل هيدرات بالاتر از دماي حمل LNG مي‌باشد، هيدرات گازي را به سهولت مي‌توان انتقال داد. از اين رو تکنولوژي ساخت کشتي‌هاي حمل هيدرات پيچيدگي بسيار کمتري نسبت به کشتي‌هاي حمل LNG خواهد داشت و تاسيسات توليد هيدرات بسيار ساده‌تر از تاسيسات LNG مي‌توانند طراحي گردند.
اما مشکل اساسي, حجم کمتر گاز منتقل شده مي‌باشد. براساس مطالعات انجام شده در اين زمينه, هر يک متر مکعب هيدرات, 175 متر مکعب گاز را در خود جاي مي‌دهد. در صورتيکه در تکنولوژي LNG کاهش حجم به يک ششصدم مي‌رسد و اين موضوع در اقتصادي‌بودن طرح‌هاي انتقال گاز به‌خصوص فواصل دوردست بسيار پراهميت است.
با اين وجود, هنوز اميدهاي زيادي وجود دارد تا هيدرات به عنوان يک راه‌حل کاملاً اقتصادي جهت انتقال گاز به کار رود. در اين زمينه, شرکت BP با همکاري مراکز علمي ديگر مانند دانشگاه گودسن در حال ساخت پايلوتي است که توان توليد روزي 100 کيلوگرم هيدرات را دارد.
جمع‌بندي
آنچه مسلم است پيشرفت‌هاي تکنولوژي در زمينه هيدرات و CNG همچنان ادامه دارد ولي گمان مي‌رود تا سال 2020, راه حل مطمئن و اقتصادي براي انتقال گاز طبيعي به مناطق دوردست، استفاده از تکنولوژي‌ LNG و يا تبديل به فرآورده‌هاي مايع GTL و حمل آن به مناطق موردنظر ‌باشد.
تکنولوژي CNG در صورت کاهش‌دادن خطر انفجار در هنگام انتقال آن، مي‌تواند رقيبي براي تکنولوژي ‌LNG در فواصل کوتاه‌تر (2500مايل) باشد.
براي کشورهايي نظير کشور ما که داراي ذخاير عظيم گازي است، تحقيق و توسعه در زمينه طرح‌هاي هيدرات و CNG به عنوان راهکارهاي جديد انتقال گاز، حرکت مهمي در تحقيق و پژوهش صنعت گاز مي تواند به شمار رود.
ماخذ:
1.ABC TECHNICAL BULLETIN, 2002.

[Sara12]

جریانهای دوفازی

مقدمه
مهمترین علامت مشخصه جریانهای دوفازی وجود مشترک بودن بین فازهای گاز و مایع می باشد. این فصل مشترک دارای اشکال مختلفیمی باشد. تقریبا امکان پیدایش یک دامنه نامحدود از فصل مشترک مختلف بین دو فاز وجود دارد اما عموما تاثیر کشش سطحی بین دو فاز منجر به پیدایش فصل های مشترک مختلف منحنی شکل شده که نهایتا تمامی آن ها تبدیل به اشکال کروی نظیر قطره ها و حباب هامی شوند.
در حالت کلی با طبقه بندی اوناع حالات توزیع فصل مشترک بین دو فازگاز و مایع که اصطلاحا رژیم های جریان یا الگوی جریان نامیده می شوند می توان به توضیح و تفسیر این نوع جریان ها پرداخت. باید توجه داشت که این رژیم های جریان معمولا بوسیله موقعیت و شکل هندسی خط لوله و جهت جریان و خواص فیزیکی و شدت جریان هر یک از فازها و شار حرارتی وارد بر دیواره لوله تحت تاثیر قرار می گیرند.
لازم به ذکر است که علیرغم کوشش های بسیار زیادی که برای طبقه بندی اونع رژیم های جریان دو فازی به عمل آمده است با وجود تمامی این روش ها ی بشدت کیفی و اغلب مطابق نقطه نظرات شخصی محققین می باشند بطوریکه تاکنون رژیم های جریان مختلفی تعریف گردیده و دامنه گسترده ای از اسامی برای این منظور مورد استفاده قرار گرفته اند. تعاریفی که برای انواع رژیم های جریان در اینجا ارائه خواهند شد بصورت خیلی خلاصه بیان شده اند. قبل از بیان به مفهوم جریان های سیالات در خطوط لوله پرداخته

الگوی جریان در خطوط لوله افقی:
هفت نوع الگوی توزیع برای جریان های دوفازی در خطوط لوله افقی وجود دارد. این الگوهای جریان در شکل های صفحه های بعد به نمایش در آمده اند. بطوریکه برای هر رژیم جریان مقادیر تجربی سرعت هر فاز برای مخلوطی از گازهایی با جرم ویژه نزدیک به جرم ویژه هوا و مایعاتی با گرانروی کمتر از صد سانتی پوز داده شده است .

جریان حبابی:
در خطوط لوله افقی در مواردی که نرخ حجمی گاز نسبتا کم و نرخ حجمی مایع نسبتا زیاد باشد جریان حبابی بصورت حباب های کوچک گاز تحت تاثیر اختلاف چگالی در قسمت فوقانی لوله ظاهر می شود. با افزایش نرخ حجمی فاز گاز اندازه حباب ها بتدریج افزایش می یابد. سرعت ظاهری مایع در این نوع رژیم جریان بین 5 الی 15 فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری گاز بین 1 الی 10 فوت بر ثانیه می باشد .

جریان توپی یا قالبی: با افزایش سرعت فاز گاز در جریان حبابی تعداد حباب های فاز گاز افزایش می یابد. بطوریکه از برخورد و بهم پیوستن آن ها حباب های بزرگ و توپی شکل نزدیک به جداره بالایی لوله تشکیل خواهند شد. این نوع جریان جریان توپی یا قالبی نامیده می شود .

جریان لایه ای: در این نوع الگوی توزیع فازهای مایع و گاز کاملا از هم جدا هستن و فاز گاز که عموما دارای سرعت بیشتری نسبت به فاز مایع می باشد و در قسمت فوقانی و مایع در ناحیه پایین درون لوله حرکت می کنند . همچنین تداخل بین دو فاز بندرت صورت می گیرد و فصل مشترک بین آناه نسبتا منظم و صاف می باشد. در این حالت سرعت ظاهری فاز مایع کمتر از 5/0 فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری فاز گاز بین 2 الی 10 فوت بر ثانیه می باشد.

جریان موجی: در جریان لایه ای اگر سرعت پیدایش گاز مجدادا افزایش یابد. بین فاز گاز و مایع تنشی ایجادمی شود که خود باعث پیدایش امواج در فصل مشترک می شود که این امواج در امتداد جریان حرکت می کنند. سرعت ظاهری مایع در این حالت کمتر از 1 فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری گاز حدود 15 فوت بر ثانیه می باشد .

جریان لخـــــته ای: slug flow در خطوط لوله افقی و مواردی که نرخ جریان مایع زیاد باشد افزایش سرعت گاز منجر به افزایش دامنه موج های سطحی مایع در فصل مشترک گاز و مایع می شود که ضمن آن موج ها به جداره فوقانی لوله برخورد کرده و ل خ ت ی های مایع تشکیل می شود. لخته های مایع در چنین حالتی می توانند باعث لرزش های شدید و در برخی موارد ایجاد خطر درون تجهیزات واقع در مسیر خطوط لوله و مراکز جمع آوری شوند. از ویژگی های این نوع رژیم جریان می توان از نوسانات منظم در تغییرات فشار و مقدار مایع تجمع یافته نام برد که معیار مناسبی برای تشخیص این نوع رژیم جریان می باشد.
جریان حلقوی: در این نوع جریان دو فاز گاز و مایع بصورت دو استوانه متداخل درون لوله جاری خواهند شد. این نوع جریان وقتی شکل خواهد گرفت که سرعت ظاهری گاز بیشتر از 20 فوت بر ثانیه باشد. بررسی دقیق این نوع الگوی جریان به جهت تعیین میزان خوردگی سایشی و افزایش بازدهی خط انتقال پیش بینی مقدار مایع تجمع یافته و تعیین ضخامت فیلم مایع روی دیواره لوله و حاسبه افت فشار سیال جهت طراحی خطوط لوله انتقال و تجهیزات انتهایی آن از اهمیت خاصی برخوردار است .

جریان قطره ای : با افزایش نرخ جریان فاز گاز در جریان حلقوی فاز گاز و فاز مایع را بصورت قطرات ریزی انتقال خواهد داد. احتمالا چنین جریانی وقتی شکل می گیرد که سرعت ظاهری فاز گاز بیش از 20 فوت بر ثانیه باشد. در مواردی که نرخ جریان گاز نسبتا زیاد و نرخ جریان مایع نسبتا کم باشد. فاز مایع در داخل فاز گاز بصورت ذرات بسیار ریز و پراکنده تبدیل شده و اصطلاحا فضایی شبیه مه بوجود می آید. در این حالت رژیم جریان را مه آلود می نامند. بعضی از خطوط انتقال سیستم گاز میعانی در مواقع خاصی در این الگوی جریان قرار دارند .

الگوهای جریان در خطوط لوله قائم در خطوط لوله قائم نیز الگوهایی ظاهر می شوند که تفاوت چندانی با الگوهای جریان در خطوط لوله افقی ندارند .

جریان حبابی : در این نوع رژیم جریان فاز مایع بصورت پیوسته و فاز گاز بصورت پراکنده( حباب های ریز) درون مایع بطرف بالا حرکت می کند. سرعت فازها در این نوع جریان بدلیل اختلاف جرم ویژه فازها متفاوت می باشد. معمولا حباب های ریز گاز با سرعت ظاهری کمتر از 2 فوت بر ثانیه از درون فاز مایع عبور می کنند

جریان لخ ته ای: در جریان حبابی با افزایش سرعت فاز گاز تعداد حباب ها افزایش یافته و از برخورد و بهم پیوستن آنها با یکدیگر چند گنبد چتری شکل گازی بوجود می آید که در قسمت هایی از لوله تمام سطح مقطع لوله را اشغال می کنند. در عمل این نوع جریان بصورت منقطع از فازهای مایع و گاز دارای افت فشار زیاد و همچنین از نظر فرآیندی با ایجاد سروصدا های ناهنجار و آسیب دیدگی تجهیزات همراه است. در طراحی خطوط لوله جریان دو فازی سعی می شود حتی الامکان از ایجاد چنین رژیم جریانی اجتناب شود. در این حالت سرعت ظاهری فاز گاز از 2 الی 30 فوت بر ثانیه تغییر می کند.

جریان کف آلود : در جریان ل خ ت ه ای با افزایش سرعت جریان توده های گاز شکسته شده و جریان ناپایدار و انتقالی بین دو جریان ل خ ت ه ای و حلقوی شکل خواهد گرفت. در خطوط لوله جریان با قطر زیاد حرکت نوسانی مایع بسمت بالا و پایین رخ می دهد در حالیکه در لوله های باریک این حرکت نوسانی بوقوع نخواهد پیوست و حرکت انتقالی بین دو نوع جریان ل خ ت ه ای و حلقوی بسیار گذرا خواهد بود .

جریان قطره ای : در این نوع الگوی جریان فاز گاز بصورت پیوسته و فاز مایع بصورت ذرات ریز به همراه آن در حرکت است. بطوریکه فاز گاز فاز مایع را بصورت قطرات ریز انتقال می دهد. در این حالت تغییرات فشار سیال توسط فاز گاز کنترل می شود. اطلاعات تجربی نشان می دهد که به ازای سرعت ظاهری فاز گاز بیش از 70 فوت بر ثانیه و سرعت ظاهری فاز مایع کمتر از 2 فوت بر ثانیه باشد این نوع رژیم به جریان حلقوی تبدیل خواهد شد .

تهیه و تنظیم: بهتاش

[Sara12]

سنسور هشدار دهنده گاز


در زیر با یک مدار در زمینه سنسور هشدار دهنده گاز آشنا می شوید.



قطعات مورد نیاز



1 عدد سنسور TGS-813

1 عدد آیسی CA3130 یا آیسی CA3140

1 عدد پتانسیومتر 10 کیلو اهم

1 عدد پتانسیومتر 5 کیلو اهم

برد بورد

سیم تلفنی

1 عدد کلید PUSH-BOTTOM

1 عدد دیود 1N4148

1 عدد خازن 100 نانو فاراد

1 عدد ترانزیستور BC107

1 عدد مقاومت 10 کیلو اهم

1 عدد مقاومت 4.7 کیلو اهم

1 عدد مقاومت 1 کیلو اهم

2 عدد مقاومت 1 کیلو اهم

1 عدد مقاومت 220 اهم

1 عدد LED

نقشه مدار


اگر بخواهید مدار خود را بر روی برد بورد پیاده سازی کنید.متوجه خواهید شد که پایه های این سنسور از سوراخ های موجود در برد بورد خیلی بزرگتر است.این سنسور 6 پایه دارد.6 عدد تکه سیم مسی را که هر کدام در حدود 1 تا 2 سانتی متر هستند به این پا یه ها لحیم کنید.برای بهتر لحیم شدن این سیم های مسی به پای های سنسور از روغن لحیم استفاده کنید.

پس از مرحله لحیم کردن، این سنسور را به گونه ای بر روی برد بورد قرار دهید که این پایه ها با یکدیگر ارتباط پیدا نکند.
برای پیدا کرد شماره پایه ها ی سنسور وارد قسمت سنسور گاز در انتهای همین صفحه بشوید.


مطابق نقشه پایه های 1و3 را به یکدیگر وصل کنید.ار این اتصال به مثبت 5 ولت از منبع تغذیه وصل کنید.پایه 5 از این سنسور را زمین کنید.،و پایه 2 را به مثبت 5 ولت از منبع تغذیعه متصل نمایید.


پایه های 4و6 این سنسور را به یکدیگر وصل کنید.از این اتصال مشترک به سر وسط پتانسیومتر 50 کیلو اهم متصل نمایید.یک سر کناری این پتانسیومتر را با یک مقاومت یک کیلو اهم به منفی یا زمین منبع تغذیه متصل نمایید.سر دیگر یان پتانسیومتر را با یک مقاومت 4.7 کیلو اهم به پایه 3 آیسی CA3130 یا CA3140 که ورودی مثبت است.،متصل نمایید.آیسی CA3130 شود.این آیسی حاوی آپ امپ جهت مقایسه ولتاژ های ورودی است.


حال سر وسط پتانسیو متر 10 کیلو اهم را همانطور که در نقشه نیز مشخص است.،به ورودی منفی آیسی CA3130 که پایه 2 آیسی است.،متصل نمایید.یکی از پایه های کناری این پتانسیومتر را با یک مقاومت 2.2 کیلو اهم به زمین و پایه دیگر این پتانسیومتر را با یک مقاومت 2.2 کیلو اهم به مثبت 5 ولت متصل نمایید.


تغذیه زمین این آیسی را که پایه 4 است.،به زمین متصل کرده و تغذیه مثبت آنرا که پایه 7 می باشد را بر روی برد بورد یا بورد سوراخدار مسی به مثبت منبع تغذیه متصل نمایید.بین ورودی های مثبت و زمین این مدار یک عدد خازن 100 نانو فاراد قرار دهید.همانطور که می دانید.،در این خازنها جهت مهم نیست.


از پایه خروجی 6 با دیود 1N4148 به پایه 3 که ورودی مثبت می باشد.متصل نمایید.نحوه اتصال این دیود به گونه ای است که پایه مثبت یا آند آن در پایه 6 و پایه منفی یا کاتد آن در پایه 3 باشد.


از پایه خروجی با یک مقاومت 220 اهم به بیس ترانزیستور BC107 متصل نمایید.امیتر این ترانزیستور را زمین کنید.از کلکتور ترانزیستور به یک مقاومت 10 کیلو اهم به مثبت ولتاژ متصل کنید.از اشتراک کلکتور با این مقاومت با یک مقاومت 220 اهم به کاتد یا منفی LED متصل کنید.،و آند یا مثبت LED را به صورت مستقیم به ,ولتاژ‌5 ولت متصل نمایید.



http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/c/cc/gazalarm550.JPG

تست مدار



جهت تست مدار از فندک استفاده کنید.البته فندک را روشن نکنید.،فقط گاز موجود در آن را بروی سنسور تست کنید.
در این مدار به محض سنس شدن گاز توسط سنسور ولتاژی که در پایه 3 ایجاد می شود.بیشتر از ولتاژی است.،که در پایه 2 ایجاد می شود.میزان این اختلاف ولتاژ‌و حساسیت مدار را می توانید با پتانسیو متر تنظیم کنید.
حتی شما می توانید میزان ماندگاری مدار را با پتانسیومترها تنظیم کنید.به طور مثال قسمت هشدار این مدار که در اینجا LED است.آیا پس از مدتی خاموش شود.یا اینکه شما به طور دستی این قسمت را غیر فعال کنید.برای غیر فعال کردن قسمت هشدار یا آلارم همانطور که در نقشه مشخص است.از یک عدد کلید PUSH-BOTTOM استفاده شده است.
یک سر این کلید در پایه 3 که ورودی مثبت است .،می باشد و سر دیگر آن در زمین است.
زمانیکه قسمت هشدار دهنده مدار را با تنظیم پتانسیومترها به گونه ای تنظیم کرده باشید.،که پس از سنس گاز توسط سنسور هیچگاه به صورت غیر دستی فعال نشود.در این حالت با فشار کلید push-bottom می توانید قسمت هشدار را غیر فعال کنید.
در اینجا برای سادگی و جلوگیری از مزاحمت برای دیگران از LED استفاده کردم.برای روشن شدن یک فن جهت کم کردن میزان گاز منتشر شده یا فعال شدن یک آژیر می توانید از ترکیب همین ترانزیستور و رله ای که آمپر مورد نظر شما را بدهد.، استفاده کنید.


تذکر



در هنگام کار با این سنسور،اگر منبع تغذیه را به آن متصل کنید.،متوجه گرمایی در سنسور می شوید.این به خاطر المنتی است.که بین پایه های 2و 5 وجود دارد.از بابت گرم شدن سنسور نگران نباشید.پایه های مربوط به سنسور را به طور صحیح و مطابق با نقشه ببندید.در بستن مدار دقت کنید و اطلاعات مربوط به سنسور را در انتهای این صفحه به دقت ملاحظه کنید تا در بستن پایه های سنسور دچار اشتباه نشو ید.
متاسفانه نمی توانید این مدار را با باطری تست کنید.تغذیه لازم جهت تست این مدار را یا بایستی از منبع تغذیه فراهم شود.، یا اینکه با استفاده از ترانس و دیود پل و خازن و رگولاتور 7805 این تغذیه را برای تست فراهم کنید.ترانسی که برای این مدار تهیه می کنید.جریانش بایست بین 500 تا 1000 میلی آمپر باشد.
در ضمن میتوانید.به جای تغذیه های بالا از 3 عدد باطری CFL 2300A یا باطری SONY 2300A استفاده کنید.



سنسور گاز



برای دریافت اطلاعات مربوط به سنسور گاز اینجا را کلیک کنید.به شکل واقعی این سنسور در شکل زیر توجه کنید.برای دیدن این اطلاعات می بایست فایل Acrobat reader در کامپیوترتان موجود باشد.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/a/ab/cidlo.jpg

[Sara12]

تبخیر


دید کلی


چرا شناگری که از آب خارج می‌شود، احساس سرما می‌کند؟
دمای بدن انسان چگونه تنظیم می‌شود؟
چگونه آب در داخل کوزه سفالی خنک می‌گردد؟
اساس کار وسائل خنک کننده بر چه اصلی استوار است؟

انرژی جنبشی مولکولهای مایع در تبخیر

انرژی جنبشی مولکول معینی از یک مایع ، ضمن برخورد با سایر مولکولهای پیوسته تغییر می‌کند. ولی در لحظه‌ای معین ، تعدادی ازمولکولهای یک مجموعه ، تعدادی مولکول دارای انرژی نسبتا زیاد و تعدادی دارای انرژی نسبتا کم هستند. مولکولهای که انرژی جنبشی آنها به قدر کافی زیاد است می‌توانند بر نیروهای جاذبه مولکولهای اطراف خود غلبه کنند. این مولکولها می‌توانند از سطح مایع فرار کنند و به فاز گاز وارد شوند به شرط آنکه نزدیک به سطح مایع و در جهت مناسب در حرکت باشند.

این مولکولها در حین فرار از مایع ، بخشی از انرژی خود را برای مقابله با نیروهای جاذبه مصرف می‌کنند. فرار تعدادی از مولکولهای با انرژی زیاد از مایع سبب می‌شود که انرژی جنبشی متوسط مولکولهای باقی مانده در مایع کاهش یابد و از دمای مایع کاسته شود. وقتی که مایعی از یک ظرف سرباز تبخیر می‌شود، انتقال گرما از محیط به مایع صورت می‌گیرد و در نتیجه ، دمای مایع ثابت می‌ماند و به این ترتیب ، ذخیره مولکول‌های پر انرژی تامین می‌شود و این فرایند تا تبخیر تمام مایع ادامه می‌یابد.

آنتالپی تبخیر مولی

مقدار کل گرمای لازم برای تبخیر یک مول از مایع در دمای معین ، آنتالپی تبخیر مولی آن مایع نامیده می‌شود.

اثر دما بر تبخیر

با افزایش دمای مایع سرعت تبخیر زیاد می‌شود. وقتی دما افزایش می‌یابد، انرژی جنبشی متوسط مولکول‌ها زیاد می‌شود و تعداد مولکول‌های با انرژی کافی برای فرار به فاز گازی افزایش می‌یابد.

از کاربردهای تبخیر


تنظیم دمای بدن:
تنظیم دمای بدن ، تا حدودی، بر اثر عرق در پوست صورت می‌گیرد.
ساخت وسائل خنک کننده گوناگون با استفاده از مکانیزم تبخیر
کوزه سفالی بدون لعاب که برای خنک نگه داشتن آب بکار می رود. آب ، گل کوزه را سیر کرده از سطح خارجی آن بخار می‌شود. با این عمل ، آب باقیمانده در کوزه خنک می‌گردد.

گرمای تبخیر

گرمای تبخیر مولی ، مقدار انرژی لازم برای تبخیر یک مول از مایع در دمای معین است. گرمای تبخیر معمولا در نقطه جوش نرمال و بر حسب کیلو کالری بر مول درج مشود.

دمای بخار برابر با دمای مایعی است که با آن در حال تعادل است. بنابر این انرژی جنبشی متوسط مولکولها در دو فاز یکسان است. ولی این دو فاز از نظر انرژی داخلی کل که شامل انرژی پتانسیل و انرژی جنبشی است ، متفاوتند. مولکولهای مایع با نیروهای پیوستگی همدیگر را نگه می دارند ولی مولکولهای بخار اساسا آزادند. وقتی که مایعی به بخار تبدیل می شود، مقداری انرژی لازم است تا مولکولهای مایع از هم جدا شوند. از اینرو انرژی فاز گاز به اندازه مقدار این اختلاف بالاتر از انرژی فاز مایع است.

در اختلاف محتوای گرمایی دو فاز، عامل دیگری نیز دخالت دارد.حجم یک گاز به مقدار قابل ملاحظه ای بیش از حجم مایعی است که آن را تولید می کند (به عنوان مثال از تبخیر یک مول آب در 100 درجه سانتی گراد، در حدود 1700 میلی لیتر بخار آب تولید می شود) . به منظور پس زدن هوا و جا باز کردن برای بخار ، کار انجام می شود و برای این منظور بایستی به سیستم انرژی داده شود. پس گرمای تبخیر هم شامل انرژی لازم برای غلبه بر نیروهای پیوستگی بین مولکولی و هم شامل انرژی لازم برای انبساط گاز است.

وقتی که یک مول بخار بر اثر تراکم به مایع تبدیل می شود، اختلاف محتوای گرمایی دو فاز به صورت انرژی گرمایی آزاد می گردد. در این مورد گرمای تولید شده را گرمای میعان مولی می نامیم.این کمیت دارای علامت منفی است ولی از نظر عددی برابر با گرمای تبخیر مولی در همان دما است.

گرمای تبخیر یک مایع با افزایش دما کاهش می یابد و در دمای بحرانی جسم مقدار آن به صفر می رسد. به عبارت دیگر، با افزایش دما کسر مولکولهای پر انرژی افزایش می یابد و در دمای بحرانی، تمام مولکولها انرژی کافی برای تبخیر را دارند.

به طور کلی هر چه گرمای تبخیر ماده ای بیشتر باشد، نیروهای جاذبه بین مولکولی آن قوی تر است . در 1884 فردریک تروتون دریافت که برای اغلب مایعات نسبت گرمای تبخیر مولی (در نقطه جوش نرمال) به نقطه جوش نرمال(در مقیاس کلوین) ، مقداری ثابت و برابر 21 کالری بر کلوین_مول است ( قاعده تروتون ) .

[Sara12]

نويسنده: سوزان الستون

پلاستيك‌ها براي هميشه
خبرگزاري فارس: نويسنده با نگاهي به مصرف روزانه ميلياردها كيسه پلاستيكي پلي‌اتيلني و آثار زيست‌محيطي ناگوار و فاجعه‌آميز آنها به دليل عمر طولاني چند صدساله و آلوده نمودن محيط زيست، معتقد است كه بايد سياست‌هاي مربوط به ممنوعيت مصرف، وضع ماليات‌هاي سنگين و استفاده از جايگزين‌هاي غيرآلاينده، در دستور كار دولت‌ها و شهروندان قرار گيرد.
چكيده:

با گسترش و توسعه روزافزون تكنولوژي‌هاي مربوط به صنايع پتروشيمي و پليمر، قيمت انواع محصولات پلاستيكي آنچنان ارزان گرديده كه گويي هزينه بازيافت آنها بيش از قيمت خريد يك محصول پلاستيكي نو است. نويسنده با نگاهي به مصرف روزانه ميلياردها كيسه پلاستيكي پلي‌اتيلني و آثار زيست‌محيطي ناگوار و فاجعه‌آميز آنها به دليل عمر طولاني چند صدساله، وجود انواع مواد سمي و كشنده در آن و آلوده نمودن محيط زيست، معتقد است كه بايد سياست‌هاي مربوط به ممنوعيت مصرف، وضع ماليات‌هاي سنگين و استفاده از جايگزين‌هاي غيرآلاينده، در دستور كار دولت‌ها و شهروندان قرار گيرد.



من هم نظير اكثر كانادايي‌ها تعطيلات روز ويكتوريا را در ميان بوستان‌ها و پارك‌هاي عمومي و ضمن رسيدگي به باغچه گل‌هايم در خانه گذراندم. غير از گل ها و گيا‌هان چندساله‌اي كه ما از باغچه پدربزرگ و مادربزرگم به ارث برده‌ايم، اكثر گل‌هاي حياط خانه ما، عمري يك ساله دارند. ما در سال جاري تصميم گرفتيم كه تعداد گياهان با عمر طولاني‌تررا افزايش دهيم. در پايان هفته،‌ هنگامي كه من به فهرست خريدهايم نگاهي انداختم، اين سؤال به وجود آمد كه هر يك از گل و گياه خريداري شده ما تا چه زماني عمر خواهند كرد؟ زماني كه مشغول جمع‌آوري بسته‌بندي‌ها و پوشش‌هاي پلاستيكي اين گل‌ها بوديم، من پاسخ اين سؤال را يافتم: فصل‌ها و گل‌ها و حتي گياهان چندساله مي‌آيند و مي‌روند، اما پلاستيك‌ها براي هميشه باقي خواهند ماند.
انگيزه اصلي من از نگارش اين مقاله، به اطلاعيه جديد فرمانداري ايالت اونتاريو مبني بر اجراي يك برنامه در جهت كاستن از تعداد كيسه‌هاي پلاستيكي مصرف شده در اين منطقه، به نصف مقدار كنوني در يك دوره پنج ساله، باز مي‌گردد. گفته مي‌شود كه اگر اين برنامه‌هاي داوطلبانه كارايي لازم را نداشته باشد، مسئولان ايالت تصميماتي نظير افزايش قيمت اين كيسه‌هاي پلاستيكي و يا ممنوعيت‌هاي شديدتر را اجرا خواهند نمود. البته بايد سرانجام به سراغ اين راهكارها بروند.
از سوي ديگر، بسياري از مراجع قانوني ايالات متحده، هم اينك قوانيني نظير تصويب تعرفه‌هاي سنگين مالياتي و يا ممنوعيت استفاده از اين كيسه‌هاي پلاستيكي را به اجرا گذاشته‌اند. مثلاً در ماه گذشته، شهرداري شهر ليف راپيدز ايالت مانيتوبا، به عنوان اولين شهرداري كانادا، ممنوعيت كامل استفاده از اين كيسه‌ها را تصويب نمود. براساس اين قانون، فروشگاه‌هاي اين شهر در صورت تخطي از مقررات اعلام شده، حداكثر تا 1000 دلار جريمه مي‌گردند. مردم اين ايالت كه همه روزه از هفت ميليون كيسه پلاستيكي استفاده مي‌كنند، بايد به حقايق فراروي استفاده از اين مواد پليمري، بيش از گذشته توجه كنند. كيسه‌هاي پلاستيكي، نظير ساير محصولات ديگر ساخته شده از مواد پليمري، از فراوري نفت كه يك منبع انرژي تجديدناپذير است، به دست مي‌آيد. به علاوه، اين واقعيت كه ما اين محصولات را براي يك بار استفاده خريداري مي‌كنيم و سپس آنها را دور مي‌اندازيم، مي‌تواند به عنوان يك جرم تلقي گردد.
من معتقدم كه استفاده از اين كيسه‌هاي پلاستيكي و همچنين پوشش‌هاي پلاستيكي به كار گرفته شده براي بسته‌بندي و لفافه كالاها، بايد در سراسر كشور ما ممنوع گردد و يا حداقل ماليات‌هاي سنگيني برآنها وضع شود. متأسفانه، با به كارگيري تكنولوژي‌هاي كنوني صنعت پتروشيمي، قيمت تمام شده ساخت اين مواد پلاستيكي آنچنان ارزان است كه به نظر مي‌رسد، دور انداختن آنها در مقايسه با جمع‌آوري و بازيافتشان، هزينه كمتري به دنبال داشته باشد. به خاطر داشته باشيد كه مواد پلاستيكي مورداستفاده توسط ما، بخش كوچكي از كل پسماندهاي پلاستيكي‌اي است كه همه روزه دور ريخته مي‌شود.
به عنوان مثال، پلاستيك‌هاي حاوي گل‌هاي خريداري توسط من را مي‌توان بارها بازيافت و مصرف نمود. اما متأسفانه، در مراكز جمع‌آوري پسماندها، اين نوع پلاستيك پذيرفته نمي‌شود. حتي باغ‌هايي هم كه من اين گل‌ها را از آنها خريداري نموده بودم، حاضر به پس گرفتن اين كيسه‌ها نشدند. چرا كه خريد مجدد اين محصولات براي آنها ارزان‌تر و سريع‌تر خواهد بود. حداقل امروزه كه شرايط بدين‌گونه است.
در سال‌هاي اخير دانشمندان تلاش مي‌كنند كه دريابند، طول عمر اين محصولات پلاستيكي يك بار مصرف چقدر است. آلن وايزمن در كتاب "دنياي بدون ما" مي‌نويسد: "حداقل ما مي‌دانيم كه اين مواد پليمري عمري بسيار طولاني دارند، چرا كه به جز پلاستيك‌هايي كه سوزانده مي‌شوند، كليه مواد پلاستيكي‌اي كه در 50 سال اخير ساخته شده‌اند، هم اينك هم در گوشه و كنار محيط زيست، قابل مشاهده‌اند." وي مي‌افزايد: "كل محصولات ساخته شده از پلاستيك‌هاي پليمري در نيم قرن اخير، به بيش از يك ميليارد تن بالغ مي‌گردد. آنها شامل صدها نوع پلاستيك مختلف هستند كه بايد به وجود مواد شيميايي و سمي ديگري در آنها نظير انواع رنگ‌ها،‌ نرم كننده‌ها،‌ منعطف كننده‌ها و مواد افزودني نظير تثبيت كننده‌هاي رنگ اشاره كرد... همچنين ماندگاري اين مواد بسيار زياد و حتي غيرقابل باور است. چرا كه اصولاً آنها هيچ گاه از بين نمي‌روند. مثلاً بايد يادآور كنم كه چندي پيش، پژوهشگران براي فهم مدت زماني كه يك ماده پلي‌اتيلن به زنجيره‌هايي زيستي تبديل مي‌شود، يك نمونه را در محيطي باكتريايي و با استفاده از يك دستگاه تسريع‌كننده واكنش‌هاي شيميايي قرار دادند. پس از گذشت يك سال، تنها كمتر از 1% پيوندهاي آن تجزيه شده بود!" از سوي ديگر، آقاي وايزمن در مقاله‌اي با عنوان "پليمر؛ هشدارهايي در مورد مشكل‌آفرين‌ترين و شايع‌ترين ماده دنيا" به نكات قابل توجه ديگري هم اشاره مي‌كند:
الف: امروزه وجود آشغال‌هاي پلاستيكي غيرقابل بازيافت در سواحل كشورهاي مختلف، به يك مشكل مهم و لاينحل براي دولت‌ها تبديل شده است. همچنين ماهي‌هايي كه اين آشغال‌ها را مي‌بلعند، به دليل وجود مواد شيمياي سمي مختلف، با بيماري و يا مرگ روبه‌رو مي‌گردند. ب: در سال 1975 ميلادي، آكادمي ملي علوم ايالات متحده اعلام نموده بود كه كشتي‌هاي اقيانوس‌پيما همه ساله 8 ميليون پوند زباله پلاستيكي به آب‌هاي آزاد مي‌ريزند. اين در حالي است كه آمار كنوني حاكي از سرازير شدن 639 هزار عدد محصولات پلاستيكي در هر روز به اين آب‌هاي بين‌المللي مي‌باشد. پرندگان و لاك‌پشت‌ها را بايد قربانيان ديگر شرايط كنوني دانست. ج: كشورهاي آمريكاي شمالي و اروپاي غربي در مجموع 80 % كيسه‌هاي پلاستيكي دنيا را مصرف مي‌نمايند و بخش زيادي از اين محصولات هم در آسيا توليد مي‌گردد. د: آمريكايي‌ها همه ساله 100 ميليارد كيسه پلاستيكي پلي‌اتيلني را دور مي‌اندازند و تنها 6/0 اين كيسه‌ها بازيافت مي‌شوند.

چه بايد كرد؟
يك: هنگامي كه خريدهاي شما كم است و مي‌توانيد به آساني آن را حمل نماييد، از گرفتن كيسه‌هاي پلاستيكي از فروشگاه‌ها خودداري كنيد. دو: از كيسه‌هاي برزنتي محكم و با داوم در منزل،‌اداره و خودروي خود استفاده كنيد و آنها را در دسترس قرار دهيد تا در هنگام ضرورت از آنها استفاده كنيد. سه: از فروشگاه محله‌تان بخواهيد كه از ارائه رايگان كيسه‌هاي پلاستيكي به مشتريانش خودداري كند و يا براي آنان كه از اين كيسه‌ها استفاده نمي‌كنند،‌ تخفيفي قائل شود. چهار: ضمن برقراري ارتباط با سياست مداران و قانون گذاران محلي، از آنها بخواهيد كه براي مصرف اين كيسه‌هاي پلاستيكي ماليات وضع نموده و يا استفاده از آنها را به صورت كامل ممنوع كنند.
.................................................. .......... .....................
منبع: ماهنامه سياحت غرب، شماره 59

[Sara12]

شیشه و انواع آن


از نظر فیزیکی ، می‌توان شیشه را مایعی صلب ، فوق‌العاده سرد و بدون نقطه ذوب مشخص تعریف کرد که گرانروی زیاد ، مانع تبلور آن می‌شود.

می‌توان شیشه را از نظر شمیایی ، یکی شدن اکسیدهای غیرفرار معدنی حاصل از تجزیه و گداختگی ترکیبات قلیایی و قلیایی خاکی ، ماسه و سایر اجزای شیشه دانست که منتهی به ایجاد محصولی با ساختار کتره‌ای اتم‌ها می‌شود.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/9/99/to1697.jpg


تاریخچه

مانند بسیاری از مواد دیگر ، در مورد اختراع شیشه نیز تردید بسیاری وجود دارد. یکی از قدیمی‌ترین استفاده‌های موجود در این ماده ، از "پلینی" نقل شده که در طی آن ، گفته می‌شود که بازرگانان فنیقی ، ضمن پختن غذا در ظرفی که برحسب اتفاق روی توده‌ای از لزونا در ساحل دریا قرار گرفته بود، به وجود این ماده پی بردند. یکی شدن ماسه و قلیا نظر آنان را به خود جلب کرد و سبب انجام تلاشهای بعدی در راه تقلید این عمل شد.

مصری‌ها در هزاره ششم پیش از میلاد ، جواهرات بدلی شیشه‌ای می‌ساختند. در سال 290 میلادی ، شیشه پنجره ساخته شد. در طی قرون وسطی ، ونیز به مرکز انحصاری صنعت شیشه بدل شده بود. در سال 1688 شیشه جام در فرانسه به شکل فراورده نو عرضه گردید. در سال 1608 میلادی ، در ایالات متحده ، در "جیمزتاون" در ویرجینیا ، صنعت شیشه پایه‌گذاری شد. در سال 1914، فرایند فورکالت در بلژیک برای کشش مداوم ورق شیشه بوجود آمد.

مصارف و جنبه‌های اقتصادی

مصارف و کاربردهای شیشه بسیار متعدد است. در مجموع شیشه سازی در ایالات متحده ، سالانه یک صنعت 7 میلیارد دلاری را تشکیل می‌دهد و در آن میان ، شیشه خودرو ، سالانه نیمی از مقدار تولید شیشه تخت را به خود اختصاص می‌دهد. در معماری ، گرایش بیشتری به استفاده از شیشه در ساختمانهای تجاری و بویژه مصرف شیشه‌های رنگی ، پدید آمده است.
ترکیب شیشه

شیشه ، محصولی کاملا «شیشه‌ای شده» یا دست کم فراورده‌ای است که مقدار مواد معلق غیرشیشه‌ای موجود در آن نسبتا کم است. با وجود هزاران فرمول جدید شیشه که طی 30 سال گذشته بوجود آمده، درخور توجه است که هنوز مانند 2000 سال پیش ، 90 درصد تمام شیشه‌های جهان از آهک ، سیلیس و کربنات سدیم تشکیل یافته‌اند. اما نباید چنین استنتاج کرد که در طی این مدت ، هیچ تحول مهمی در ترکیب شیشه صورت نگرفته است. بلکه در واقع تغییرات جزئی در اجزای اصلی ترکیب و تغییرات مهم در اجزای فرعی ترکیب ، پدید آمده است.

اجزای اصلی عبارتند از: ماسه ، آهک و کربنات سدیم. هر ماده خام دیگر ، جزء فرعی تلقی می‌شود، هرچند که بر اثر استفاده از آن ، نتایج مهمی بدست آید. مهمترین عامل در ساخت شیشه ، گرانروی اکسیدهای مذاب و ارتباط میان این گرانروی و ترکیب شیشه است.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/9/91/pitcher.jpg


تقسیم بندی شیشه‌های تجارتی

سیلیس گداخته

سیلیس گداخته یا سیلیس شیشه‌ای به روش تفکافت تتراکلرید سیلیسیم در دمای بالا یا بوسیله گدازش کوارتز یا ماسه خالص ساخته می‌شود و گاه آن را به اشتباه ، شیشه کوارتزی می‌خوانند. این ماده ، انبساط کم و نقطه نرمی بالایی دارد که به مقاومت گرمایی زیاد آن کمک می‌کند و امکان استفاده از آن را در گستره دمایی بالاتر از دیگر شیشه‌ها فراهم می‌آورد. این شیشه ، اشعه ماوراء بنفش را بخوبی از خود عبور می‌دهد.

سیلیکاتهای قلیایی

سیلیکاتهای قلیایی تنها شیشه‌های دو جزئی هستند که از اهمیت تجارتی برخوردارند. ماسه و کربنات سدیم را بسادگی با هم ذوب می‌کنند و محصولات بدست آمده با گستره ترکیب Na2O.SiO2 تا Na2O.4SiO2 را سیلیکاتهای سدیم می‌خوانند. سیلیکات محلول کربنات سدیم که به نام شیشه آبی (انحلال پذیر در آب) نیز خوانده می‌شود، بطور گسترده‌ای در ساخت جعبه‌هایی با کاغذ موجدار و به عنوان چسب کاغذ بکار می‌رود.

مصرف دیگر آن در ایجاد حالت ضد آتش است. انواع قلیایی‌تر آن به عنوان شوینده‌های لباسشویی و مواد کمکی صابونها بکار می‌رود.

شیشه آهک سوددار

این نوع شیشه %95 کل شیشه تولید شده را تشکیل می‌دهد و از آن ، برای ساخت تمام انواع بطری‌ها ، شیشه تخت ، پنجره خودروها و سایر پنجره‌ها ، لیوان و ظروف غذاخوری استفاده می‌شود. در کیفیت فیزیکی تمام انواع شیشه‌های تخت ، نظیر همواری و نداشتن موج و پیچ ، بهبود کلی حاصل شده، اما ترکیب شیمیایی تغییر زیادی نکرده است. اصولا ترکیب شیمیایی در گستره زیر قرار می‌گیرد:

SiO2 از %70 تا %74 ، CaO از %8 تا %13 ،Na2O از %13 تا %18.

فراورده‌هایی که این نسبتها را دارند، در دماهای نسبتا پایین‌تری ذوب می‌شوند. در تولید شیشه بطری ، بخش عمده پیشرفت از نوع مکانیکی است. در هر حال ، تجارت نوشابه‌ها ، سبب ایجاد گرایشی در بین شیشه سازان برای تولید ظروف شیشه‌ای با آلومین و آهک زیاد و قلیائیت کم شده است. این نوع شیشه با دشواری بیشتری ذوب می‌شود، اما در برابر مواد شیمیایی مقاومتر است.

رنگ شیشه بطری‌ها بدلیل انتخاب بهتر و تخلیص مواد خام و استفاده از سلنیم به عنوان زنگ‌زدا بسیار بهتر از قبل است.

شیشه سربی

با جانشین شدن اکسید سرب به جای اکسید کلسیم در شیشه مذاب ، شیشه سربی بدست می‌آید. این شیشه‌ها بدلیل برخورداری از ضریب شکست بالا و پراکندگی نور زیاد ، در کارهای نوری از اهمیت بسزایی برخوردارند. تاکنون میزان سرب موجود در شیشه را به %92 نیز رسانده‌اند.

درخشندگی یک بلور تراش داده شده خوب بدلیل مقدار زیاد سرب در ترکیب آن است. مقدار زیادی از این شیشه برای ساخت حباب لامپهای برق ، لامپهای نئون و رادیوترونها بدلیل مقاومت الکتریکی بالای آنها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شیشه برای ایجاد حفاظ در برابر پرتوهای اتمی نیز مفید است.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/9/9c/fingers.jpg


شیشه بوروسیلیکاتی

شیشه بوروسیلیکاتی ، معمولا حاوی حدود 10 تا 20 درصد B2O2 ، حدود 80 تا 85 درصد سیلیس و کمتر از 10 درصد Na2O است. این نوع شیشه دارای ضریب انبساط کم ، مقاومت فوق‌العاده زیاد در برابر ضربه ، پایداری عالی در برابر مواد شیمیایی و مقاومت الکتریکی بالاست.

ظروف آزمایشگاهی ساخته شده از این شیشه ، تحت نام تجارتی پیرکس فروخته می‌شود. با این حال ، در سالهای اخیر نام پیرکس برای اجناس شیشه‌ای بسیاری که ترکیب شیمیایی دیگری دارند (مانند شیشه آلومین _ سیلیکات در ظروف شیشه‌ای مناسب برای پخت و پز) نیز بکار می‌رود. مصارف دیگر شیشه‌های بوروسیلیکاتی علاوه بر ظروف آزمایشگاهی عبارت است از واشرها و عایقهای فشار قوی ، خطوط لوله و عدسی تلسکوپها.

شیشه‌های ویژه

شیشه‌های رنگی و پوشش‌دار ، کدر ، شفاف ، ایمنی ، شیشه اپتیکی ، شیشه فوتوکرومیکی و سرامیکهای شیشه‌ای ، همه شیشه‌های ویژه هستند. ترکیب تمامی این شیشه‌ها بر طبق مشخصات محصول نهایی موردنظر تغییر می‌کند.

الیاف شیشه‌ای

الیاف شیشه‌ای از ترکیبات ویژه‌ای که در برابر شرایط جوی مقاوم هستند، ساخته می‌شوند. سطح بسیار زیاد این الیاف سبب می‌شود تا آنها نسبت به همه رطوبت موجود در هوا آسیب پذیر باشند. مقدار سیلیس (حدود %55) و قلیایی موجود در این شیشه پایین است.

[Sara12]

دید کلی

شیشه از نظر ساختمان مولکولی در حالت جامد آرایش مولکولی نامنظم دارد. در درجه حرارت‌های بالا ، شیشه مثل هر مایع دیگری رفتار می‌کند. اما با کاهش دما ، گرانروی آن بطور غیر عادی افزایش می‌یابد و باعث می‌شود مولکول‌ها نتوانند در آرایشی که لازمه کریستال شدن است، قرار گیرند. به این ترتیب شیشه از نظر ساختمان مولکولی مانند مایعات نامنظم است، ولی این ساختمان غیر منظم ، دیگر متحرک نیست.

شیشه جسمی سخت است که سختی آن در حدود 8 می‌باشد و همه اجسام بجز الماسه‌ها را خط می‌اندازد. وزن مخصوص شیشه 2.5 گرم بر سانتیمتر مکعب بوده و بسیار تُرد و شکننده است. شیشه در مقابل تمام مواد شیمیایی حتی اسیدهای قوی و بازها مقاومت کرده و تحت تاثیر خورندگی واقع نمی‌شود، به همین علت ظرف آزمایشگاهی را از شیشه می‌سازند. فقط اسید فلوئوریدریک (HF) بر آن اثر داشته و شیشه را در خود حل می‌نماید.

تاریخچه

شیشه گری ، یکی از قدیمیترین حرفه‌هایی است که بشر بدان اشتغال داشته است. مصری‌ها سازنده اولین اشیای شیشه‌ای بوده‌اند که ظروف بدست آمده از حفاریهای مصر قدمت 5000 ساله دارد. رومیان نیز در فن شیشه گری مهارت داشته‌اند و در این صنعت از سایرین پیشرفته‌تر بودند. رونق شیشه سازی در نخستین ادوار تاریخ اسلامی صورت گرفته است، زیرا هنری بود که در مساجد و زیارتگاه‌ها و تزئینات مذهبی جلوه خاصی داشته و مورد استفاده قرار می‌گرفت.

در ایران نیز ساختن شیشه قدمت چند هزار ساله دارد. و نخستین واحد ماشینی تولید شیشه ساختمانی در ایران در سال 1340 شروع بکار کرد.

ترکیبات سازنده شیشه

اجزای اصلی تشکیل دهنده شیشه

با نگاه به جدول عناصر ، کمتر عنصری را می‌توان یافت که از آن شیشه بدست نیاید، ولی سه ماده کربنات دو سود ، سنگ آهک و سیلیس ، مواد اصلی تشکیل دهنده شیشه می‌باشند. مواد شیشه ساز مورد تایید موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران عبارتند از سیلیس (SiO2) ، دی‌اکسید بور (B2O3) ، پنتا اکسید فسفر (P2O5) که از هر کدام بتنهایی می‌توان شیشه تهیه نمود.

گدازآورها

کربنات سدیم (Na2CO3) ، کربنات پتاسیم (K2CO3) و خرده شیشه ، سیلیکات سدیم و پتاسیم (Na2SiO3 , K2SiO3) که حاصل ترکیب سیلیس با گدازآورها می‌باشند، در آب حل می‌شوند و از شفافیت شیشه به تدریج کم می‌کنند. به همین علت است که اغلب شیشه‌های مصرف شده در گلخانه پس از چند سال کدر می‌شوند و نور از آنها بخوبی عبور نمی‌نماید.

تثبیت کننده‌ها

برای آنکه مقاومت شیشه را در مقابل آب و هوا ثابت کنیم، باید اکسیدهای دو ظرفیتی باریم ، سرب ، کلسیم ، منیزیم و روی به مخلوط اضافه کنیم که به این عناصر ، ثابت کننده می‌گویند.

تصفیه کننده‌ها

موجب کاستن حباب هوای موجود در شیشه می‌شوند و بر دو نوعند:




فیزیکی: سولفات سدیم (Na2SO4) ، کلرات سدیم (NaClO3). با ایجاد حباب‌های بزرگ حباب‌های کوچک را جذب و از شیشه مذاب خارج می‌کنند.
شیمیایی: املاح آرسنیک و آنتیموان ترکیباتی ایجاد می‌کنند که حباب‌های کوچک داخل شیشه را از بین می‌برند.

تا اینجا به موادی اشاره کردیم که عدم وجودشان ، در مواد اولیه باعث از بین رفتن مرغوبیت کالا می‌شد. حال به چند ماده دیگر که به نوعی در تولید شیشه سهیم هستند، اشاره می‌کنیم.

افزودنیها


استفاده از بوراکس به جای اکسید و کربنات سدیم (گدازآور) که در اثر حرارت به Na2O و B2O3 تجزیه می‌شود و در واقع بجای هر دو ماده عمل می‌کند.
استفاده از نیترات سدیم NaNo3برای از بین بردن رنگ سبز شیشه (ناشی از اکسید آهن که همراه مواد دیگر وارد کوره می‌شود).
استفاده از اکسید منگنز که باعث مقاومت بیشتر در مقابل عوامل جوی و شفاف‌تر شدن شیشه می‌شود.
استفاده از اکسید سرب PH3O4 , PbO به جای CaO برای ساختن شیشه‌های مرغوب بلور و کریستال که باعث درخشندگی شیشه می‌شوند.
برای ساختن کریستال مرغوب از اکسید نقره استفاده می‌کنند.
استفاده از فلدسپار که باعث مقاومت بهتر در مقابل مواد شیمیایی می‌شود.
برای اینکه شیشه در برابر اسید فلوئوریدریک هم مقاوم باشد، ترکیباتی از فسفات به آن می‌افزایند.
استفاده از خرده شیشه که به ذوب مواد سرعت بیشتری می‌دهد.
استفاده از اکسید فلزات برای تهیه شیشه‌های رنگی.
اکسید سزیم برای جذب اشعه زیر قرمز و اکسید بر برای ازدیاد مقاومت حرارتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

دو نمونه از عناصر تشکیل دهنده که عمومیت بیشتری دارند، در زیر ذکر می‌گردد.




ترکیبات(1): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 74 تا 80 درصد و بقیه شامل پراکسید سدیم (NaO2) تا 15 درصد و اکسید کلسیم 7 تا 12 درصد اکسید منیزیم 2 تا 4 درصد و 2 درصد هم عناصر دیگر مانند Fe2O3 - MnO - Al2O3 - TiP2 - SiO3.
ترکیبات (2): اکسید سیلیسیم (SiO2) در حدود 73 درصد ، اکسید سدیم 15 درصد ، اکسید کلسیم 5.55 درصد ، اکسید منیزیم 3.6 درصد ، اکسید آلومینیوم 1.5 درصد ، اکسید بور (B2O3) و اکسید پتاسیم( K2O) هر کدام 0.4 درصد ، اکسید آهن (Fe2O3) و اکسید سیلیسیم 6 ظرفیتی SiO3 هر کدام 0.3 درصد.

علاوه بر مواد فوق همیشه مقداری خرده شیشه نیز با این مواد وارد کوره می‌گردد.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/d/d8/37qf.jpg

انواع شیشه و کاربرد آنها

شیشه به اشکال مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در ساخت لوازم تزیینی مانند گل ، تابلو و غیره در ساختن ظروف آزمایشگاهی و یا ظروف آشپزخانه مانند لیوان ، بطری و غیره و بالاخره در ساختن شیشه‌های مسطح که در دو نوع ساده و مشجر عرضه می‌گردد و مصارف مختلفی دارد که عمده ترین کاربرد آن به عنوان در و پنجره در کارهای ساختمانی است که به شکلهای مختلف اعم از شیشه‌های شفاف ، نیمه شفاف و رنگی ، جاذب حرارت ، ایمنی ، دوجداره ، سکوریت و... وجود دارد.

همچنین در آینه سازی ، صنایع نشکن ، صنایع یخچال سازی ، میزهای شیشه‌ای ، انواع شیشه رومیزی و تیغه کاری ساختمان کاربرد دارد.

شیشه رنگی

به دو طریق می‌توان شیشه رنگی بدست آورد.




با افزودن و کم کردن بعضی مواد شیمیایی در مصالح اولیه تهیه شیشه. برای نمونه اکسیدهای مسی به شیشه رنگهای مختلف قرمز می‌دهد و رنگ آبی پر رنگ بوسیله اکسید کبالت بدست می‌آید. رنگ زرد با افزودن مقداری اکسید اورانیوم و کادمیوم حاصل می گردد.
شیشه سفید را در شیشه مذاب رنگی فرو می‌کنند تا دو روی آن رنگی شود. شیشه‌های رنگی در ویترین مغازه‌ها ، نمایشگاهها ، آزمایشگاهها و ساختمانهای صنعتی بکار می‌روند.

شیشه ضد آتش (پیرکس)

همراه مواد اولیه این شیشه‌ها در مقابل حرارت ، مقاومت زیادی دارند، مقدار زیادی اکسید بوریک بکار می‌رود و سیلیس آنها از انواع شیشه‌های معمولی بیشتر است. معمولا از آنها به عنوان ظروف آزمایشگاه و آشپزخانه و یا در جلوی بخاری‌های دیواری و اجاقها استفاده می‌نماید.

شیشه مسطح

این نوع شیشه را با اضافه نمودن توری فلزی در میان شیشه می‌سازند و بیشتر برای درهای ورودی ، کارگاهها ، موتورخانه‌ها ، آسانسورها و هر جایی که خطر شکستن و فروریختن شیشه وجود دارد، استفاده می‌نمایند.

شیشه دوجداره (مضاعف)

این نوع شیشه‌ها ، از دو لایه ساده و گاهی رنگی که به موازات یکدیگر قرار گرفته‌اند و لبه‌ها یا درزهای آنها هوابندی شده است و فضای بین آنها با مواد خشک کننده‌ای مانند سیلیکاژل ، پُر و یا در بعضی از موارد بین دو لایه ، خلاء ایجاد می‌شود. این نوع شیشه که عایق گرما ، سرما و صداست، در بسیاری از ساختمانها مانند فرودگاهها ، هتل‌ها و بیمارستانها بکار می‌رود.

شیشه سکوریت

در این حالت ، شیشه مجددا تا حدود 700 درجه سانتی‌گراد حرارت داده و بعد بطور ناگهانی و تحت شرایط خاص و کنترل شده‌ای سرد می‌شود. این عمل باعث افزایش مقاومت شیشه (حدود 3 الی 5 برابر) در مقابل ضربه و نیز شوکهای حرارتی می‌گردد. این شیشه‌ها در صورت شکستن ، به ذرات ریز و مکعب شکل تقسیم می‌شوند که آسیب رسان نیستند. از این نوع شیشه در ویترین فروشگاهها ، درهای شیشه‌ای و پنجره‌های جانبی اتومبیلها استفاده می‌گردد.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/c/c4/glassss.jpg

شیشه نشکن

این نوع شیشه‌ها شامل دو یا چند لایه شیشه‌اند که بوسیله ورقه‌هایی از نایلون شفاف تحت حرارت و فشار به هم متصل می‌شوند. همچنین بعضی از انواع شیشه‌های طلق‌دار به عنوان عایق صوتی ، جاذب حرارت ، کاهنده شفافیت و شیشه ایمنی بکار برده می‌شوند. وقتی که این شیشه‌ها می‌شکنند، خاصیت کشسانی نایلون مانع از پخش و پراکندگی ذرات شیشه می‌گردد.

از جمله کاربردهای این نوع شیشه‌ها در خودروها و ویترین مغازه‌هایی که اشیاء گرانقیمت می‌فروشند استفاده می‌گردد. ممکن است شیشه نشکن را از جنس شیشه سکوریت بسازند.

شیشه ضد گلوله

از چند لایه شیشه سکوریت و یا نشکن ، شیشه ضد گلوله می‌سازند. در هنگام وارد شدن گلوله به داخل شیشه ، از نیروی آن کاسته و در میان شیشه متوقف می‌گردد.

شیشه انعکاسی (بازتابنده)

در این نوع شیشه‌ها ، یک سطح شیشه با یک پوشش منعکس کننده نور و حرارت از جنس فلز یا اکسید فلزی دارای این خاصیت پوشانده می‌شود. این نوع شیشه‌ها ، نور خورشید را منعکس می‌کنند و در کاهش حرارت و درخشندگی نور موثر هستند. اگر در روشنایی روز از بیرون به شیشه انعکاسی نگاه کنیم مشاهده می‌کینم که تصاویر اطراف را مانند آینه باز می‌تاباند و اگر از داخل به بیرون نگاه کنیم، شیشه کاملا شفاف خواهد بود. شبها پدیده مذکور برعکس است. یعنی شیشه از خارج شفاف و از داخل مانند آینه است.

این شیشه با منعکس نور خورشید ، حرارت ناشی از تابش نور خورشید را بطور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌دهد و در نتیجه ، باعث صرفه جویی در هزینه‌های احداث ، راه اندازی و نگهداری سیستمهای تهویه و تبدیل می‌شود.

[Sara12]

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/a/a2/shisheh.jpg


تاریخچه شیشه

انسان حتی پیش از اینکه خود شیشه بسازد، شیشه‌های طبیعی نظیر فولگوریت و کوارتز را کشف نموده و از آنها در موارد گوناگون استفاده کرده است. کسی از نخستین شیشه‌گر چیزی نمی‌داند. تاریخ ساختن نخستین شیشه نیز معلوم نیست.

فینیقی‌های شیشه‌گر

بنابر یک داستان قدیمی ، فینیقی‌ها برحسب تصادف ، نخستین شیشه را ساخته‌اند. داستان ، روایت بر مسافران یک کشتی دارد که در سوریه لنگر انداخته بودند. آنها برای درست کردن اجاق ، چون سنگی نیافته بودند، از قطعه‌هایی از بار کشتی که پودر رختشویی بود، استفاده کرده بودند. هنگام پختن غذا ناگهان مشاهده کرده‌اند که در اثر حرارت اجاق ، قطعه‌های سود با شنهای دور خود ترکیب شده و به شیشه تبدیل شده‌اند. البته ما دلیلی بر درستی یا نادرستی این داستان نداریم.

سیر تحولی و رشد

در تاریخ می‌خوانیم که به احتمال ، ده‌هزار سال پیش از میلاد مسیح در کشور مصر یا سوریه ، یک نوع شیشه ابتدایی ساخته شده است. ولی مدارکی دال بر صحت این موضوع در دست نیست، ولی یقین داریم که در 300 سال پیش از میلاد ، در مصر کارگاههای کوچک شیشه‌گری وجود داشته است و شیشه را از ماسه و سود می‌ساختند. می‌توان گفت در آن تاریخ ، وسایل شیشه‌ای جزو اشیاء تجملی مورد استفاده درباریان و توانگران قرار گرفته است.

اکنون در موزه بریتانیا ، قدیمی‌ترین ظرف شیشه‌ای را می‌توان دید که 70 سال پیش از میلاد در رم ساخته و پرداخته شده است. بعدها در سده‌های 11 و 12 میلادی ، مسلمانان در تکمیل هنر شیشه‌گری کوشیده‌اند.

در سده سیزدهم میلادی ، اروپائیان ، شیشه رنگی را ساختند و از آن ، جهت تزئین کلیساها استفاده کردند. اما در آن زمان ، یک وسیله شیشه‌ای ، حاصل مدتها تلاش و کوشش یک هنرمند بود و این کار دستی قیمت سرسام‌آوری داشت. تنها از اوایل سده نوزدهم است که ماشین شیشه‌سازی به روش فشردن ماده مذاب آن اختراع شد و وسایل گوناگون و ارزان‌قیمت شیشه‌ای متداول گردید.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/6/6f/window.jpg


کاربردهای امروزی شیشه

امروزه ، شیشه همه جا در خدمت انسان است. این ماده ، نه‌تنها ظرفهای خوراکی ما را تشکیل می‌دهند، بلکه از اتومبیل و هواپیما گرفته تا سفینه‌هایی که راه کره‌های دیگر را در پیش می‌گیرند، بطور قطع شیشه دارند. بویژه این که همین شیشه بود که به صورت عدسی در آمد و چشم انسان کنجکاو را به سوی آسمانها باز کرد و به صورت وسیله‌ای برای دیدن نادیدنی‌ها در آمد. امروزه نیز در آزمایشهای علمی بیشمار ، وسایل شیشه‌ای ، مورد نیاز پژوهشگران جهان است.

[Sara12]

جریان تولید شیشه تخت


دید کلی

برای ساخت شیشه ، مراحلی وجود دارد که باید طی شود تا مواد اولیه شیشه به محصولی با کیفیت و قابل قبول تبدیل شود. اما در طی ساخت شیشه ، ظرافت‌هایی وجود دارد که باید آنها را در یک کارخانه تولید شیشه مشاهده کرد و نمی‌توان به‌صورت تئوری آن را بیان کرد.

مراحل ساخت شیشه

ذوب

کوره‌های شیشه‌سازی را می‌توان به کوره‌های بوته‌ای یا کوره‌های مخزنی تقسیم‌بندی کرد. کوره‌های بوته‌ای با ظرفیت تقریبی 2 تن یا کمتر برای تولید شیشه‌های ویژه به مقدار کم یا هنگامی که حفاظت از پیمانه مذاب در برابر محصولات احتراق الزامی است، بسیار مفیدند. بوته‌ها از جنس خاک رس یا پلاتین هستند. در کوره مخزنی ، مواد پیمانه از یک سر مخزن بزرگی که از جنس بلوکهای نسوز است، وارد می‌شوند. این کوره‌ها با گاز یا برق گرم می‌شوند.

بسته به توانایی آجر نسوز کوره برای تحمل انبساط ، دمای کوره‌ای که به‌تازگی شروع به تولید کرده است، روزانه تنها به اندازه معینی افزایش می‌یابد. پس از گرم شدن کوره بازیابی گرما ، در تمام اوقات دمایی که دست‌کم معادل با 1200 درجه سانتی‌گراد است، همچنان حفظ می‌شود. بخش زیادی از گرما به جهت تابش در کوره تلف می‌شود و در واقع مقدار بسیار کمتری از گرما برای ذوب شیشه به‌مصرف می‌رسد.

در هر حال ، دمای دیواره‌های کوره ممکن است چنان بالا رود که شیشه مذاب آنها را حل کند یا بپوساند، مگر اینکه اجازه داده شود دیواره‌ها ضمن تابش مقداری خنک شوند. به‌منظور کاهش کنش شیشه مذاب ، غالبا در دیواره‌های کوره ، لوله‌های آب خنک‌کن کار گذاشته می‌شود.

شکل دهی

شیشه را می‌توان با قالب‌گیری ماشینی یا دستی شکل داد. عامل مهمی که باید در قالب‌گیری ماشینی شیشه مدنظر داشت، این است که طراحی ماشین باید چنان باشد که کالای موردنظر ، ظرف چند ثانیه کاملا شکل گیرد. در طی این زمان نسبتا کوتاه ، شیشه از حالت یک مایع گرانرو به جامدی شفاف تبدیل می‌شود. در نتیجه به‌سهولت می‌توان دریافت که حل مشکلات طراحی همچون جریان گرما ، پایداری فلزات و لقی یاتاقانها بسیار پیچیده است و موفقیت چنین ماشینهایی به مهندس شیشه کمک شایانی می‌کند. شیشه پنجره ، شیشه جام ، شیشه شناور ، شیشه نشکن و مشجر ، شیشه دمشی و … ، با ماشین شکل داده می‌شوند.

تابکاری

به‌منظور کاهش کرنش در تمام کالاهای شیشه‌ای ، اعم از آنکه به روشهای ماشینی یا دستی قالب‌گیری شده‌اند، لازم است که تحت عملیات تابکاری قرار گیرند. بطور خلاصه ، عملیات تابکاری دو بخش دارد:



http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=17699


اول ،‌ نگه داشتن توده‌ای از شیشه در دمایی بالاتر از یک دمای بحرانی معین تا زمانی که میزان کرنش درونی ، ضمن ایجاد یک سیلان پلاستیکی ، کمتر از یک مقدار حداکثر از پیش تعیین شده گردد.
دوم ، خنک کردن تدریجی این توده تا دمای اتاق به‌نحوی‌که مقدار کرنش همچنان کمتر از آن میزان حداکثر باقی بماند.

تابدان یا آون تابکاری چیزی بیش از یک محفظه گرم و به‌دقت طراحی شده نیست که در آن سرعت خنک کردن چنان کنترل می‌شود که شرایط گفته شده رعایت شود. ایجاد یک رابطه کمی میان تنش و شکست مضاعف ناشی از تنش ، متخصصان شیشه را قادر به طراحی شیشه ای کرده است که می‌تواند شرایط خاصی از تنش‌های مکانیکی و گرمایی را تحمل کند.

با استفاده از این اطلاعات ، مهندسان ، مبنایی برای تولید تجهیزات پیوسته تابکاری یافته‌اند. این تجهیزات ، مجهز به وسایل خودکار تنظیم دما و گردش کنترل شده هستند که امکان انجام بهتر تابکاری با هزینه سوخت پایین‌تر و ضایعات کمتر محصول را فراهم می‌آورند.

سخن آخر

تمام انواع شیشه‌های تابکاری شده باید تحت عملیات تکمیلی خاصی قرار گیرند. این عملیات در عین آنکه نسبتا ساده اند، از اهمیت بسیاری نیز برخوردارند و مشتمل بر موارد زیرند:

تمیزکاری ، سنگ زنی ، پرداخت ، برش ، ماس زنی ، لعاب کاری ، درجه بندی و شابلن زنی. هرچند که لازم نیست تمام این عملیات روی همه کالاهای شیشه‌ای صورت گیرد، اما تقریبا همواره یک یا چند تای آنها مورد نیاز خواهد بود.

[Sara12]

مواد خام شیشه

به منظور تولید شیشه ، سالانه ، مقادیر بسیار زیادی ماسه شیشه ، سدیم کربنات ، سدیم سولفات ناخالص و غیره مورد نیاز است. در این مقاله منابع تهیه این مواد و علت استفاده از آنها ذکر می‌شود.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/6/62/glass.jpg


ماسه شیشه

ماسه لازم برای تولید شیشه باید تقریبا کوارتز خالص باشد. در بسیاری موارد ، منطقه ته‌نشینی ماسه شیشه ، محل کارخانه شیشه سازی را تعیین کرده است. برای ظروف غذاخوری ، مقدار آهن موجود در ماسه نباید از 45% و برای شیشه اپتیکی نباید از 0.015% ***** کند، چرا که آهن تاثیر نامطلوبی بر رنگ اغلب شیشه‌ها دارد.

سودا

Na2 یا سودا اصولا از سدیم کربنات چگال ( Na2CO3 ) تامین می‌شود. سایر منابع عبارتند از سدیم بی‌کربنات ، سدیم سولفات ناخالص و نیترات سدیم. نیترات سدیم برای اکسایش آهن و شتاب دادن به عمل ذوب نیز مفید است. منابع مهم آهک (CaO) سنگ آهک و آهک پخته حاصل از دولومیت (CaCO3.MgCO3 ) است که خود MgO را نیز وارد عمل می‌کند.

فلدسپار

این مواد دارای فرمول کلی R2O. Al2O3 . 6SiO2 هستند که در آنها R2O ، معرف Na2O یا K2O یا مخلوطی از این دو است. این مواد در مقایسه با اکثر مواد دیگری که منبع Al2O3 هستند، مزایای بسیاری دارند. فلدسپارها ارزان ، خالص و گدازپذیرند و کلا" از اکسیدهای ایجاد کننده شیشه تشکیل شده‌اند.

از خود Al2O3 تنها هنگامی استفاده می‌شود که قیمت محصول از درجه دوم اهمیت برخوردار باشد. فلدسپارها همچنین Na2O یا K2O و SiO2 را نیز تامین می‌کنند. مقدار آلومین در پایین آوردن نقطه ذوب شیشه و کُند کردن واشیشه‌ای شدن ، موثر است.

بوراکس

بوراکس به عنوان یک جزء ترکیبی فرعی ، هم Na2O و هم اکسید بوریک را برای شیشه تامین می‌کند. هر چند که از بوراکس به ندرت در شیشه پنجره یا شیشه جام استفاده می‌شود، اما اکنون این ماده ، عموما در انواع خاصی از شیشه بطری‌ها بکار می‌رود. یک نوع شیشه بوراتی با ضریب شکست بالا نیز وجود دارد که در مقایسه با شیشه‌های قبلی ، مقدار پراش نور آن کمترو ضریب شکست نور در آن بالاتر است و شیشه اپتیکی باارزشی بشمار می‌رود.

بوراکس علاوه بر توانایی بالا در ایجاد گدازش ، نه‌تنها ضریب انبساط را پایین می‌آورد، بلکه دوام شیمیایی را نیز افزایش می‌دهد. هنگامی که قلیائیت اندکی در فرایند تولید مورد نظر باشد، از اسید بوریک استفاده می‌شود که بهای آن ، دو برابر بوراکس است.

سدیم سولفات ناخالص

این ماده که مدتها مانند سایر سولفاتها نظیر آمونیوم سولفات و باریم سولفات ، یک جزء ترکیبی فرعی در شیشه تلقی می‌شد، غالبا در تمام انواع شیشه بکار می‌رود. این ماده ، کف موجود در کوره‌های مخزنی را که ایجاد مشکل می‌کند، حذف می‌نماید. برای کاهش سولفاتها به سولفیتها ، از کربن استفاده می‌شود.

ممکن است برای ایجاد سهولت در حذف حباب‌ها ، آرسنیک تریوکسید افزوده شود. آهن را با سدیم یا نیترات پتاسیم ، اکسید می‌کنند تا مقدار آن در شیشه نهایی چندان قابل توجه نباشد. از پتاسیم نیترات یا کربنات ، در بسیاری از شیشه‌های مرغوب‌تر نظیر شیشه ظروف غذاخوری ، شیشه تزئینی و شیشه اپتیکی استفاده می‌شود.


http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/img/daneshnameh_up/1/1e/ddddddl.jpg


خرده شیشه

این ماده از خرد کردن کالاهای معیوب ، لبه‌های پرداخت شده کالاها یا سایر ضایعات شیشه‌ای بدست می‌آید و استفاده از آن ، سبب سهولت عملیات ذوب می‌شود و در عین حال ، مواد ضایعاتی نیز به مصرف می‌رسند. ممکن است مقدار خرده شیشه مصرفی در هر بار بین 10 تا 80 درصد باشد.

بلوکهای نسوز

این مواد در صنعت شیشه ، بدلیل شرایط سخت موجود به طرز ویژه‌ای بسط و توسعه یافته‌اند. زیرکن متخلخل ، آلومین ، مولیت و مولیت - آلومین تفجوش و زیرکونیا - آلومین - سیلیس ، آلومین و آلومین - کروم که بروش ریختگی برقی تهیه شده‌اند، از جمله بلوکهای نسوزی هستند که در کوره‌های مخزنی شیشه بکار می‌روند. آخرین تجربه بدست آمده در کوره‌های بازیابی گرما ، استفاده از فراورده‌های نسوز بازی بدلیل وجود غبار و بخارهای قلیایی در کوره است.

طاقهای آجری کوره از جنس سیلیس که استفاده از آن در صنعت ، اقتصادی است، عمدتا تعیین کننده دمای عملیات کوره است.

[Sara12]

شیمی تابش


اطلاعات اولیه

فوتونی پرانرژی که به یک سیستم جذب کننده وارد می‌شود، در یک تک مرحله به مولکولهای زیستی مهم ، آسیب ناشی از یونش (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25A7%25D9%2586%25D8%25B1% 25DA%2598%25DB%258C%2B%25DB%258C%25D9%2588%25D9%25 86%25D8%25B4) وارد نمی‌آورد. در هر حالت ، فوتون (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D9%2581%25D9%2588%25D8%25AA% 25D9%2588%25D9%2586) ، دستخوش رویدادهای پراکندگی قرار می‌گیرد که به تولید الکترونهای پرانرژی می‌انجامد که سرانجام در گونه‌های مولکولی انرژی را رسوب می‌دهد. انرژی جنبشی این الکترونها عموما در گستره کیلو و مگا الکترون ولت است و برای اینکه آسیب ناشی از یونش در مولکولهای زیستی مهم موثر باشد، این الکترونها باید از رویدادهای انتقال انرژی ، حدود دهها الکترون ولت متاثر شوند.

برهمکنش تابش با مولکولها در محیط جذب کننده از طریق فوتون اولیه صورت نمی‌گیرد، بلکه بیشتر از طریق انتقال از ذرات باردار با انرژی جنبشی زیاد است که بر اثر فرآیندهای پراکندگی بوجود آمده‌اند. انرژی جذب شده در مولکول محیط ، می‌تواند به پرتاب یک یا چند الکترون از مولکول بیانجامد که به ایجاد یک زوج یون یا یونش مولکول هدف منجر شود. انرژی جذب شده ممکن است به بالا بردن الکترونها از حالت پایه به حالت برانگیخته بیانجامد، فرآیندی که برانگیزش نام دارد. مولکولها در حالت برانگیخته بسیار ناپایدارند.

http://daneshnameh.roshd.ir/mavara/show_image.php?id=19293

فرآورده‌های اولیه رادیولیز آب


آب (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25A2%25D8%25A8) ، بخش بزرگی از محیط موجودات زنده را تشکیل می‌دهد و عجیب نیست که برای موجودات زنده ، مقدار چشمگیری از انتقال انرژی با این مولکول (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D9%2585%25D9%2588%25D9%2584% 25DA%25A9%25D9%2588%25D9%2584) انجام می‌شود. اثر مستقیم برانگیزشها و یونشهای ناشی از الکترون ثانویه ، واکنش غالب در موجودات زنده برای تابش با LET (انتقال خطی انرژی) پایین به شمار می‌آید. نتیجه نهایی این شیمی تابش اولیه برانگیزش و یونش در یک آبدار که در یک مقیاس زمانی12-10 _ 16-10 ثانیه روی می‌دهد، عبارتند از: فرآورده‌های شامل H2O و فرآورده‌های ناشی از تجزیه آن

[Sara12]

آثار دیررس تابش در اندامهای بدن



تابش پرتوها بر موجودات زنده دارای دو اثر است: آثار تصادفی ، آثار غیر تصادفی آثاری هستند که برای آنها یک آستانه دوز (مقدار تابش) وجود دارد. از آثار غیر تصادفی ، آثار دیررس پرتوی تابشها را بر روی بافتها و اندامهای مختلف بدن را می‌توان نام برد.
اطلاعات اولیه

آثاری که برای آنها به نظر می‌رسد رابطه دوز - پاسخ دادن یک آستانه دوز است. هر شخص دریافت کننده ، اگر از این دوز آستانه ***** کند، احتمالا بزودی تاثیر گذاشته می شود. با در نظر گرفتن تغییر پذیری بیولوژیکی ، به عنوان آثار غیر تصادفی پرتوها ، تعریف می‌شود. یکی دیگر از مشخصه‌های این طبقه از آثار غیر تصادفی از این قرار است که معمولا یک مقیاسی شدت همراه با دوز وجود دارد و افزایش دادن دوز دریافتی توسط شخصی که هدف تابش است، انتظار می‌رود که شدت نتیجه را برای آن شخص افزایش دهد.<br><br>آثار غیر تصادفی تابش بر بافتها و اندامها ، پاسخهای بافتهایی هستند که چندین هفته تا چندین ماه پس از تابش گیری ، مشاهده آنها آغاز می‌شود. دوزهای لازم برای ظاهر شدن این پاسخهای تاخیری غالبا ممکن است پردامنه از دوزهای مربوط به اکثر پاسخهای حاد و زودرس باشند و به همین دلیل اغلب با تابش منطقه‌ای در نوع آینه پرتو درمانی برای بیماریهای بدخیم تجویز می‌کنند، مشاهده می‌شوند. بیماران اغلب با دوزهای تابشی تمام بدن در ترازهای دوزی که معمولا با شروع آثار در این پاسخ تاخیری بافتها توام است، دوام نمی‌‌آورند.
دستگاه معدی - روده‌ای

مری

مری ساختاری لوله‌ای با عضله مخطط و بافت درونی آن به صورت فلس‌دار ، چند لایه و دارای بافت پیوندی شل است. فعالیت مری انقباض است. آستر بافت درونی نسبتا سریع تجدید شده است و به تابش حساس می‌باشد و در نتیجه پس از دریافت دوزهای بالای پرتو ، از بین می‌رود. این پاسخ نسبتا فوری آستر را می‌توان به عنوان پاسخ حاد یا زودرس در نظر گرفت.
معده

پاسخهای زودرس آستر معده به پرتوها ، تا حد زیادی بستگی به تغییراتی دارد که در نتیجه آثار کشش یاخته‌ها روی سلولهایی که فعالانه تقسیم می‌شوند، رخ می‌دهد. معده پس از دوزهای متوسط پرتو گیری به سرعت به حالت عادی باز می‌گردد. هر چند که کاهش فعالیت ترشحی ممکن است، ماهها و سالها پس از پرتو تابی ، آشکار شود. آثار دیررس در معده بیشتر آثاری هستند که می‌تواند از نارسایی عروقی ناشی شوند. پیشرفتی از تصلب بافتهای بینابینی سرخرگهای موئینه تا فیبرو آتروفی گسترده وجود دارد. نشانگان دیررس برای معده به صورت فیبروآترفی مخاط معدی - کاهش تحرک معده - از دست رفتن توان اتساع و تنگی آشکار توصیف شده است.
روده کوچک و بزرگ

روده‌های کوچک و بزرگ از نظر کالبد شناختی به هم شبیه هستند جز در مورد پرزها که روده بزرگ فاقد پرز است. تغییرات بافت عروقی و همبند در پاسخهای دیررس تمام اجزای روده ، غالب هستند. نخستین پیشگام مرئی آثار دیررس در روده عبارت از تغییر یاخته‌های درون پوش در روده کوچک ، همراه با لخته‌های گسترده است. این تغییرات ضخیم شدن لیفی بافتهای زیر مخاطی ، نارسایی عروقی و فیبروآتروفی عمومی هستند. در اینجا هم ممکن است تنگی یا انسداد کامل رود با پیش آید.
راست روده یا رکتوم

راست روده عبارت است از امتداد تخصص یافته روده بزرگ که کار آن ذخیره و دفع مدفوعهای تشکیل شده است. این اندام در پرتو درمانی از اهمیت خاصی برخوردار است، زیرا غالبا برای تومورهای قسمت تحتانی شکم ، مانند مثانه ، رحم ، پروستات در میدان تابش قرار می‌گیرد. آسیب شدید و دیررس راست روده نیز به صورت تغییرات لیفی شدگی گسترده است و به تنگی یا انسداد کامل می‌انجامد. به علاوه به علت ویژگیهای قسمت زیر مخاطی این عضو ، نازک شدن و سرانجام سوراخ شدن راست روده یکی از عواقب احتمالی پرتو تابی ، به شمار می‌آید.
پوست

بخشی از پوست به سرعت جایگزین و نوسازی می‌شود، در پوست یا اپیدروم است که از یک لایه یاخته پایه‌ای تشکیل می‌شود و در حکم مخزن پایه برای یاخته‌های در پوست که دائما پیر می‌شوند، عمل می‌کند. سرنوشت نهایی این یاخته‌ها از این قرار است که شاخی شده ، پوسته پوسته شده می‌ریزند.<br><br>قسمت باقیمانده پوست به عنوان اندام بشره است که لایه بافتهای همبند سست به شمار می‌آید که دارای عروق خونی فراوانی است. پایه‌های مو و غده‌های چربی به بشره نفوذ می‌کنند. آثار دیررس پرتودهی پوست ، بی‌گمان به علت تغییرات ساختار ریز عروقی لایه پوستی زیر بشره است. ضایعات دیررس تابش ناشی از تغییرات گسترده شبکه عروقی پوستی به نازک شدن و حتی بافت مردگی بشره پوست در دوزهای بالاتر منجر می‌شود.<br><br>در بعضی موارد تغییرات لیفی گسترده لایه بشره به تشکیل زخم در میدان تابش می‌انجامد. در بین تغییرات ، التهاب چرخه‌ای و تصلب غشا و نارسایی عروقی شناسایی می‌شود که به تغییرات غیر قابل بر گشت نهایی منجر می‌شود.
کبد

کبد را از دیر باز اندامی مقاوم در برابر تابش دانسته‌اند. مشاهدات انجام شده روی بیماران نشان داده است که آثار دیررس پرتو دهی کبد می‌تواند مهم و تهدید کننده حیات باشد. واکنش از طریق وارد آمدن آسیب بر عروق ریز کبد ، بروز می‌کند. این که آیا این آسیب بر ساختار ریز عروقی عامل تسریع کننده به شمار می‌آید یا اینکه ، به نوبه خود ، پیامد وارد آمدن آسیب در سطح دیگری است. نمی‌توان نشان داد، اما منطقی که گمان کنیم الگوی کلی تخریب یاخته‌های درون پوش ساختار ریز عروقی در اینجا نیز دخالت دارند.<br><br>هپاتیت ناشی از تابش واقعیتی متمایز است که معمولا از قرار گرفتن غیر قابل اجتناب کبد در میدان تابش در حین بسیاری از پرتو درمانی‌ها پیش می‌آید. تغییرات آسیب شناختی بافتی مشاهده شده در این مورد عبارتند از ، انسداد سیاه رگهای کوچک کبدی که به پرخونی کبدی می‌انجامد. پس از زمانهای خیلی زیاد پس از پرتو دهی ، تغییرات شدید لیفی شدن کبد می‌تواند با دوزهای چشمگر تابش از لحاظ بالینی مشاهده شود. نارسایی کبد و هپاتیت و آب آوردن شکم در مورد بیمارانی که کبدشان بر اثر پرتو درمانی دوزهای بالا دریافت کرده ، گزارش شده است.
کلیه‌ها

حساسیت کلیه نسبت به دریافت تابش شناخته شده است در بیمارانی با تغییرات تباه کننده پیشرفته در کلیه ناشی از پرتو تابی ، به ایجاد بیماریی می‌انجامد که به آن تصلب سرخرگی کلیه می‌گویند. این حالت بیماری تغییر لیفی و تصلبی پیشرفته سرخرگهای کوچک و مویرگهای تامین کننده خون برای گلومرول کلیه است که به تغییرات تصلبی گلومرول و از دست دادن ظرفیت کارکرد آن در تصفیه پلاسمای خون می‌انجامد که در حکم نخستین مرحله فرایند تشکیل او را ضروری است. تغییرات تصلبی به بروز اختلال در کار کلیه ، منجر به افزایش فشار خون و کم خونی ناشی از نارسایی کلیه می‌شود.<br><br>حتی قبل از اینکه تغییرات تصلبی چشمگیری رخ دهد، بطوری که از آسیب شناسی میکروسکوپیکی بر می‌آید، تغییرات بسیار زیادی هم در کارکرد گلومرولی و نیز جذب مجدد لوله‌ها پدید می‌آید. پر ادراری گزارش شده از سوی دانشمندان ، نشانه اختلال چشمگیری در لوله‌هاست که به اختلالات عروقی ربطی ندارد. این پر ادراری در همان زمانی رخ می‌دهد که سرعت صاف کردن لوله‌ای سریعا کاهش یافته است. بنابراین علی رغم حجم کوچکتر پالایش پلاسما که برای عمل ‌آوری در لوله‌ها بروز یافته است، مقدار ادرار خروجی نهایی روزانه افزایش می‌یابد.
ریه

ریه از اندامهای پیچیده و بسیار پر عروق است که به علت کارکرد خاص‌اش ، در یک محیط مخلوط هوا - مایع ، عمل می‌کند. ریه بطور کلی ، بافتی است تجدید نشونده با استثناهایی که در یاخته‌های تخصص یافته ریه، یافت می‌شود. یکی از آثار دیررس پرتو‌ گیری ریه‌ها عبارت است از ورم ریه ناشی از تابش. پس از بهبود ورم ریه ناشی از تابش ، اگر این امر در دوز مصرف شده ممکن باشد، بسیار متفاوت در زمانی به مراتب دیرتر بروز می‌کند.<br><br>در صورتی که آغاز ورم ریه در مدت زمانی 3 - 6 ماه است و در موش بهبودی یا مرگ در ظرف حدود 6 ماه اتفاق می‌افتد، پس از حدود یک سال ، مرحله دومی از آسیب ظاهر می‌شود. بافت بحرانی درگیر در این آسیب دیررس ریه شناخته نشده است. این آسیب مرحله اخیر با سایر آثار دیررس در دیگر اندامها ، یعنی در عوارض تصلب بافتها ، التهاب ، شاخی شدن و از دست رفتن خاصیت ارتجاعی مشترک است.
دستگاه اعصاب مرکزی

مغز اندامی شگفت انگیز است که اطلاعات درباره واکنش دیررس و تاخیری مغز به پرتو دهی بسیار محدود است. درباره وجود آثار تاخیری حاصل از پرتودهی به مغز ، تردیدی وجود ندارد. بافت مردگی مغز ناشی از تابش به عنوان پیامدی به درمان بیماریهای بدخیم در مغز به نحو پردامنه‌ای گزارش شده است. بعضی گمان می‌کنند که بافت مردگی حاصل تغییرات عروق ریز ، خیلی شبیه به آنچه در اندامهای دیگر پیش می‌آید، است. ظاهرا مدت کوتاهی پس از پرتو دهی ، یک اختلاف درصد ما‌بین خون و مغز ظاهر می‌شود که به ضایعه ورم مغز می‌انجامد. این اثر بطور کلی قابل برگشت است، در صورتی که دوز تابش خیلی بالا نباشد.
چشم

آب مروارید زایی

از جمله اجزای کالبد شناختی چشم ، فقط عدسی از لحاظ حساسیت به تابش مهم است. انواع آب مروارید که به صورت تغییرات قابل آشکار سازی در قالب سرشت نیمه شفاف عدسی تعریف می‌شود، به عنوان حاصل تابش پرتوهای یونساز در سال 1946 گزارش شد. این نخستین رویداد گزارش شده از بروز آب مروارید زایی ناشی از قرار گرفتن در معرض پرتوها بود. عدسی ساختاری دارد که در آن ذخیره خونی وجود ندارد که مواد مغزی و اکسیژن را برای فرآیندهای اکسایشی عادی سوخت و سازی تامین کند و مواد غذایی و اکسیژن بایستی از طریق انتشار وارد آن شوند. عدسی از جمعیت یاخته‌های دودمان زایی برخوردار است که به آهستگی تجدید می‌شوند، و به هر طرف عدسی مهاجرت می‌کنند تا الیاف عدسی را تشکیل دهند.<br><br>وقتی در معرض تابش قرار گیرد، محصولات تقسیم یاخته‌ای آسیب دیده در حین مهاجرت تحت تاثیر تمایز غیر موثر واقع می‌شوند و نمی‌توانند به تراز نیمه شفافی ضروری برای عمل عدسی به صورت یک وسیله اپتیکی دست یابند و نقایصی رادر انتقال نور باعث می‌شوند که در هنگام معاینه به صورت آب مروارید دیده می‌شود. آب مروارید یکی از تغییرات دیررس تابش است که به روشنی مربوط به تغییرات تباه کننده در آدوتلیم عروقی نیست، زیرا هیچ بافت عروقی در این اقدام وجود ندارد. تقریبا با اطمینان می‌توان گفت که این باید از وارد آمدن آسیب به یاخته‌های اپی‌تلیال دودمان زایی عدسی چشم حاصل نشود که به تغییر ناقص در یاخته‌های نسل بعدی می‌انجامد.

[Sara12]

دنیای پلیمر

مقدمه
تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می‌باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده‌اند و در ساخت اشیای مختلف ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار می‌روند. کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده‌اند. مواد طبیعی مانند ابریشم ، لاک ، قیر طبیعی ، کشانها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.
البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه‌هایی استخراج می‌کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829 ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می‌شود که می‌توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی ، کلیدها ، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد.
در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن ، اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.

شاخه‌های پلیمر
اولین قدم در زمینه صنعت پلاستیک توسط فردی به نام واسپاهیات انجام گرفت وی در تلاش بود ماده‌ای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهای‌هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و ICهای رایانه‌ها از این مواد تهیه می‌شوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه‌ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می‌توان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنش‌های پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی.
از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف ، پوششی و چسب تقسیم بندی می‌شوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها می‌باشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی ، دندان مصنوعی ، پرکننده‌ها ، اورتوپدی از پلیمرها به وفور استفاده می‌شود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از پلیمرهای طبیعی ، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.

رزین
منابع طبیعی رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می‌باشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشه‌ای می‌باشند. رزین‌های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین می‌باشد سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها می‌باشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.

پلیمر مصنوعی
پلیمرهای مصنوعی را می‌توان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می‌توان در تهیه پلاستیکها ، چسبها ، رنگها ، ظروف عایق ، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیکها به تولید طرحهای جدید در اتومبیلها ، کامیونها ، اتوبوسها ، وسایل نقلیه سریع ، هاورکرافت ، قایقها ، ترنها ، آلات موسیقی ، وسایل خانه ، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نموده‌اند در ادمه به بررسی کاربرد چندین پلیمر می‌پردازیم:

پلیمرهای بلوری مایع (LCP)
این پلیمرها بتازگی در بین مواد پلاستیکی ظهور کرده است. این مواد از استحکام ابعادی بسیار خوب ، مقاومت بالا ، مقاومت در مقابل مواد شیمیایی توام با خاصیت سهولت شکل پذیری برخوردار هستند. از این پلیمرها می‌توان به پلی اتیلن با چگالی کم قابل مصرف در ساخت عایق الکتریکی ، وسایل خانگی ، لوله و بطریهای یکبار مصرف ، پلی اتیلن با چگالی بالا قابل مصرف در ظروف زباله‌ها بطری ، انواع مخازن و لوله برای نگهداری و انتقال سیالات ، پلی اتیلن شبکهای ، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک خودرو ، اجزای سواری ، اسکلت صندلی ، اتاقک تلویزیون و... اشاره نمود.

پلیمرهای زیست تخریب پذیر
این پلیمرها در طی سه دهه اخیر در تحقیقات بنیادی و صنایع شیمیایی و دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص می‌باشد که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده می‌شود. از این پلیمرها در سیستم‌های آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات ، مانند نخ‌های جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده می‌شود.

پلی استایرن
این پلیمر به صورت گسترده‌ای در ساخت پلاتیکها و رزینهایی مانند عایقها و قایقهای فایبر گلاس در تولید لاستیک ، مواد حد واسط رزینهای تعویض یونی و در تولید کوپلیمرهایی مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات تولیدی از استایرن در بسته بندی ، عایق الکتریکی - حرارتی ، لوله‌ها ، قطعات اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می‌باشند ، استفاده می‌شود.

لاستیکهای سیلیکون
مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلابها و سیلوکسانها بدست می‌آیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف بالا منجر شده است. این ترکیبات اشتغال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، عدم سمیت ، خواص بالای دی الکتریک ، حل ناپذیری در آب و الکلها و ... دارند به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس ، دزدگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا و الکلها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف اینها در صنایع هوا فضاست.

لاستیک اورتان
این پلیمرها از واکنش برخی پلی گلیکولها با دی ایزوسیاناتهای آلی بدست می‌آیند. مصرف اصلی این نوع پلیمرها تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. در ساخت مبلمان ، تشک ، عایق - نوسانگیر و ... بکار می‌روند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلی یوره تان به دلیل توان بالای نگهداری این نوع نخ زمینه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است.

منابع مورد استفاده شده
مهندسی پلاستیک تالیف آر. جی. کرافورد ، ترجمه مهرداد کوکبی
پلاستیکهای صنعتی تالیف مهندس شیرین خسروی
مواد پلاستیک تالیف حسین امیدیان

[Sara12]

فرایند پلیمریزاسیون

دید کلی
اصولا هر کسی که سر رشته‌ای از شیمی دارد، فرق بین یک جسم ساده اورگانیک مانند بنزن و ... و یک جسم پلیمری را می‌داند. اولین و عمده‌ترین فرقی که بین این دو نوع ماده وجود دارد، جرم مولکولی آنهاست. پلیمرها جرم مولکولی بسیار بالا از 10000 تا چندین میلیون دارند. پس جرم مولکولی ، شاخص تمایز بین جسم ساده اورگانیک و اجسام پلیمری است.

انواع پلیمرها
پلیمرها را به سه گروه عمده تقسیم می‌کنند:
-بیوپلیمرها یا پلیمرهای طبیعی مانند سلولز ، نشاسته ، پروتئینها و ...
-پلیمرهای معدنی مانند الماس ، گرافیت ، اکثر اکسیدهای فلزی و ...
-پلیمرهای سنتزی پلیمرهایی هستند که منشا آنها عموما مونومرهایی از نفت خام و قطران زغال سنگ است و ما با انجام فرآیندهایی ، پلیمرهای بسیار مفید می‌سازیم که امروزه زندگی بدون آنها ممکن نیست. با این فرایندها بطور کلی آشنا می‌شویم.

پلیمریزاسیون افزایشی
در این نوع پلیمریزاسیون ، از ترکیباتی که بند دوگانه (C ═ C) دارند، پلیمر می‌سازند. مثل تولید پلی اتیلن از اتیلن.

پلی اتیلن
C2H4 → (─ C2H4 ─)n
در این واکنش ، اتیلن در اثر حرارت به پلی اتیلن تبدیل می‌شود. جرم مولکولی پلی اتیلن بین 1000 تا 20000 می‌تواند متفاوت باشد. یعنی بر حسب شرایط ، درجه پلیمریزاسیون یعنی همان n مولکول پلیمر را می‌توان کم یا زیاد کرد.

آکریلان
n(CH2 ─ CHCN) → (─ CH2 ─ CHCN─)n
این پلیمر نیز از مشتقات اتیلن است. مونومر این پلیمر ، سیانید ونیل (آکریکونیتریل) است.

PVC
CH2 ═ CHCl → (─ CH2 ─ CHCl)n
پلی وینیل کلراید یا PVC نیز از پلیمریزاسیون کلرید وینیل CH2 ═ CHCl بوجود می‌آید.

کائوچو
کائوچوی طبیعی:
کائوچوی طبیعی که از شیره درختی به نام Hevea بدست می‌آید، از پلیمریزاسیون هیدروکربنی به نام 2- متیل -3 , 1- بوتادین معروف به ایزوپرن به فرمول CH2 ═ C (CH3) ─ CH ─ CH2 بوجود می‌آید:
CH2 ═ C (CH3) ─ CH ─ CH2 → (─ CH2 ─ C CH3 ═ CH ─ CH3)n

کائوچوی مصنوعی:
چون در فرمول ساختمانی کائوچوی طبیعی پیوند دوگانه وجود دارد، به همین دلیل وقتی کائوچو را با گوگرد حرارت دهیم، این مونومرها پیوند پی خود را باز می‌کنند و با ظرفیتهای آزاد شده ، اتم گوگرد را می‌گیرند. در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می‌گردد. حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا ولکانیزاسیون (Vulcanization) می‌نامند و بهمین دلیل لاستیک حاصل را نیز کائوچوی ولکانیزه گویند.
چند نوع کائوچوی مصنوعی نیز ساخته‌اند که از موادی مانند 1,3- بوتادین و جسمی به نام 2- کلرو 3 , 1- بوتادین معروف به کلروپرن به فرمول CH2 ═ CHCl ─ CH ═ CH2 و جسم دیگری به فرمول CH2 ─ C(CH3) ─ C(CH3) ═ CH2 به نام 3 , 2- دی متیل – 3 , 1- بوتادین به تنهایی یا مخلوط درست شده‌اند.
کلروپرن بسهولت پلیمریزه شده و به نوعی کائوچوی مصنوعی به نام نئوپرن تبدیل می‌شود.

پلیمریزاسیون تراکمی
اگر در یک پلیمریزاسیون ، بر اثر واکنش مونومرها با هم ، مولکولهای کوچکی مثل H2O و NH3 و ... خارج شوند، این نوع پلیمریزاسیون را تراکمی می‌نامند. مثل پلمیریزاسیون گلوکز در تولید نشاسته و سلولز که منجر به خارج شدن آب می‌گردد و یا مثل بوجود آمدن نایلون که مانند مواد پروتئینی یک پلی آمید است و پلیمر شدن یک آمین دو ظرفیتی به نام هگزا متیلن دی آمین به فرمول NH2 ─ (CH2)6 ─ NH2 با یک اسید دو ظرفیتی به نام اسید آدیپیک HOOC ─ (CH2)4 ─ COOH بوجود می‌آید. در این عمل ، عامل OH_ اسید از دو طرف با هیدروژن گروه آمین NH2_ تشکیل آب داده و خارج می‌شوند و باقیمانده‌های مولکولهای آنها با هم ، زنجیر پلیمر را بوجود می‌آورند. به شکل زیر:


... + NH2 ─ (CH2)4 ─ NH2 ─ HOOC ─ (CH2 ─ COOH + ...


نایلون:
nH2O + (─ NH ─ (CH2)6 ─ N(H) ─ CO ─ (CH2)4 ─ CO ─)n

پلیمریزاسیون اشتراکی (کوپلیمریزاسیون)
اگر در عمل پلیمریزاسیون ، 2 مونومر مختلف با هم بطور مشترک پلیمر شوند و یک پلیمر را بوجود آورند، آن را کوپلیمر می‌نامند. مثلا یک نوع لاستیک وجود دارد، به نام بونا _ S که از پلیمریزاسیون دو جسم مختلف یکی به نام 3 , 1- بوتا دی‌ان CH2 ═ CH ─ CH ═ CH2 و دیگری به نام وینیل بنزن (استیرن) C6H5 CH ═ CH2 بوجود می‌آید که قسمتی از فرمول ساختمانی آن به شکل زیر است:

--CH2 ─ CH ═ CH ─ CH2 ─ CH(C6H5) ─ CH2

[Sara12]

کوپلیمریزاسیون
کوپلیمریزاسیون عبارتست از پلیمریزاسیون دو یا چند نوع مونومر و ایجاد مولکولهایی با بیش از یک نوع واحد ساختمانی ، که آنها را کوپلیمر می‌نامند. فرمول عمومی کوپلیمر را می‌توان به صورت...A)n(B)m(C)p) نشان داد که C,B,A و غیره نشان دهنده واحدهای ساختمانی مختلف می‌باشند.

هموپلیمرها (homopolymers)
ساده ترین انواع پلیمرها ، هموپلیمرها هستند که از زنجیره های پلیمری متشکل از واحدهای تکراری منفرد تشکیل شده‌اند. بدین معنی که اگر A یک واحد تکراری باشد، یک زنجیره هموپلیمری ، ترتیبی به صورت… AAAدر زنجیره مولکولی پلیمر خواهد داشت. به عبارت دیگر می توان برای هموپلیمرها فرمول عمومی An را در نظر گرفت. از جمله هموپلیمرها می توان پلیمرهایی مثل پلی‌اتیلن ، پلی‌پروپیلن ، پلی‌استایرن و پلی‌وینیل‌کلراید یا PVC را نام برد.

کوپلیمرها (Coplymers)
کوپلیمرها، پلیمرهایی هستند که از پلیمریزاسیون دو یا چند مونومر مختلف و مناسب با یکدیگر بوجود می‌آیند که از این راه می توان پلیمر را با ساختمانهای متفاوتی بوجود آورد. در کوپلیمریزاسیون دو مونومر B,A ، زنجیرهای پلیمر می‌توانند مونومر A یا مونومر B را در انتهای رشد کننده خود داشته باشند. در نتیجه ، چهار واکنش امکان پذیر است، واکنش زنجیر دارای انتهای A با مونومر A یا B و واکنش زنجیر دارای انتهای B با مونومر A یا B هر یک از واکنش ها ثابت سرعت مشخصی دارند. از روی نسبت داده شده مولکولهای مونومر می‌توان نسبت واحدهای مونومرهای بکار رفته در یک پلیمر را بدست آورد.

نسبت واکنش پذیری
مقدار نسبت های واکنش پذیری در تعیین ترکیب کوپلیمر دارای اهمیت زیادی است. اگر نسبت واکنش پذیری از 1 بزرگتر باشد، رادیکال ترجیحا با زنجیری که دارای واحد انتهایی مشابه با آن است، واکنش می‌دهد (یعنی رادیکال A با رادیکال A). ولی اگر نسبت واکنش پذیری کوچکتر از 1 باشد، مونومر با زنجیرهایی که در انتها دارای نوع دیگری مونومر هستند واکنش می‌دهد. در موارد خاص که نسبت واکنش پذیری برابر 1 باشد، واکنش به عنوان "کوپلیمریزاسیون ایده آل" شناخته می‌شود، چون کوپلیمر به صورت کاملا تصادفی تشکیل شده و ترکیب آن هماننتد ترکیب مخلوط واکنشی است که پلیمریزاسیون در آن انجام می‌شود. هنگامی که به دو نسبت واکنش پذیری ، صفر باشد، مونومرها به هیچ وجه با زنجیرهای پلیمر در حال رشد که دارای واحد انتهایی مشابه آنها باشد، وارد واکنش نمی‌شوند. در نتیجه "کوپلیمریزاسیون متناوب" انجام می‌گیرد.

خواص کوپلیمرها
اگر مونومرهای B و A با هم واکنش بدهند و یک کوپلیمر را بوجود بیاورند این کوپلیمر اغلب خواص کاملا متفاوتی نسبت به مخلوط فیزیکی دو هموپلیمر جداگانه B و A خواهد داشت. خواص یک کوپلیمر به روشنی بستگی به نحوه توزیع واحدهای B و A در زنجیرهای کوپلیمر دارد. توزیع مونومرها نباید الزاما برابر نسبت غلظت مونومرهای B,A موجود مخلوط اولیه باشد. بطور کلی در یک کوپلیمر متشکل از مونومر B و A ، در صورتیکه مونومر A فعالتر باشد کوپلیمری که در مراحل اولیه تشکیل می شود از A نسبت به B غنی‌تر خواهد بود ولی در مراحل بعدی واکنش از آنجا که غلظت مونومر A کم می‌شود کوپلیمر تشکیل شده بیشتر شامل B خواهد بود. این مسئله که ترکیب کوپلیمر در ضمن پلیمریزاسیون تغییر پیدا می‌کند را می‌توان با افزایش تدریجی مونومر فعالتر تا حدودی کاهش داد. از مزیت های کوپلیمریزاسیون این است که کیفیتهای خوب و دلخواهی که هر یک از هموپلیمرها دارند می توانند با هم در یک کوپلیمر جمع شده و خواص مورد دلخواه را به یک کوپلیمر بدهند.

انواع کوپلیمریزاسیون
کوپلیمرها انواع مختلفی دارند و لیکن می توان آنها را به چهار نوع مجزا از کوپلیمرها به صورت تصادفی ، تناوبی ، دسته ای و پیوندی دسته بندی نمود.

کوپلیمرهای تصادفی یابی نظم (Random Copolymers)
این کوپلیمرها بوسیله پلیمریزاسیون مخلوط مناسبی از مونومرهای مختلف که به طور تصادفی در زنجیره های پلیمر مرتب شده اند، تهیه می‌شوند. اگر B و A مونومرهای یک کوپلیمر باشند، در اینصورت آرایش کوپلیمر ممکن است به صورت زیر باشد: ...AABABBBAA
مثالهایی از این نوع ، کوپلیمرهای کلرواتن- اتنیل- اتانوات (وینیل کلراید- وینیل استات) و فنیل اتن- بوتا 1و3 - دین می‌باشند. در مورد کوپلیمر کلرواتن – اتنیل اتانوات حضور اتینل اتانوال باعث افزایش حلالیت و بهبود خاصیت قابلگیری (توسط افزایش میزان جاری شدن) در مقایسه با هموپلیمر کلرواتن می‌شود.

کوپلیمرهای متناوب (alternating copolymers)
در این کوپلیمرها ، واحدهای تکراری مختلف بصورت متناوب درون زنجیر پلیمری قرار گرفته اند. در واقع هنگامی که نسبت واکنش پذیری دومونومر B و A صفر باشد، مونومرها به هیچ وجه با زنجیرهای پلیمر در حال رشد که دارای واحد انتهایی مشابه با آنها باشد، وارد واکنش نمی‌شوند. در نتیجه "کوپلیمریزاسیون متناوب" انجام می گیرد. آرایش یک کوپلیمر متناوب متشکل از مونومرهای B,A به صورت زیر می باشد: ...ABABAB
مثالی از این کوپلیمرها ، محصولی است که از کوپلیمریزاسیون رادیکالی بوتن دیوئیک انیدرید (مالئیک ایندرید) و فنیل اتن با نسبت های مولی تقریبا مساوی بدست می آید. بوتن دیوئیک انیدرید همچنین می‌تواند بصورت رادیکال آزاد با فنیل اتین (فنیل استیلن) کوپلیمر شود.

کوپلیمرهای دسته‌ای (Block Polymers)
این کوپلیمرها بوسیله پلیمریزاسیون واحدهای هموپلیمر با جرم مولکولی کم بصورت دسته- دسته که با یکدیگر واکنش داده و کوپلیمر را تشکیل می دهند، تهیه می‌شوند. آرایش یک کوپلیمر دسته‌ای متشکل از مونومرهای B و A عبارتست از AAAA-BBB-AAAA….
کوپلیمرهای دسته ای را می‌توان با روشهای مختلفی تهیه کرد. یکی از این روشها با مکانیسم آنیونی انجام می‌شود که در مرحله اول یک نوع از مونومرها بصورت آنیونی پلیمر می‌شوند و واکنش تا آنجا ادامه پیدا می کند که مونومرها به مصرف برسند پس به پلیمر زنده بدست آمده مونومر دیگر اضافه می‌شود که این مونومر نیز به زنجیر اضافه می‌گردد و قسمت دوم زنجیر را بوجود می‌آورد و این فرآیند را می‌توان در صورت لزوم به همیتن ترتیب تکرار کرد. کوپلیمرهای دسته‌ای که از نظر تجارتی دارای اهمیت هستند شامل کوپلیمرهای قسمتی فنیل اتن- بوتا- 1و3- دین می‌باشند که از جمله لاستیک های گرمانرم بشمار می‌روند.

کوپلیمرهای پیوندی (Graft Copolymers)
در این کوپلیمرها ، یک شاخه اصلی هموپلیمر با تعدادی شاخه جانبی وجود دارد که هر شاخه جانبی ، هموپلیمر مونومر دیگری می باشد که روی شاخه اصلی پیوند زده شده است. آرایش یک کوپلیمر پیوندی شامل مونومرهای A بعنوان شاخه اصلی و مونومرهای B بعنوان شاخه فرعی بصورت زیر می‌باشد:
AAAAAA

B B

B B

کوپلیمرهای پیوندی را می‌توان با آغاز کردن پلیمریزاسیون مونومری مانند B بصورت رادیکال آزاد در حضور هموپلیمری از مونومر A تهیه کرد. رادیکالهای آزادی که بوجود می آیند باعث برداشته شدنم اتمهایی در امتداد زنجیر پلی (A) می‌شوند. و به این طریق محلهای رادیکالی را بر روی زنجیر بوجود می‌آورند که پس از این محل‌ها پلی (B) می‌تواند رشد پیدا کند. نمونه ای از یک کوپلیمر مهم صنعتی ، کوپلیمری است که از حدود 85 درصد کلرید پلی وینیل و 15 درصد استات پلی وینیل تشکیل شده است و به عنوان ماده پایه در اکثر ثباتهای وینیلی بکار می‌رود. از دیگر کوپلیمرهای پیوندی که از اهمیت صنعتی برخوردارند می‌توان پروپن نیتریل بوتا- 1و3 – دین و فنیل اتن را نام برد.

[Sara12]

کائوچو
معنی لغوی کائوچو ، درخت گریان است.

تاریخچه
از نظر قدمت تاریخی برای صنایع لاستیک منشا دقیقی نیست. اما اعنقاد این است که بومیان آمریکای مرکزی از برخی از درختان شیرابه‌هایی استخراج می‌کردند که این شیرابه‌ها که بعدها نام " لاتکس" را بخود گرفت اولین مواد لاستیکی را تشکیل می‌دادند.

پدیده ولکانیزاسیون
در سال 1829 ، "گودییر" از آمریکا و "مکین تاش" از انگلستان ، این دو متوجه شده‌اند که در اصل مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن، ماده‌ای قابل ذوب و قابل شکل دادن ایجاد می‌شود که می‌توان از آن، محصولات مختلفی از قبیل چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد.
این پدیده همان پدیده ولکانیزاسیون است که در طی آن لاستیک اکسیده می‌شود و سولفور کاهیده و به سولفید تبدیل می‌شود. البته این عمل در دمای 110 درجه سانتیگراد تهیه می شود. نتیجه این کشف تولید مواد لاستیکی مثل لاستیکهای توپر، پوتین و ... است.

کائوچوی طبیعی و مصنوعی
کائوچوی طبیعی در شیره درختی به نام هوا ، Hevea وجود دارد و از پلیمر شدن هیدروکربنی به نام 2- متیل- 1 و 3- بوتادین معروف به ایزوپرن بوجود می‌آید. با توجه باینکه در فرمول ساختمانی کائوچو یا لاتکس طبیعی هنوز یک پیوند دوگانه وجود دارد، به همین دلیل وقتی کائوچو را با گوگرد یا سولفور حرارت دهیم، این منومرها ، پیوند پی را باز می‌کنند و با ظرفیت های آزاد شده ، اتم گوگرد را می‌گیرند. در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می‌گردد.
حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا ولکانیزاسیون Vulcanizataion می‌نامند. به همین دلیل، لاستیک حاصل را نیز، "کائوچوی ولکانیزه" گویند. چند نوعی کائوچوی مصنوعی نیز ساخته شده‌اند که از مواردی مانند 1 و 3- بوتادی ان و جسمی به نام 2- کلرو- 1 و 3- بوتادین معروف به "کلروپرن" و جسم دیگری به فرمول 2 و 3- دی متیل- 1 و 3- بوتادین بتنهایی یا مخلوط درست شده‌اند. کلروپرن به راحتی پلیمریزه شده و به نوعی کائوچوی مصنوعی به نام "نئوپرن" تبدیل می‌شود.

تکامل در صنعت لاستیک
بعدها در سال 1888 خواص مکانیکی لاستیکهای تهیه شده توسط گودییر و مکین تاش با استفاده از کربن سیاه به عنوان یک ماده پرکننده و افزودنی بسیار بهبود بخشیده شده و در نتیجه لاستیکهای بادی دانلوب ، "تیوپ" تهیه شد. بعد از آن لاستیکهای سنتزی تهیه و به بازار عرضه شد مانند ایزوپرن ، بوتادی ان و لاستیکهای تیوکل.
بعدها لاستیکهای سنتزی مثل کوپلیمرهای استیرن و بوتادی‌ان تهیه شد که در سال 1941 مصرف آن صفر بود. اما در سال 1945 مصرف آن 700000000 می‌رسید. به موازاتی که مصرف لاستیکهای سنتزی بالا می‌رود، مصرف لاستیکهای طبیعی پایین می‌آید. چون لاستیکهای سنتزی اقتصادی‌تر هستند.

[Sara12]

صنایع پتروشیمی

دید کلی
صنایع پتروشیمی(Petrochemical industry) ، بخشی از صنایع شیمیایی است که فرآورده‌های شیمیایی را از مواد خام حاصل از نفت یا گاز طبیعی تولید می‌کند. تا پیش از وارد شدن نفت به مفهوم امروزی در زندگی انسان ، مواد شیمیایی مورد نیاز ، بر اثر تغییر و تبدیل صنایع گیاهی و حیوانی بدست می‌آمد. اما در اوایل قرن بیستم نفت خام و گاز طبیعی به عنوان ماده اولیه برای تهیه بسیاری از ترکیبات مورد نیاز انسان ، اهمیت حیاتی و روز افزونی پیدا کرده است.

تاریخچه
اقوام متمدن دوران باستان ، بویژه سومری‌ها و آشوری‌ها و بابلی‌ها ، در حدود چهار هزار و پانصد سال پیش در سرزمین بین‌النهرین (محل عراق کنونی) با برخی از مواد نفتی که در دریاچه قیر بدست می‌آمد، آشنایی داشتند. آنان از خود قیر به عنوان ماده غیر قابل نفوذ ، استفاده می‌کردند. رومی‌ها و یونانی‌ها نیز مواد قیری را برای غیر قابل نفوذ کردن بدنه کشتیها بکار می‌بردند. همچنین برای روشنایی و گرم کردن نیز از آن بهره می‌جستند.
با توسعه و پیشرفت تکنولوژی حفاری در اواسط قرن نوزدهم و تکنولوژی تقطیر و پالایش نفت در اواخر قرن نوزدهم و استفاده از آن در موارد غیر سوختی ، جهش حیرت‌آوری بوجود آمد. بطوری که امروزه صنایع پتروشیمی نفش اساسی و بنیادی در رفع نیاز عمومی جامعه به عهده دارد.

صنایع گوناگون پتروشیمی
نفت و مشتقات آن نه تنها در برآوردن نیازهای انسان در زمینه سوخت ، انرژی و الیاف نقشی بنیادی دارد، بلکه پیدایش و تکامل صنایع گوناگون مهمی را موجب شد که به پاره‌ای از آنها اشاره می‌شود.
همزمان با پالایش نفت خام ، کاربرد موتورهای درون سوز جنبه عمومی به خود گرفت و میلیونها ماشین بنزین سوز به بازار عرضه شد.
امروزه فرآورده‌های نفتی علاوه بر مصرف در زمینه سوخت وسایل نقلیه ، روغن موتور و غیره ، در تهیه بسیاری از قطعات مورد نیاز ساخت وسایط نقلیه ، نقش ارزنده‌ای دارد و تلاش بر این است تا بدنه اتومبیل را از مواد پلاستیکی که آنها را ازپلیمریزاسیون ترکیبات نفتی می‌توان بدست آورد، بسازند.
فرآورده‌های نفتی در تهیه سوخت موشکهای هدایت کننده سفینه‌های فضایی و ماهواره‌ها و حتی در ساخت بسیاری از قطعات داخلی آنها کاربرد اساسی دارد.
ماده اولیه بیشتر داروها و حتی آنتی‌بیوتیکها از ترکیبات نفتی مشتق می‌شود. بویژه تقریبا تمام مواد پاک کننده ، باکتری کشها و غیره ، از مشتقات نفتی و محصولات پتروشیمی می‌باشد.

ترکیبات نفت خام و فراورده‌های نفتی
اتمهای کربن و هیدروژن بطور حیرت آوری می‌توانند ضمن ترکیب شدن با یکدیگر ، تعداد فوق‌العاده‌ زیادی از ترکیبات هیدروکربنی زنجیری و حلقوی آروماتیکی را بوجود آورند، بطوری که تا کنون هیدروکربنی که در ساختار مولکولی آن 60 اتم کربن شرکت داشته باشد، ردیابی شده است. از طرفی با افزایش تعداد اتمهای کربن بر تعداد ایزومرهای هیدروکربنی نیز افزوده می‌شود.
بطور مثال هیدروکربنی که 30 اتم کربن داشته باشد، می‌تواند بیش از چهار میلیارد ترکیب هیدروکربنی ایزومر تشکیل دهد. علاوه بر این ، با توجه به اینکه در نفت خام ، ترکیبات هیدروکربنی سیر شده نیز فراوانند، تعداد ترکیبهای موجود در آن ، فوق‌العاده زیاد و گوناگون است. این گوناگونی با شرکت اتمهای دیگر مانند گوگرد ، نیتروژن و اکسیژن در زنجیر هیدروکربنها به مراتب بیشتر می‌شود.

ترکیبات عمده موجود در نفت خام
ترکیبات عمده موجود در نفت خام عبارتند از:هیدروکربنهای سیر شده زنجیری به فرمول کلی CnH2n+2، هیدروکربنهای سیر شده حلقوی به فرمول عمومی CnH2n که اصطلاحا آنرا نفتن گویند و هیدروکربنهای سیرنشده زنجیری اتیلن و استیلن. هرچه درصد تشکیل دهنده‌های نفت در دماهای پایین بیشتر باشد، مرغوبیت آن بیشتر است.

گازهای طبیعی
گازهای طبیعی ، بخش گازی شکل مواد نفتی است که همراه با نفت خام در مخازن زیرزمینی وجود دارد و یا از تقطیر نفت خام در پایین‌تر از 200C بدست می‌آید. گازهای طبیعی ، مخلوطی طبیعی از گازهای متان ( قسمت عمده حدود 85 درصد ) پروپان ، بوتان ، منو اکسید کربن و هیدروژن (گاز سنتز) همراه با مقداری دوده است.
مصرف عمده آن در کشورهای غیر صنعتی به عنوان یک ماده سوختی است. ولی در کشورهای صنعتی از آن در تهیه بسیاری از فرآورده‌های شیمیایی و صنعتی بسیار مفید و ضروری استفاده می‌کنند.

محصولات صنایع پتروشیمی ایران
محصولات عمده‌‌ای که توسط واحدهای صنایع پتروشیمی ایران تولید می‌شوند عمدتا عبارتند از:
کودهای شیمیایی ، اوره ، فسفات دی‌آمونیم ، کودهای مخلوط نیترات آمونیم ، مواد اولیه پلاستیک ، پی ـ وی ـ سی و دی ـ او ـ پی ، مواد شیمیایی نظیر اسید سولفوریک ، اسید کلریدریک ، آمونیاک ، گوگرد ، دوده و ....
با این حال ، این محصولات در مقایسه با دهها هزار مشتقی که از نفت و گازهای طبیعی به کمک تکنولوژی پیشرفته پتروشیمیایی بدست می‌آید، بسیار اندک بوده، نشان می‌دهد که باید همت و تلاش بیشتری در این زمینه باید بکار برد تا به واقعیت نزدیکتر شد.

[Sara12]

پالایشگاه

نگاه اجمالی
هر پالایشگاه ، دارای طرحهای تولید خاص خود است که بر اساس تجهیزات فراهم ، هزینه‌های عملیاتی و میزان تقاضا برای فراورده‌ها مشخص می‌شوند. طرح تولید بهینه برای هر پالایشگاه ، بر اساس ملاحظات اقتصادی مشخص می‌گردد و عملیات دو پالایشگاه هرگز کاملا مشابه یکدیگر نیستند.

فراورده‌های نفتی
درحالی‌که مصرف کننده عادی تصور می‌کند که شمار فراورده‌های نفتی نظیر بنزین ، سوخت جت ، نفت سفید و غیره محدود است، ولی بررسیهایی که موسسه نفت آمریکا ( API ) در مورد پالایشگاههای نفت و کارخانه‌های پتروشیمی انجام داده است، نشان می‌دهد که بیش از 2000 فراورده نفتی با مشخصات منحصر بفرد تولید می‌شود که در 17 گروه طبقه‌بندی می‌شوند و عبارتند از:
گازهای سوختی - گازهای مایع - انواع بنزین - سوختهای توربین گازی (جت) - نفت سفید - فراورده های میان تقطیر (سوخت دیزل و نفت کوره های سبک) - نفت کوره باقیمانده ای - روغن‌های روان‌ساز - روغن‌های سفید - فراورده های میان روغن‌های ترانسفورماتور و کابل- گریس- مومها (واکس) - آسفالتها - ککها - دوده‌ها - مواد شیمیایی ، حلالها ، متفرقه.
معمولا شمار فراورده‌هایی که طراحی پالایشگاه را جهت می‌دهند نسبتا کم است. فرایندهای اصلی پالایش را با توجه به فراورده‌هایی که تولیدشان زیاد است مانند بنزین ، سوخت جت ، سوخت دیزل طراحی می‌کنند. بعضی از اجزای نفت خام را همان‌گونه که هستند (یعنی فراورده ها تقطیر مستقیم) بفروش می‌رسانند و یا اینکه عملیات پالایش بعدی را بر روی آنها انجام می‌دهند تا فراورده‌های با ارزشتری بدست آورند.

منابع خوراک پالایشگاه
مواد خام پایه پالایشگاهها نفت خام است. اگر چه در بعضی موارد از نفت‌های سنتزی حاصل از سایر منابع (جیلسوتیت، ماسه‌های قیری ، غیره) نیز استفاده می‌شود.

فرایندهای پالایش در پالایشگاه
تقطیر نفت خام
دستگاه‌های تقطیر نفت خام ، نخستین واحدهای فراورش (پالایش) عمده در پالایشگاه هستند. تفکیک نفت خام در دو مرحله صورت می‌گیرد، اول تفکیک جزء به جزء همه نفت خام در فشار اتمسفر و سپس ارسال باقیمانده دیر جوش این مرحله به دستگاه تفکیک دیگری که تحت خلاء شدید عمل می‌کند. بنابراین ، نفت خام پس از حرارت در کوره در برج تقطیر اتمسفری به فراورده‌های زیر تفکیک می‌شود:
گازهای سوختی ( که عمدتا شامل متان و اتان است ) ، گازهای سبکتر (شامل پروپان ، بوتان و همچنین متان و اتان است) ، نفتهای سبک تثبیت نشده ، نفتهای سنگین ، نفت سفید ، نفت گاز اتمسفری و باقیمانده خام برج تقطیر اتمسفری (ARC). در برج تقطیر در خلاء نیز باقیمانده برج تقطیر اتمسفری به جریان نفت گاز خلاء و باقیمانده برج تقطیر در خلاء (VRC ) تفکیک می‌شود. نفت گاز اتمسفری و نفت گاز خلاء را غالبا برای تولید بنزین ، سوخت هواپیما و سوخت دیزل به واحد هیدروکراکینگ یا کراکینگ کاتالیزی می‌فرستند.
باقیمانده برج خلاء را نیز می‌توان در واحدهای گرانروی شکن ، کمک‌سازی و یا آسفالت‌زدایی برای تولید نفت کوره سنیگن و یا خوراک واحد کراکینگ و یا مواد خام روغن روان‌سازی پالایش کرد. باقیمانده نفت خامهای آسفالتی را می‌توان برای تولید آسفالت جاده سازی و یا پشت بام ، مورد عملیات یا پالایش دیگری قرار داد.

فرایندهای کک سازی و گرمایی
باقیمانده خام برج تقطیر در خلاء ( VRC ) در واحد کک سازی به کمک گرما شکسته می‌شود و در نتیجه گاز تر، بنزین واحد کک سازی ، نفت گاز واحد کک سازی و کک تولید می‌شود. در واقع ، در کک بدست آمده مواد فرار و یا با نقطه جوش بالا وجود دارد. برای حذف اغلب مواد فرار از کک نفتی ، باید آن را در دمای 2000 تا 2300 درجه فارنهایت تکلیس کرد. موارد استفاده اصلی از کک نفتی عبارتند از:
سوخت انواع کوره‌ها ، ساخت آند ها برای کاهش سلول الکترولیتی آلومین ، استفاده مستقیم از آن به عنوان منبع کربن شیمیایی برای تولید فسفر عنصری ، کلسیم کاربید و سیلسیم کاربید ، ساخت الکترود برای بکارگیری در کوره الکتریکی تولید فسفر عنصری ، تیتان دی اکسید ، کلسیم کاریبد و سیلیسیم کاربید ، تولید گرافیت.

کراکینگ و هیدروکراکینگ کاتالیزی
نفت گاز حاصل از واحدهای تقطیر اتمسفری و تقطیر در خلاء و کک سازی به عنوان خوراک واحدهای کراکینگ کاتالیزوری و یا هیدروکراکینگ بکار می‌رود. این واحدها مولکولهای سنگین را شکسته و آنها را به مواد باارزشتری مانند بنزین ، سوخت جت و نفت کوره سبک تبدیل می‌کنند. فراورده های سیر نشده واحد کراکینگ ، نخست سیر می‌شوند و سپس در واحد تبدیل و یا واحد پالایش با هیدروژن ، کیفیت بهتری پیدا می‌کنند. فراورده های واحد هیدروکراکینگ ، سیر شده هستند.

رفرمینگ (تبدیل) کاتالیزی و همپارش
نیاز اتومبیلهای امروزی به بنزینهای با عدد اکتان بالا ، محرکی برای استفاده رفرمینگ کاتالیزی شد. در رفرمینگ کاتالیزی ، تغییر در نقطه جوش ماده‌ای که از این واحد می‌گذرد، نسبتا کم است، زیرا مولکولهای هیدروکربن ، شکسته نمی‌شوند، بلکه ساختارهای آنها بازآرایی می‌شوند تا آروماتیکهای با عدد اکتان بالا تولید شوند. منابع خوراک واحد رفرمینگ کاتالیزی عبارتند از:
بنزینهای سنگن تقطیر مستقیم (HSR ) و نفت سنگین حاصل از واحدهای برج تقطیر نفت خام ، کک سازی و کراکینگ. فراوده های حاصل تبدیل کاتالیزی برای فروش به عنوان بنزین معمولی و بنزین ******** با هم مخلوط می‌شوند.
عدد اکتان نفتهای سبک ( LSR ) را می‌توان با استفاده از فرایند همپارش که طی آن پارافینهای نرمال (راست زنجیر) به همپارهایشان تبدیل می‌شوند، بهبود بخشید.

بازیابی بخار (واحد صنعتی گاز)
جریانهای گاز تر حاصل از واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ در بخش بازیابی بخار ، به گاز سوختی ، گاز نفتی مایع ( LPG ) ، هیدروکربنهای سیر نشده (پروپیلن، انواع بوتیلن و پنتن )، نرمال بوتان و ایزوبوتان تفکیک می‌شوند. گاز سوختی در کوره‌های پالایشگاه سوزانده می‌شود و n-بوتان با بنزین و یا LPG مخلوط می‌شود. هیدروکربنهای سیر نشده و ایزوبوتان بمنظور فراورش ، به واحدهای آلکیل دار شدن فرستاده می‌شوند.

آلکیل دار کردن
افزایش یک گروه آلکیل به هر ترکیب ، یک واکنش آلکیل دار کردن است. ولی در پالایش نفت ، واژه آلکیل دار کردن در مورد واکش اولفین های دارای وزن مولکولی پایین با یک ایزوپارافین ، به منظور تشکیل ایزوپارافینهای دارای وزن مولکولی بالاتر ، بکار می رود. نیاز به سوختهای هواپیمایی با عدد اکتان بالا انگیزه خوبی برای توسعه فرایند آلکیل دار کردن بمنظور تولید بنزین‌های ایزوپارافینی با عدد اکتان بالا بود.
اگر چه آلکیل دار کردن در فشار و دمای بالا ، بدون نیاز به کاتالیزگر مسیر است، ولی تنها فرایندهایی از اهمیت اقتصادی برخورد دارند که در دمای پایین و در مجاورت سولفوریک اسید یا هیدروفلوئوریک اسید انجام می شود. با انتخاب مناسب شرایط عملیاتی ، بیشتر فراورده‌ها در گستره جوش بنزین با اعداد اکتان موتوری 88 تا 94 و اعداد اکتان پژوهشی بین 94 تا 99 قرار می‌گیرد.

اختلاط فراورده ها
هدف از اختلاف فراورده‌ها ، تخصیص اجزای اختلاطی فراهم برای دستیابی به شرایط و مشخصات فراوده مورد تقاضا با کمترین هزینه و تولید فراورده‌های فزاینده‌ای است که سود کلی پالایشگاه را بیشینه کند. فراورده‌های عمده پالایشگاهی که از طریق اختلاط بدست می‌آیند عبارتند از:
بنزین ، سوخت جت ، نفت کوره و سوخت دیزل که از مخلوط میان تقطیرهای واحد تقطیر نفت خام ، کک سازی و واحدهای کراکینگ بدست می‌آیند. در برخی از پالایشگاهها ، نفت گاز خلاء سنگین و باقیمانده خام نفتهای خام نفتنی و یا پارافینی را برای تولید روغن‌های روانسازی فراورش (پالایش) می‌کنند. پس از حذف آسفالتها در واحد آسفالت زدایی با پروپان ، باقیمانده خام تقطیر در خلاء و نفت گاز خلاء ، بمنظور تولید مواد پایه روغن‌های روانساز ، در معرض یک رشته عملیات محدود قرار می‌گیرند.
نفت گازهای خلاء و منابع خام آسفالت زدایی شده را نخست بمنظور حذف ترکیبات آروماتیکی ، با حلال استخراج می‌کنند و سپس بمنظور بهبود نقطه ریزش ، موم (واکس) زدایی می‌نمایند. بعد از این مرحله ، این مواد را بخاطر بهبود رنگ و پایداری ، با خاک رسهای خاص عمل آوری کرده یا در معرض عمل آوری جدی با هیدروژن قرار می‌دهند و سپس آنها را برای تولید روغنهای روانساز مخلوط می‌کنند.

فرایندهای پشتیبانی
تعدادی از فرایندها در پالایشگاهها مستقیما در تولید سوختهای هیدروکربنی شرکت ندارند، بلکه نقش پشتیبانی ایفا می‌کنند. این فرایندها عبارتند از:
-واحد هیدروژن بمنظور تولید هیدروژن برای واحدهای هیدروکراکینگ و عمل‌آوری با هیدروژن.
-واحد فراوری گاز که هیدروربنهای زود جوش را جدا می‌سازد.
-واحد عمل آوری گاز اسیدی که هیدروژن سولفید و یا سایر گازهای اسیدی را از جریان گاز هیدروکربنی جدا می‌کند.
-واحد بازیافت گوگرد

سیستمهای عمل‌آوری مایع خروجی (فاضلاب پالایشگاهها)
کنترل آلودگی ناشی از گازهای احتراق و بخارهای هیدروکربنی خروجی از دستگاههای فرایندی و مخازن ذخیره مواد

رده بندی فراورده‌ها در پالایشگاه
در یک پالایشگاه ، اغلب سه نوع فراورده تولید می‌گردد:
-فراورده‌های نهائی که مستقیما قابل عرضه به بازار می‌باشد (بنزین- نفت گاز).
-فراورده‌های نیمه نهائی که باید مجددا عملیاتی بر روی آنها انجام گیرد (برش هائی که بهینه روغن های معدنی بکار می‌روند).
-فراورده‌های حد واسط ، شامل ترکیباتی می‌گردد که بعنوان مواد اولیه در صنعت پتروشیمی بکار برده می‌شوند.
و بطور کلی فراورده های حاصل از پالایشگاهها عبارتند از:
-گازها ، شامل هیدروژن و هیدروکربورهای گازی شکل (گازهای صنعتی و پتروشیمیایی) و گازهای مایع شده ( L.P.G ) مثل بوتان و پروپان‌های تجارتی جهت مصارف خانگی و صنعتی
-کربوران‌ها جهت موتورهای اتومبیل و هواپیما و موتورهای دیزل
-اسانس‌های مخصوص و حلال‌ها ، بعنوان پاک‌کننده لکه‌ها ، حلال در نقاشی ، حلال در صنعت
-کروزن یا نفت لامپا برای روشنایی و یا ایجاد حرارت
-مازوت خانگی ، ماده قابل احتراق برای تاسیسات حرارتی خانگ یا صنعتی با قدرت کم
-روغن ها ، روغن های سبک جهت چرب‌کردن دستگاههای مکانیکی کوچک (چرخ خیاطی) ، روغن‌های سنگین جهت ساخت روغن موتور ، روغن سیلندر مورد استفاده در ماشین‌های بخار
-پارافین و موم ، جهت محافظت مواد غذائی و عایق الکتریسته
-مازوت سنگین ، بعنوان سوخت برای تاسیسات حرارتی با قدرت زیاد مانند نیروگاههای برق و کشتی
-آسفالت ، بصورت قید جهت استفاده در جاده‌ها یا در ساختمان‌ها و همچنین بمنظور قالب‌گیری و بسته‌بندی
-کک ، بعنوان سوخت برای صنایع و یا ماده مورد استفاده جهت تهیه الکترودها

[Sara12]

مواد شیمیایی

ماده ، به هر چیزی که حجمی را اشغال کند و جرمی داشته باشد، اطلاق می‌شود. مواد شیمیایی به موادی اطلاق می‌گردد که معمولا از طریق سنتز شیمیایی تهیه می‌شوند و یا اینکه منشأ طبیعی داشته و مواد اولیه تهیه سایر مواد شیمیایی به حساب می‌آیند.

طبقه بندی مواد شیمیایی
مواد شیمیایی بطور عمده به دو گروه بزرگ مواد معدنی و مواد آلی تقسیم بندی می‌شوند. هر یک از این دو گروه ، در دو مبحث شیمی آلی و شیمی معدنی بررسی می‌شوند. در این مطالعه ، خواص فیزیکی و شیمیایی مواد آلی و معدنی ، منابع ، طریقه سنتز و واکنش‌ها و ... مورد بررسی قرار می‌گیرند.

مواد شیمیایی آلی
در قدیم ، ماده آلی به ماده‌ای اطلاق می‌گردید که بوسیله بدن موجودات زنده ساخته می‌شد. تا اینکه در سال 1828 ، "وهلر" (Wohler) دانشمند آلمانی ، برای اولین بار جسمی به نام اوره به فرمول CO(NH2)2 را در آزمایشگاه از یک ترکیب معدنی به نام ایزوسیانات تهیه نمود و از آن پس معلوم شد که می‌توان مواد آلی را نیز در آزمایشگاه ساخت.
امروزه بیش از یک میلیون نوع ماده آلی شناخته شده است که بسیاری از آنها را در آزمایشگاهها تهیه می‌کنند. مواد آلی ، به مواد غیر معدنی گفته می‌شود و با مواد معدنی تفاوتهای کلی در چند مورد دارند.

مواد شیمیایی معدنی
اگر شیمی آلی به عنوان شیمی ترکیبات کربن ، عمدتا آنهایی که شامل هیدروژن یا هالوژنها به علاوه عناصر دیگر هستند، تعریف شود، شیمی معدنی را می‌توان بطور کلی به عنوان شیمی عناصر دیگر در نظر گرفت که شامل همه عناصر باقیمانده در جدول تناوبی و همینطور کربن ، که نقش عمده‌ای در بیشتر ترکیبات معدنی دارد، می‌گردد.
شیمی آلی - فلزی ، زمینه وسیعی که با سرعت زیاد رشد می‌کند، به علت اینکه ترکیبات شامل پیوندهای مستقیم فلز - کربن را بررسی می‌کند دو شاخه را بهم مرتبط می‌سازد. همانطوری که می‌توان حدس زد، قلمرو شیمی معدنی با فراهم کردن زمینه‌های تحقیقی اساسا نامحدود ، بسیار گسترده است.

مقایسه مواد آلی و مواد معدنی
مواد شیمیایی آلی و معدنی با همدیگر تفاوتهای کلی دارند که عبارتند از:
در تمام مواد آلی حتما کربن وجود دارد، در صورتی که مواد معدنی بدون کربن بسیارند. ضمنا در ترکیبات آلی ، اتمهای کربن می‌توانند با یکدیگر ترکیب شوند و زنجیرهای طویل تشکیل دهند، در حالی‌که این خاصیت در عناصر دیگر خیلی کمتر دیده می‌شود.مقاومت مواد آلی در برابر حرارت از مواد معدنی کمتر است.اغلب واکنش‌های میان مواد آلی کند و دو جانبه یا تعادلی هستند، در صورتی‌که اغلب واکنش‌های معدنی تند می‌باشند.
در ترکیبات آلی ، ممکن است 2 یا چند جسم مختلف با فرمولهای ساختمانی مختلف ، دارای یک فرمول مولکولی باشند که در این صورت به آنها ایزومر یا همفرمول گفته می‌شود. مثلا الکل معمولی C2H5OH با جسمی به نام اتر اکسید متیل CH3OCH3 همفرمول یا ایزومر است. زیرا هر دو دارای فرمول بسته یا مولکولی C2H6O هستند، در صورتی که پدیده ایزومری در ترکیبات معدنی وجود ندارد.

تقسیم بندی مواد شیمیایی آلی
عناصر تشکیل دهنده ترکیبات شیمیایی آلی به ترتیب فراوانی مطابق زیر است:
فلزات , هالوژنها , C , H , O , N , S , P , As . فراوانترین چهار عنصر N , O , H , C عناصر اصلی سازنده مواد آلی به حساب می‌آیند. زیرا اغلب اجسام آلی از این چهار عنصر تشکیل یافته‌اند و با توجه به همین مطلب ، مواد آلی را به چهار دسته کلی تقسیم می‌کنیم:

هیدروکربنهای ساده
ترکیباتی هستند که فقط از H , C درست شده‌اند و به همین دلیل ، هیدروکربن شده‌اند. آنها با فرمول کلی CxHy نمایش می‌دهند. بسته به اینکه y , x چه اعدادی باشند، هیدروکربنهای گوناگون یافت می‌شوند.

هیدروکربنهای اکسیژن‌ دار
ترکیباتی هستند که از O , H , C درست شده اند و با فرمول کلی CxHyOz نشان داده می‌شوند.

هیدروکربنهای نیتروژن‌ دار
ترکیباتی هستند که از N , H , C درست شده‌اند و با فرمول کلی CxHyNt نشان داده می‌شوند.

هیدروکربنهای اکسیژن و نیتروژن دار
ترکیباتی هستند که علاوه بر H ، C ، اکسیژن و نیتروژن و با فرمول کلی CxHyOzNt نمایش داده می‌شوند.

[Sara12]

مواد دفع آفات

این مواد شامل یک سری از ترکیبات معدنی و آلی می‌باشند که به طرق مختلف ، موجب از بین رفتن آفات حیوانی و گیاهی می‌گردند. از آفات حیوانی می‌توان انواع حشرات موذی ، جوندگان و از آفات گیاهی ، قارچ‌ها و علف‌های هرز را نام برد.

ارتباط مواد دفع آفات با صنایع پتروشیمی
این مواد از دو نقطه نظر با صنایع پتروشیمی ارتباط پیدا می‌کنند. اول آنکه بعضی از آنها را می‌توان مستقیما از سنتز هیدروکربنهای نفتی تهیه نمود. دوم اینکه اغلب این مواد را بایستی در حلالهای نفتی ، حل کرده و سپس مورد استفاده قرار داد.

حشره ‌کشها
حشره‌کشها را در رابطه با نحوه اثر آنها به سه گروه زیر تقسیم می‌کنند.

سموم داخلی
سموم داخلی یا سمومی که از راه معده و دستگاه گوارش حشرات را مسموم می‌کنند، مانند ترکیبات آرسنیک ، فلوئور و آنتیموان.

سموم تماسی
سموم تماسی ترکیباتی هستند که از راه پوست ، جذب بدن حشرات شده و آنها را از بین می‌برند. این سموم ممکن است، معدنی مانند گوگرد و پلی‌سولفورها ، یا گیاهی مانند نیکوتین و یا سموم آلی مصنوعی (ترکیبات کلره و فسفره) مانند ددت باشند.

سموم گاز
سموم گاز ترکیباتی هستند که به صورت گاز ، حشره را تحت تاثیر قرار می‌دهند. اگر این سموم به صورت مایع یا جامد باشند، باید به آسانی قابلیت تبخیر و یا تصعید داشته باشند تا به صورت گاز در آمده و حشرات را متاثر کنند. مهمترین این سموم عبارتند از اسید سیانیدریک ( HCN) ، برمید متیل ( CH3Br) ، سولفید کربن CS2 و پارادی‌کلرو بنزن C6H4Cl2.

قارچ‌کشها
قارچها به علت نداشتن کلروفیل ، قادر به تهیه مواد قندی نبوده و به صورت پارازیت بر روی درختان یا بوته‌های مجاور زندگی می‌کنند. از ترکیباتی که به عنوان سم برای مبارزه با قارچها بکار می‌روند، می‌توان دایرین و کرانیل (Chloranil ) را نام برد. کلرانیل را می‌توان از ترکیب سیکلو هگزان و اکسیژن و اسید کلریدریک بدست آورد.

علف‌کشها
این سموم موجب از بین رفتن علفهای هرزی که در مجاورت گیاهان مفید روئیده‌اند، می‌شود. گیاهان خودرو علاوه بر اینکه در مزارع مقدار زیادی آب و مواد غذایی را توسط ریشه خود جذب می‌نمایند، از میزان نور و حرارت محیط کشت گیاهان مفید کاسته و در نتیجه محصول را کم می‌کنند. همچنین علفهای هرز ، موجب افزایش هزینه کشت و برداشت می‌شوند. همچنین هرگاه از محصول بدست آمده به عنوان بذر در بهره‌برداری دیگر استفاده شود، سبب آلودگی کشت شده، در سالهای آیش نیز مقداری مواد غذایی و رطوبت زمین را مصرف می‌کنند. در مورد انتخاب نوع علف‌کش لازم است به دو نکته اساسی زیر توجه شود:نباید علف‌کش بر روی کشت اصلی ، اثر نامطلوبی داشته باشد.باید بوسیله علف‌کش بتوان علفهای هرز مشخصی را از بین برد و سم بکار برده شده اثر قطعی بر روی علف هرز موجود داشته باشد.
ترکیبات معدنی که برای این منظور بکار برده می‌شوند عبارتند از آرسنیت سدیم ، بوراتها ، کلرات سدیم. نمونه سوم حاصل از ترکیبات آلی برای مبارزه با علف‌های هرز ، مشتقات اسید نفیتل فتال آمیک (M.P.A) می‌باشند، در تجارت به نامهای آلاناپ ( Alanap) یافت شده و به صورت امولسیون 23.6% در مزارع و سبزی‌زارها بکار می‌روند.

علف‌کشهای گازی
این ترکیبات ، به صورت مایع در مزارع وارد شده و سپس در حرارت به بخار یا گاز تبدیل می‌شوند. بخارات و گازهای محلول حاصل بر روی علف‌های هرز اثر نموده و موجب از بین رفتن آنها می‌گردند. از علف‌کشهای گازی می‌توان برمید متیل و سولفید کربن را نام برد.

سموم دفع جوندگان
مهمترین این سموم عبارتند از:

انیدرید آرسنو (As2O3)
محلول 3 تا 5 درصد آن را با آب مخلوط می‌کنند. برای تهیه آن ، سولفورهای آرسنیک‌دار را در هوا می‌سوزانند و انیدرید آرسنو به صورت بخار متصاعد می‌شود که آن را در محفظه‌های مخصوصی سرد می‌کنند. قدرت کشندگی آن برای موش 75mg/kg و برای انسان 130mg/kg است.

سولفات تالیم (Tl2SO4)
سولفات تالیم و نیز استات آن ، به عنوان سم جوندگان مصرف می‌شود. این سموم را به صورت طعمه بکار می‌برند و آن را به نسبت یک درصد با آرد مخلوط می‌کنند.

فسفید روی (Zn3P2)
این سم را نیز برای از بین بردن جوندگان ، با غلات یا آرد به نسبت یک تا چهار درصد مخلوط می‌کنند.

[Sara12]

مواد شیمیایی آلی سمی

نگاه کلی
مواد شیمیایی سنتزی ترکیباتی هستند که در طبیعت یافت نمی‌شوند و اغلب توسط شیمیدانان از اجسام ساده‌تر یا فروپاشی موادی با ساختار پیچیده‌تر ، سنتز می‌شوند. اکثر این مواد مصرف تجاری دارند و بخش اعظم آنها ترکیباتی آلی هستند که از نفت بعنوان منبع اولیه کربن در ساختمان این ترکیبات استفاده شده است. از ترکیبات آلی سنتزی که سمی هم هستند در مهار انواع آفتها استفاده می‌شود و سمیت این مواد ، موجب نگرانی از لحاظ سلامتی انسان و سایر موجودات و همچنین آلودگی محیط زیست شده است.

مواد شیمیایی سمی
آفت‌کشها
آفت‌‌کشها ترکیباتی هستند که یک موجود نامطلوب را از بین برده و یا با مداخله در فرایند تکثیر آنها ، جمعیتشان را مهار می‌کنند. خاصیت مشترک تمام آفت‌کش‌های شیمیایی این است که فرایند سوخت و ساز مهم موجوداتی را که این مواد برای آنها سمی است، مسدود می‌کنند. آفت‌کش‌ها بطور گسترده در مهار آفتهای کشاورزی مانند علف‌های هرز و همچنین حشرات مورد استفاده قرار می‌گیرند. آفت‌کش‌های سنتزی از همان اوایل مصرف بعلت تاثیری که در سلامت انسان در اثر مصرف مواد غذایی آغشته با این مواد شیمیایی دارند، موجب نگرانی بوده است.

تاریخچه استفاده از آفت‌کش‌ها
یونانیها حدود 1000 سال پیش از میلاد برای ضد عفونی کردن خانه‌های خود ازحاصل از سوزاندن گوگرد جامد استفاده می‌کردند. این عمل تا قرن نوزدهم با وارد کردن این عنصر در شمع مورد استفاده قرار می‌گرفت. استفاده از آرسنیک و ترکیبات آن برابر مهار حشرات حداقل به سال 900 میلادی بر می‌گردد و از اواخر قرن نوزدهم تا جنگ جهانی دوم کاملا گسترش یافت.
سبز پاریس که نمک مس با یون آرسنیک است، حشره‌کش معروفی است که در سال 1867 معرفی شد. ترکیبات آرسنیک در دهه‌های 1930 تا 1950 بطور گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفت تا اینکه در سالهای 1940 تا 1950 صنایع شیمیایی آمریکا مقادیر زیادی از آفت‌کش‌های جدید بویژه حشره‌کش‌ها را که ترکیبات آلی کلردار بودند، تولید کردند.

انواع آفت‌کش‌ها
آفت‌کش‌ها انواع مختلفی دارند، اما پرکاربردترین آنها عبارتند از:

حشره‌کش‌ها
حشره‌کش‌ها هزاران سال است که توسط مردم استفاده می‌شوند. انگیزه اصلی برای استفاده از آنها ، مهار امراضی است که حشرات ، ناقل آن هستند. مالاریا ، تب زرد و ... نمونه‌هایی از این امراض هستند. عامل دیگر استفاده از حشره‌کش‌ها این است که حشرات به محصولات غذایی آسیب می‌رسانند.
از مهمترین حشره‌کش‌ها می‌توان ترکیبات آلی کلردار مانند ددت را نام برد که در گذشته بصورت گسترده مورد استفاده قرار می‌گرفت. توکسافنها و سیکلوپنتادی‌انهای کلردار شده مانند هپتا کلروآلدرین جزء مواد آلی حشره‌کش‌ها محسوب می‌شوند. امروزه از حشره‌کش‌های آلی فسفات‌دار که مدت زیادی در محیط زیست انبار نمی‌شوند، استفاده می‌شود.

علف‌کش‌ها
این مواد اغلب برای از بین بردن علفهای هرز بدون آسیب رساندن به محصولات اصلی بکار می‌رود. در اوایل قرن بیستم از نمکهای معدنی مثل (سدیم کلرات) بعنوان افشانه‌های علف‌کش استفاده می‌کردند. بعدها ترکیبات آلی آرسنیک‌دار جای آنها را گرفتند. ولی امروزه علف‌کش‌های معدنی و آلی فلزی بدلیل دوام آنها در خاک از دور خارج شده‌اند و ترکیبات کاملا آلی جای آنها را گرفته‌اند که می‌توان بعنوان مثال به علف‌کش‌های تری‌آزین اشاره کرد که آترازین مشهورترین عضو این گروه برای نابود کردن علفهای هرز مزارع ذرت بکار می‌رود.

قارچ‌کش‌ها
قارچ‌کش‌ها برای مهار کردن رشد انواع مختلف قارچ‌ها بکار می‌رود. گوگرد به شکل گرد و افشانه بعنوان قارچ‌کش برای مبارزه با زنگ‌زدگی گردمانند روی گیاهان استفاده می‌شود. هگزاکلروبنزن بعنوان یک قارچ‌کش کشاورزی برای محصولات گندم مصرف می‌شود. از ترکیبات آلی جیوه‌مانند متیل جیوه هم بعنوان قارچ‌کش برای محافظت دانه‌های گندم استفاده می‌شود.

تاثیر ترکیبات آلی سمی بر روی محیط زیست
در ترکیب اکثر آفت‌کش‌های آلی از کلر استفاده می‌شود. شکستن پیوند کلر و کربن دشوار است و حضور کلر باعث کم شدن واکنش‌پذیری سایر پیوندها می‌شود. هرچند این خاصیت باعث دوام بیشتر آفت‌کش می‌شود، اما با وارد شدن ترکیبات آلی کلردار به محیط زیست تخریب آنها بکندی صورت می‌گیرد و باعث تراکم آنها در محیط زیست می‌شود. ترکیبات کلردار آلی آبگریزند. اما در چربی‌ها حل می‌شوند. این خاصیت سبب جمع شدن آنها در بافت چربی انسان و موجودات دیگر می‌شود.

[Sara12]

آشنایی با شیمی صنعتی

شیمی صنعتی شاخه‌ای از شیمی است که در مورد مراحل شیمیایی ، نقش پدیده‌های فیزیکی در یک فرآیند ، واکنش‌هایی که ماده خام را به محصول تبدیل می‌کنند و مهمتر از همه ، واکنشگاهها یعنی جایی که فرآیند صورت می‌گیرد بحث می‌کند. یک مرحله شیمیایی ترکیبی از واکشنهای شیمیایی مثل سنتز ، اکسیداسیون ، هیدراسیون و ... می‌باشد. در این مرحله عملیات بر پایه پدیده‌های فیزیکی مثل تبخیر ، تبلور ، تقطیر و استخراج قرار گرفته است که معمولا ماده خام مثل نفت را به محصولات جدید تبدیل می‌کند.

نگاه اجمالی
آشنایی با روشها و نحوه عملیات واحدهای تولیدی در صنایع شیمیایی ، یکی از مباحث ضروری است که باید هر شیمیست یا مهندس شیمی ، اطلاعات و دانش لازم را در مورد آن داشته باشد تا بتواند با شناخت فناوری و نحوه تغییر مواد خام به محصولات طی فرایندهای صنعتی ، ساده‌ترین ، اقتصادی‌ترین و کاراترین روش را انتخاب کند. اغلب واکنشها در محلولها انجام می‌شود و مواد واکنشی در طی فرآیند ، میان واکنشگاه ، لوله‌های انتقال و سایر عناصر جریانی ، به حرکت در می‌آیند. در واقع کنترل دقیق چنین فرآیندی ، مستلزم داشتن اطلاعات کافی نسبت به مباحث شیمی صنعتی مثل مکانیک سیالات ، اندازه گیری دبی و سایر پارامترهای وابسته به آن و ... می‌باشد.

مرحله شیمیایی صنعتی
دستگاههای مورد مصرف ، ویژگی یک مرحله شیمیایی را تعیین می‌کنند. یک مرحله در مقیاس آزمایشگاهی ، معمولا از دستگاههای کوچک و شیشه‌ای و در شرایط نسبتا ملایم انجام می‌گیرد. در حالی که اگر در مرحله‌ای شرایط سخت باشد، دستگاههای بکار رفته ، معمولا فلزی یا سرامیکی و در مقیاس بزرگ و محصول به دست آمده نیز در حد تن خواهد بود. در این صورت مرحله ، مرحله شیمیایی صنعتی نامیده می‌شود.

راکتورها
راکتورها ، دستگاههایی هستند که در کارخانجات شیمیایی ـ صنعتی ، واکنش‌ها در آنها صورت می‌گیرد. بنابراین ساختار یک کارخانه با راکتورها هویت می‌یابد.

عمل اساسی راکتورها
ایجاد بیشترین تماس بین اجزایی که در واکنش‌ها در فاز همگن شرکت می‌کنند. (واکنشگرها و کاتالیست‌ها)
اطمینان از اینکه واکنش ، تحت شرایط فیزیکی خواسته شده صورت گرفته است (دما ، فشار ، زمان تماس). انتخاب نوع راکتور باید طوری باشد که از نقطه نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد.

طبقه بندی راکتورها
راکتورها را معمولا با توجه به 3 عامل زیر طبقه بندی می کنند.
بر حسب روشی که طی آن مرحله واکنش صورت می‌گیرد (راکتورهای طبقه الف)

راکتورهای پیوسته:
بر حسب مصرف کاتالیست و بر حسب اینکه واکنش در چند فاز صورت می‌گیرد، دو نوعند: همگن و ناهمگن.

راکتورهای نیمه پیوسته:
ویژگی ورود پیوسته مواد و خروج پیوسته برخی مواد هستند. راکتورهای خمره‌ای معمولا از این نوع هستند.

راکتورهای ناپیوسته:
برای موادی طراحی شده‌اند که در مدت معینی ، طبق برنامه ریزی انجام شده در راکتورها باقی بمانند تا اینکه واکنش کامل شود. اغلب به شکل خمره‌ای و استوانه‌ای هستند.

طبقه بندی بر حسب سیستم تبادل حرارتی که انتخاب شده است (راکتورهای طبقه ب)

راکتورهای آدیاباتیک:
طراحی آنها طوری است که در طول مدت کنترل دما ، بدنه راکتور در انتقال گرما شرکت نمی‌کند.

راکتورهای غیر آدیاباتیک:
بدنه راکتور در انتقال گرما شرکت می‌کند. راکتورهای ذکر شده ، در سنتز آمونیاک و اکسیداسیون so2 به so3 مورد استفاده قرار می‌گیرد.

طبقه بندی بر حسب ویژگی فیزیکی موادی که برای واکنش انتخاب شده‌اند (راکتورهای طبقه ج)
راکتورهای واکنش‌های همگن
راکتورهای واکنش‌های ناهمگن
اگر قرار باشد واکنشی در فاز همگن صورت گیرد بر حسب نوع مراحل از راکتورهای پیوسته یا ناپیوسته طبقه الف استفاده می‌کنند. اما اگر واکنش‌ها در بیش از یک فاز صورت گیرد، گستره راکتورهای مورد مصرف زیاد خوااهد بود. مثلا بر حسب اینکه کاتالیست ، پودر یا گرانول باشد، نوع راکتور فرق خواهد کرد.

طبقه‌بندی‌های دیگر
طبقه‌بندی‌های دیگری هم با توجه به وضعیت تغذیه راکتور یا عملیات سینماتیک یا تخلیه مواد شرکت کننده در واکنش وجود دارند. همچنین می‌توان آنها را بر حسب حلال‌ها و رقیق کننده‌ها و ... انتخاب کرد. در هر حال راکتورها را برای اهداف مختلف بر حسب نوع کارخانه و شرایط آن انتخاب می‌کنند.

[Sara12]

برج تقطیر

دید کلی
تقطیر ، در واقع ، جداسازی فیزیکی برشهای نفتی است که اساس آن ، اختلاف در نقطه جوش هیدروکربنهای مختلف است. هر چه هیدروکربن سنگینتر باشد، نقطه جوش آن زیاد است و هر چه هیدروکربن سبکتر باشد، زودتر خارج می‌شود. اولین پالایشگاه تاسیس شده در جهان ، در سال 1860 در ایالت پنسیلوانیای آمریکا بوده است. نفت خام ، از کوره‌های مبدل حرارتی عبور کرده، بعد از گرم شدن وارد برجهای تقطیر شده و تحت فشار و دما به دو صورت از برجها خارج می‌شود و محصولات بدست آمده خالص نیستند. انواع برجهای تقطیر در زیر توضیح داده می‌شوند.

برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار
در برجهای تقطیر با سینی کلاهکدار ، تعداد سینیها در مسیر برج به نوع انتقال ماده و شدت تفکیک بستگی دارد. قطر برج و فاصله میان سینی‌ها به مقدار مایع و گاز که در واحد زمان از یک سینی می‌گذرد، وابسته است. هر یک از سینی‌های برج ، یک مرحله تفکیک است. زیرا روی این سینیها ، فاز گاز و مایع در کنار هم قرار می‌گیرند و کار انتقال ماده از فاز گازی به فاز مایع یا برعکس در هر یک از سینی‌ها انجام می‌شود. برای اینکه بازدهی انتقال ماده در هر سینی به بیشترین حد برسد، باید زمان تماس میان دو فاز و سطح مشترک آنها به بیشترین حد ممکن برسد.

بخشهای مختلف برج تقطیر با سینی کلاهکدار
بدنه و سینیها: جنس بدنه معمولا از فولاد ریخته است. جنس سینی‌ها معمولا از چدن است. فاصله سینی‌ها را معمولا با توجه به شرایط طراحی ، درجه خلوص و بازدهی کار جداسازی بر می‌گزینند. در بیشتر پالایشگاههای نفت ، برای برجهای تقطیر به قطر 4ft فاصله میان 50 - 18 سانتیمتر قرار می‌دهند. با بیشتر شدن قطر برج ، فاصله بیشتری نیز برای سینی‌ها در نظر گرفته می‌شود.

سرپوشها یا کلاهکها:
جنس کلاهکها از چدن می‌باشد. نوع کلاهکها با توجه به نوع تقطیر انتخاب می‌شود و تعدادشان در هر سینی به بیشترین حد سرعت مجاز عبور گاز از سینی بستگی دارد.

موانع یا سدها:
برای کنترل بلندی سطح مایع روی سینی ، به هر سینی سدی به نام "وییر" (Wier) قرار می‌دهند تا از پایین رفتن سطح مایع از حد معنی جلوگیری کند. بلندی سطح مایع در روی سینی باید چنان باشد که گازهای بیرون آمده از شکافهای سرپوشها بتوانند از درون آن گذشته و زمان گذشتن هر حباب به بیشترین حد ممکن برسد. بر اثر افزایش زمان گذشتن حباب از مایع ، زمان تماس گاز و مایع زیاد شده ، بازدهی سینی‌ها بالا می‌رود.

برجهای تقطیر با سینی‌های مشبک
در برجهای با سینی مشبک ، اندازه مجراها یا شبکه‌ها باید چنان برگزیده شوند که فشار گاز بتواند گاز را از فاز مایع با سرعتی مناسب عبور دهد. عامل مهمی که در بازدهی این سینیها موثر است، شیوه کارگذاری آنها در برج است. اگر این سینیها کاملا افقی قرار نداشته باشند، بلندی مایع در سطح سینی یکنواخت نبوده و گذر گاز از همه مجراها یکسان نخواهد بود.
خورندگی فلز سینیها هم در این نوع سینیها اهمیت بسیار دارد. زیرا بر اثر خورندگی ، قطر سوراخها زیاد می‌شود که در نتیجه مقدار زیادی بخار با سرعت کم از درون آن مجاری خورده شده گذر خواهد کرد. و می‌دانیم که اگر سرعت گذشتن گاز از حد معینی کمتر گردد، مایع از مجرا به سوی پایین حرکت کرده بازدهی کار تفکیک کاهش خواهد یافت.

برجهای تقطیر با سینی‌های دریچه‌ای
این نوع سینیها مانند سینیهای مشبک هستند. با این اختلاف که دریچه‌ای متحرک روی هر مجرا قرار گرفته است. در صنعت نفت ، دو نوع از این سینیها بکار می‌روند:

انعطاف پذیر:
همانطور که از نام آن برمی‌آید، دریچه‌ها می‌توانند بین دو حالت خیلی باز یا خیلی بسته حرکت کنند.

صفحات اضافی:
در این نوع سینیها ، دو دریچه یکی سبک که در کف سینی قرار می‌گیرد و دیگری سنگین که بر روی سه پایه‌ای قرار گرفته ، تعبیه شده است. هنگامی که بخار کم باشد، تنها سرپوش سبک به حرکت در می‌آید. اگر مقدار بخار از حد معینی بیشتر باشد، هر دو دریچه حرکت می‌کنند.

مقایسه انواع گوناگون سینی‌ها
در صنعت نفت ، انواع گوناگون سینی‌ها در برجهای تقطیر ، تفکیک و جذب بکار برده می‌شوند. ویژگیهایی که در گزینش نوع سینی برای کار معینی مورد توجه قرار می‌گیرد، عبارت است از: بازدهی تماس بخار و مایع ، ظرفیت سینی ، افت بخار در هنگام گذشتن از سینی ، زمان ماندن مایع بر روی سینی ، مشخصات مایع و ... . چون در صنعت بیشتر سینی‌های کلاهکدار بکار برده می‌شوند، برای مقایسه مشخصات سینی‌های دیگر ، آنها را نسبت به سینی‌های کلاهکدار ارزیابی می‌کنند.

برجهای انباشته
در برجهای انباشته ، بجای سینی‌ها از تکه‌ها یا حلقه‌های انباشتی استفاده می‌شود. در برجهای انباشته حلقه‌ها یا تکه‌های انباشتی باید به گونه‌ای برگزیده و در برج ریخته شوند که هدفهای زیر عملی گردد.
-ایجاد بیشترین سطح تماس میان مایع و بخار
-ایجاد فضا مناسب برای گذشتن سیال از بستر انباشته

جنس مواد انباشتی
این مواد باید چنان باشند که با سیال درون برج ، میل ترکیبی نداشته باشند.

استحکام مواد انباشتی
جنس مواد انباشتی باید به اندازه کافی محکم باشد تا بر اثر استفاده شکسته نشده و تغییر شکل ندهد.

شیوه قرار دادن مواد انباشتی
مواد انباشتی به دو صورت منظم و نامنظم درون برج قرار می‌گیرند.
پر کردن منظم: از مزایای این نوع پر کردن، کمتر بودن افت فشار است که در نتیجه می‌شود حجم بیشتر مایع را از آن گذراند.

پر کردن نامنظم:
از مزایای این نوع پر کردن ، می‌توان به کم هزینه بودن آن اشاره کرد. ولی افت فشار بخار در گذر از برج زیاد خواهد بود.

مقایسه برجهای انباشته با برجهای سینی‌دار
در برجهای انباشته ، معمولا افت فشار نسبت به برجهای سینی‌دار کمتر است. ولی اگر در مایع ورودی برج ، ذرات معلق باشد، برجهای سینی‌دار بهتر عمل می‌کنند. زیرا در برجهای انباشته ، مواد معلق ته‌نشین شده و سبب گرفتگی و برهم خوردن جریان مایع می‌گردد. اگر برج بیش از حد متوسط باشد، برج سینی‌دار بهتر است. زیرا اگر در برجهای انباشته قطر برج زیاد باشد، تقسیم مایع در هنگام حرکت از بستر انباشته شده یکنواخت نخواهد بود.
در برجهای سینی‌دار می‌توان مقداری از محلول را به شکل فرایندهای کناری از برج بیرون کشید، ولی در برجهای انباشته این کار، شدنی نیست. کارهای تعمیراتی در درون برجهای سینی‌دار ، آسانتر انجام می‌گیرد. تمیز کردن برجهای انباشته ، از آنجا که باید پیش از هرچیز آنها را خالی کرده و بعد آنها را تمیز نمایم، بسیار پرهزینه خواهد بود.

[Sara12]

تصفیه آب در داخل زمین

دید کلی
آب که بر زمین می‌ریزد و در آن نفوذ می‌کند، از طرفی با تولید نیترات در فرایندهای زیست شناختی و از طرف دیگر بدلیل صاف شدت طبیعی در اثر دخالت پدیده‌های فیزیکی و مکانیکی در داخل زمین مورد تصفیه قرار می‌گیرد.

تولید نیترات
مواد آلی که بوسیله آب حمل می‌شوند، بتدریج که در زمین نفوذ می‌کنند، در اثر کاهش و اکسایش پی در پی متلاشی می‌شوند. مجموع پدیده‌هایی که طی آنها مواد آلی اولیه به نیترات‌های حل پذیر و مستقیما قابل جذب برای گیاه تبدیل می‌شوند، تولید نیترات است. نقش تفکیک مولکول آلبومینوئید مربوط به میکروب‌های هوازی و ناهوازی‌ ای است که در خاک ، زندگی و در اولین مرحله این مولکول را به سوی تبدیل به نمکهای آمونیاکی هدایت می‌کنند.
سپس تحت تاثیر باکتری‌های ویژه ، این نمکها ابتدا به نیتریت و بعد به نیترات تبدیل می‌شوند. بنابراین ، نیتروژن به شکل نیترات بوسیله گیاهان جذب می‌شود. گیاهان نیز مانند فرایند تولید نیترات به شرایطی مانند دما ، رطوبت و اکسایش نیاز دارند، اما حضور آهک نیز بسیار مهم است. به این دلیل است که توانایی تولید نیترات در سازنده‌های رخنه‌دار و سنگ آهک زیاد است، در حالی‌که در زمینهای سیلیسی و از لحاظ آهک ، فقیر این توانایی اندک است.
بطور خلاصه ، تولید نیترات عبارت است از نقطه پایان تبدیل محیط آبی به محیط معدنی شده ای که در آن ، میکروبهایی که احتمالا از ابتدا در ماده آلی گفته شده وجود داشته اند، دیگر چندان زنده نمانند. به‌علاوه ، این میکروبها با گونه‌های دیگری که با محیط کاملا سازش یافته‌اند، رقابت حیاتی پیدا می‌کنند و در این مبارزه بیشتر گونه‌های بیماری‌زا از بین می‌روند.

صاف شدن طبیعی
از طریق صاف شدن طبیعی ، میکروبهایی که بوسیله مواد آلی حمل می‌شوند، بدلیلی مکانیکی که نتیجه در هم بر هم بودن دانه‌های تشکیل دهنده سازند تراواست، متوقف می‌شوند. مبنای این فرایند تصفیه ، پدیده جذب سطحی است. منظور از پدیده جذب سطحی ، خاصیت بعضی اجسام جامد است که می‌توانند اجسام محلول ، معلق یا کلوئیدی را در سطح خود نگهدارند. پدیده جذب سطحی ، پدیده ای کاملا فیزیکی دارای ماهیت الکتروستاتیک است.
از طرفی ، چون در خاکهای ماسه‌ای ، این دیواره جذب کننده از سطح گسترده دانه‌های ماسه تشکیل می‌شود، فوق العاده وسیع است. بنابراین ، تصفیه در مسافت که متغیری تابع قطر و نظم دانه‌ها و نیز نحوه آرایش درونی لایه است، انجام می‌شود.
یادآور می‌شویم که صاف شدن طبیعی در زمینهایی که نمونه بزرگ آنها تراواست، نیز بر اساس پدیده جذب سطحی امکان‌پذیر است، مشروط بر اینکه رخنه‌های سنگهای تشکیل دهنده این زمینها بسیار باریک باشند یا رخنه‌های پهن آنها با مواد ریز پر شده باشند. در این زمینها ، مدت تماس با جداره‌ها نقش عمده ای دارد. بنابراین ، عمل صاف شدن آبهایی که از گل سفید یا سنگ آهک سرچشمه می‌گیرند، در صورتی خوب انجام می‌شود که آب در آنها به آرامی حرکتند.
همچنین اگر رگه آبدار دارای زمینهای پوششی با ضخامت کافی باشد، اطمینان بیشتر خواهد بود.

سرعت گردش آب در زمین
بعلت متغیر بودن سرعت گردش آب در زمین ، فقط ارقام تقریبی می‌توان ذکر کرد. سرعت نفوذ در زمینهای رخنه‌دار در سنگ آهکها 40m و در دیگران 10km در 24 ساعت اندازه‌گیری شده است.
"دینر" (Diener) اطلاعات زیر را برای آبرفتهای منطقه وال دولوار ارائه داده است:

-نزدیک تپه در حوالی منطقه دخول آبهای سطحی: بطور متوسط ، 0,04 متر در ساعت یا یک متر در 24 ساعت.
-نزدیک رود:بطور متوسط 0,2 متر یا 5 متر در 24 ساعت.
در جریان پمپاژها ، سرعت زیاد می‌شود و بین 5 متر تا 20 متر در 24 ساعت تغییر می‌کند. در آبرفتهای ریزتر ، سرعت کمتر است. در فرانکفورت ، سرعتهایی در حدود 0,02 متر در ساعت یا 0,5 متر در 24 ساعت دیده شده است.

[Sara12]

دستگاههای طیف بینی نوری

دید کلی
نخستین دستگاهای طیف بینی ، برای استفاده در ناحیه نور مرئی ابداع شدند و از این رو ، آنها را دستگاههای نوری نامیدند. این اصطلاح ، امروزه در مورد دستگاههایی که برای استفاده در نواحی فرابنفش و زیر قرمز طراحی شده‌اند، نیز تعمیم یافته است. این واژه ، با اینکه کاملا صحیح و دقیق نیست، مع هذا ، از این نظر که بر بسیاری از نکات اساسی عمومی دستگاههای مورد عمل برای مطالعه در این سه ناحیه طیفی مهم تاکید دارد، سودمند است.

اساس روشهای طیف بینی نوری
روشهای طیف بینی نوری ، بر پدیده های نشر ، جذب ، فلوئورسانس ، فسفرسانس و پراکندگی استوارند. ضمن اینکه دستگاههای هر یک از این روشها ، از لحاظ پیکربندی و قدرت متفاوتند، اجزای اصلی آنها از شباهت قابل ملاحظه ای برخوردارند. علاوه بر این ، خواص مورد لزوم این اجزای سازنده ، صرفنظر از نواحی طیفی که این دستگاهها برای آنها طراحی شده‌اند، یکسانند.

اجزای دستگاههای طیف بینی نوری
دستگاههای طیف بینی از پنج جزء سازنده زیر تشکیل شده‌اند:
-منبع ثابت تابش انرژی.
-طول موج گزین ، که جدا سازی ناحیه طول موج محدودی را امکان‌پذیر می‌سازد.
-ظرف شفاف مخصوص نمونه مورد آزمایش.
-آشکار ساز یا ترانسدیوسر تابش که انرژی تابشی را به علامت کاربرد پذیر (معمولا الکتریکی) تبدیل می‌کند.
-پردازشگر علامت و سیستم قرائت.

طیف بینی نشری
از این نظر که در آن به منبع تابشی خارجی نیازی نیست و نمونه آزمایشی ، خود نشر کننده است، با دو نوع دیگر متفاوت است. در اینجا ، ظرف محتوی نمونه آزمایشی یک قوس ، یک جرقه ، یک سطح گرمایی با یک شعله است که هم نمونه آزمایشی را نگه می‌دارد و هم موجب نشر تابش مشخصه آن می‌شود.

طیف بینی جذبی
طیف بینی جذبی به یک منبع خارجی انرژی تابشی نیاز دارد و دسته پرتو خروجی از منبع ، پس از عبور از طول موج گزین ، از نمونه آزمایشی عبور می‌کند (در برخی از دستگاهها موضع نمونه آزمایشی و طول موج گزین معکوس است).

فلوئورسانس
فلوئورسانس نیز مانند طیف بینی جذبی به یک منبع خارجی انرژی تابشی نیاز دارد. برای فلوئورسانس ، منبع ، نمونه آز مایشی را که در ظرفی قرار دارد، القا کرده و به نشر تابش مشخصه خود وادار می‌کند و سپس این تابش در زاویه معینی نمبت به منبع (معمولا زاویه 90 درجه) ، اندازه گیری می‌شود.

تفاوت دستگاهها
بدیهی ا ست که اجزای سازنده دستگاهها ، بسته به ناحیه طول موج مورد عمل ، در جزئیات با هم تفاوت دارند. طراحی آنها نیز به کاربرد اولیه دستگاه بستگی دارد، یعنی ، بسته به این است که آیا در تجزیه کیفی یا کمی بکار می‌رود و یا اینکه در طیف بینی اتمی یا مولکولی بکار گرفته می‌شود. مع هذا ، شرایط کار وعملکرد کلی هر نوع جزء سازنده ، صرفنظر از ناحیه طول موج و کاربرد ، مشابهند.

[Sara12]

تهیه نمونه برای طیف سنجی مادون قرمز

اطلاعات اولیه
برای بدست آوردن طیف مادون قرمز یک ترکیب ، باید ترکیب را در یک نگاهدارنده نمونه یا سلول قرار داد. در طیف سنجی مادون قرمز این خود مشکل است. شیشه و پلاستیکها بشدت ، نور سرتاسر ناحیه مادون قرمز طیف را جذب می‌کنند. سلولها باید از مواد یونی ساخته شده باشند، (مثل کلرور سدیم یا برموپتاسیم).
صفحات برمور پتاسیم ، گرانبهاتر از صفحات کلرور سدیم هستند و این مزیت را دارند که می‌توان از آن در محدوده 4000 تا 1400 سانتی‌متر به توان 1- استفاده کرد. از صفحات کلرورسدیم ، بدلیل قیمت نسبتا ارزان آن ، بطور گسترده استفاده می‌شود. محدود فرکانسی مورد استفاده آنها در طیف سنجی از 4000 الی 1650سانتی متر به توان 1- است. کلرورسدیم در 1650 سانتی‌متر به توان 1-شروع به جذب نموده و هر نواری با فرکانس کمتر از این میزان قابل مشاهده نخواهد بود. چون نوارهای با اهمیت اندک در زیر 1650 سانتی‌متر به توان 1- ظاهر می‌شوند، لذا صفحات کلرورسدیم بطور معمول برای طیف سنجی مادون قرمز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مایعات
یک قطره از یک ترکیب آلی مایع بین یک زوج از صفحات صیقل یافته کلرورسدیم یا برمورپتاسیم (که بدانها صفحات نمکی اطلاق می‌گردد) قرار داده می‌شود. وقتی این صفحات را به ملایمت فشار دهیم، لایه نازکی از مایع بین آن دو صفحه تشکیل می‌گردد. طیفی را که از این طریف بدست می‌آیِد، طیف مایع خالص می‌نامند، چرا که از هیچ حلالی استفاده نمی‌شود. صفحات نمکی به‌آسانی می‌شکنند و محلول در آب هستند.
ترکیباتی آلی استفاده شده با این فن باید فاقد آب باشند. زوج صفحات مذکور را در نگاهدارنده در دستگاه مستقر می‌نمایند تا تابش مادون قرمز از آنها عبور نماید.

جامدات
حداقل سه روش معمول برای تهیه یک نمونه جامد برای طیف سنجی وجود دارد.
اولین روش ، مستلزم مخلوط کردن نمونه جامد کاملا پودر شده با برمورپتاسیم پودری و سپس تحت فشار قرار دادن این مخلوط است. برمورپتاسیم تحت فشار ذوب گشته و ترکیب مورد نظر را به‌صورت ماتریس در می‌آورد. حاصل ، یک قرص KBr است که در یک نگاهدارنده در دستگاه طیف سنج قرار داده می‌شود. عیب اصلی این روش این است که برمورپتاسیم ، جاذب آب است که در طیف حاصله ایجاد اشکال می‌نماید. اگر قرص خوبی تهیه گردد، طیف بدست آمده دارای نوارهای مزاحم نخواهد بود، زیرا برمورپتاسیم تا cm-1 400 شفاف است.
دومین روش ، یعنی خمی نوژول ، مستلزم خرد کردن ترکیب با روغن معدنی (نوژول) است که تعلیقی از نمونه بسیار خرد و توزیع شده در روغن معدنی بدست می‌آید. تعلیق غلیظ بین صفحات نمکی قرار می‌گیرد. نقص اصلی این روش این است که روغن معدنی نوارهای موجود در نمونه مورد مطالعه را می‌پوشاند. نوارهای نوژول در 1462 و 2924 و 1377 cm-1 ظاهر می‌شوند.
سومین روش مرسوم برای جامدات ، حل نمودن ترکیب آلی در یک حلال (معمولترین حلال تتراکلرورکربن ، CCl4) است. بار دیگر همچون مورد روغن معدنی ، برخی از نواحی طیف توسط نوارهای حلال پوشیده می‌شوند. اگر چه امکان حلال از طیف توسط کامپیوتر یا فنون دستگاهی وجود دارد، ولی ناحیه نزدیک 1785cm-1 اغلب توسط نوار کششی قوی C-Cl پوشیده می‌گردد.

[Sara12]

دستگاه طیف سنج ماورای بنفش - مرئی

اطلاعات اولیه
یک دستگاه اسپکتروفتومتر ماورای بنفش – مرئی شامل یک منبع نوری ، یک تکفام‌ساز و یک آشکار کننده است.

منبع نوری
منبع نوری ، عموما یک لامپ دیوتریم است که در ناحیه ماورای بنفش از طیف الکترومغناطیسی تابش می‌کند. منبع نوری دوم یعنی لامپ تنگستن ، برای طولهای موجهای ناحیه مرئی از طیف الکترومغناطیسی بکار می‌رود.

تکفام‌ساز
تکفام‌ساز یک شبکه پراش است و نقش آن ، پخش کردن پرتو نوری به طول موجهای تشکیل شده از آن است. مجموعه ای از روزنه‌ها ، طول موج مورد نظر را بر روی سلول نمونه متمرکز می‌سازند.

آشکار کننده
نوری که از درون سلول نمونه می‌گذرد، به آشکار کننده می‌رسد که آن ، شدت نور عبوری (i) را ثبت می‌کند. آشکار کننده عموما یک لوله تکثیر کننده فوتونی است، ولی در دستگاههای جدید از فتودیودها نیز استفاده می‌شود. در یک دستگاه دو پرتویی ، نور ساطع شده از منبع نوری به دو پرتو تقسیم می‌شود: پرتو نمونه و پرتو شاهد. وقتی نمونه ای در مقابل پرتو شاهد نباشد، نور آشکار شده معادل شدت نور ورودی به نمونه است(i0).

سلول نمونه
سلول نمونه باید از ماده ای ساخته شده باشد که نسبت به تابش الکترومغناطیس مورد استفاده در آزمایش ، شفاف باشد. برای طیفهایی که در محدوده مرئی از طیف الکترومغناطیس گرفته می‌شوند، سلولهای مورد استفاده ، از جنس شیشه یا پلاستیک هستند. اما برای طیف گیری در ناحیه ماورای بنفش نمی‌توان از شیشه یا پلاستیک استفاده کرد، زیرا آنها نور ماورای بنفش را جذب می‌کنند. در عوض ، سلولهایی از جنس کوارتز باید استفاده گردند، چرا که کوارتز ، تابش این ناحیه از طیف را جذب نمی‌کند.

محدوده عمل دستگاه شرح داده شده
دستگاهی که شرح آن رفت، فقط برای کار در یک طول موج بسیار مناسب است. اگر طیف جامعی مورد نظر باشد، در آن صورت این نوع دستگاه دارای نواقصی خواهد بود. یک سیستم مکانیکی جهت چرخش تکفام‌ساز و ایجاد روبش تمامی طول موجهای مورد نظر ضروری خواهد بود. این نوع سیستم آهسته عمل می‌کند و بنابراین ، زمان قابل توجهی برای ثبت یک طیف مورد نیاز است.

اسپکتروفتومترهای جدید
تغییر جدید در راستای بهبود کیفیت اسپکتروفتومتری قدیمی ، ابداع اسپکتروفتومترهای ردیف دیودی است. یک ردیف دیود ، شامل مجموعه ای از آشکارسازهای فتودیودی است که در کنار یکدیگر بر روی یک بلور سیلیسیم قرار گرفته‌اند. هر دیود ، جهت ثبت نوار باریکی از طیف طراحی شده است. این دیودها به گونه ای به یکدیگر مرتبط شده‌اند که سرتاسر طیف در یک زمان ثبت می‌گردد.
این نوع آشکار کننده دارای هیچ قسمت متحرکی نبوده ، می‌تواند طیفها را به‌سرعت ثبت کند. علاوه بر این ، خروجی آن به یک کامپیوتر داده شده که قادر است اطلاعات را پردازش کرده و فرمتهای خروجی مفید و متنوعی را فراهم سازد. از آنجا که تعداد فتودیودها محدود هستند، لذا سرعت و محاسن این نوع دستگاه به قیمت کاهش اندک قدرت تفکیک تمام می‌شود. این مزایای زیاد این گونه دستگاه به از دست‌دهی قدرت تفکیک ، سرآمد است.

[Sara12]

رادیکال آزاد

رادیکال آزاد، هر یک از اتمها و یا مولکولهایی است که دارای یک الکترون جفت نشده باشند. به عبارتی رادیکالها، مولکولها یا اتمهایی هستند که تمام والانس‌های آن سیر نشده و در واقع مولکولی اشباع نشده می‌باشد مثل رادیکال متیل (CH3.). رادیکالهای آزاد موجب فشارهای جزئی به میزان کمتر از6- 10 میلی‌متر جیوه شده و از طول عمر کوتاهی (معمولا کمتر از 3- 10 ثانیه) برخوردارند. وجود زودگذر چنین اتمها و رادیکالهایی توسط مطالعات اسپکتروسکوپی ثابت شده است.

دید کلی
هر چند که در ساده‌ ترین تعریف، رادیکال آزاد، هر یک از مولکولها و اتمهایی است که دارای یک الکترون جفت نشده باشند. ولی باید توجه داشت که مولکولهایی مانند اکسید نیتریک و اکسیژن نیز از این قاعده پیروی می‌کنند، لکن بصورت عادی نمی‌توانند از باب رادیکالهای آزاد مطرح باشند بنابراین این اصطلاح (یعنی رادیکال آزاد) شامل مولکولهای عادی پایدار نمی‌شود. از جمله رادیکالهای آزاد ساده می‌توان به CH3 ,CN ,OH ,Cl ,H اشاره کرد. چنینی رادیکالهایی از اهمیت فوق العاده‌ای در واکنشهای گرمایی و فتوشیمیایی، پلیمریزاسیون و احتراق برخوردارند. آنها در هر دو فاز مایع و گازی دارای اهمیت می‌باشند، لکن به هر حال دستگاههای فاز گازی بسیار ساده تر بوده و تفسیر قاطعانه‌تری را اجازه می‌دهند. با وجود این حتی در فاز گازی، روشهای تجربی بناچار پیچیده و غیر مستقیم هستند، زیرا موادی با چنین طول عمر کوتاه را نمی‌توان در غلظتهای زیاد تهیه کرد. بنابراین چنین عواملی، امکان تهیه، ارزیابی و شناسایی رادیکالها را با اشکالات بسیار زیاد مواجه می‌سازد.

تاریخچه
در طول قرن نوزده میلادی غالبا رادیکالهای آزاد بصورت ناصحیح بعنوان اصل مسلم در نظر گرفته می‌شده‌اند. فرضیه آووگادرو بوسیله شیمیدانان مواد آلی آن زمان بصورت جدی مورد توجه واقع نشده بود و موادی مانند C2H6 غالبا بصورت CH3 توصیف می‌گردید. با پایان یافتن قرن نوزده میلادی، این وضعیت مورد بررسی قرار گرفت و امکان موجودیت رادیکالهای آزاد، با کشف تری‌فنیل‌متیل‌رادیکال بوسیله گامبرگ "Moses Gomberg" به وضوح تایید شد. پس از این تاریخ بسیاری از رادیکالهای آزاد کشف و چنینی ترکیباتی در مکانیزمهای شیمی آلی بعنوان یک اصل پذیرفته شد.

تشکیل رادیکال آزاد
بطور کلی، رادیکالهای آزاد بوسیله شکستگی یک پیوند در یک مولکول پایدار، با بوجود آمدن دو قطعه که هر یک از آنها حاوی یک الکترون جفت نشده است، تشکیل می‌شوند.

R1__R2 <------> R1. + .R2

باید توجه داشت که امکان دارد قطعات حاصله بطریقی تغییر شکل یابند و بویژه این تغییر شکل از ترکیب شدن مجدد آنها شود. در بسیاری از موارد، ترکیب شدن مجدد تقریبا در هر برخورد R1 و R2 با همنوع خود رخ می‌دهد و ترکیب مخلوط تعادلی تحت شرایط معمولی، دلالت بر تجزیه مقدار بسیار کمی از ترکیب به رادیکالها می‌نماید. همچنین بسیاری از روشهای دیگر نیز باستثنای ترکیب شدن مجدد مورد ملاحظه قرار گرفته است که با استفاده از آنها، رادیکالها تغییر شکل داده اند. رادیکالها از طول عمر کوتاهی (معمولا کمتر از 3- 10 ثانیه) برخوردارند و به همین دلیل آنها غالبا دارای اهمیت بسیار زیادی در علم سینتیک واکنش هستند.

روشهای تهیه رادیکال آزاد
روشهای متداول تهیه رادیکالهای آزاد را می‌توان به سه نوع گرمایی، الکتریکی و فتوشیمیایی تقسیم نمود:

روش گرمایی
در روشهای گرمایی، یک مولکول پایدار در درجه حرارت زیاد تجزیه می‌شود. باید توجه داشت که در شرایط استثنایی امکان دارد که در یک حالت تعادلی، تفکیک بسوی رادیکالها قابل ملاحظه باشد. بنابراین امکان دارد که اتمهای هیدروژن بوسیله حرارت دادن به هیدروژن در یک درجه حرارت بسیار زیادی تهیه شوند:

.H2 <----> 2H

بعنوان مثال در دمای 1900 k˚ این حالت تعادلی در فشار یک اتمسفر بسوی 1% تفکیک سوق داده می‌شود.
همچنین در چند مورد، تفکیک بسوی رادیکالها در دمای اطاق در موادی در محلول، مشاهده شده است. بدین ترتیب امکان تهیه رادیکالها، در غلظتهای زیاد و با طول عمر قابل ملاحظه وجود دارد. از جمله مواردی که می‌توان بدان اشاره کرد، هگزا فنیل‌اتان است که در محلول بنزن در 5 درجه سانتیگراد تا حد 3% به رادیکالهای تری‌فنیل‌متیل با غلظت 3-2% تفکیک شده و نیز هگزا- (پارا- بی- فنیلیل)-اتان است که واقعا در شرایط مشابه تا حد 100% تفکیک شده است.
به هر حال معمولا تجزیه های گرمایی برگشت ناپذیر می‌باشند. در این حال اکثر مواد آلی گازی تماما و یا قسمتی از آنها بوسیله مکانیزمی که طی آن، شکافتن مولکول بسوی رادیکالها با تشکیل دو رادیکال متیل آغاز می‌شود، تجزیه می‌گردند.

C2H6 <-------> 2 .CH3


روش الکتریکی
در روش الکتریکی رادیکالها را می‌توان از طریق عبور گاز مورد نظر از مکانی که یک تخلیه الکتریکی در سرعت زیاد در آن برقرار می‌شود، تهیه نمود. در این روش طیفهای اتمی تهیه می‌شوند و از این روش غالبا برای بررسی واکنشهای شیمیایی اتمهای هیدروژن، اکسیژن و نیتروژن استفاده می‌گردد.

روش فتوشیمیایی
از جمله روشهایی که برای تهیه رادیکالهای آزاد بسیار عمومیت دارد، روشهای فتوشیمیایی است. تقریبا کلیه ترکیبات آلی گازی به روش فتوشیمیایی از مسیر رادیکالهای آزاد تجزیه می‌شوند و این روش از کاربرد گسترده‌ای برخوردار است. بدین روش، دو ماده کلر و استون در حد گسترده‌ای مورد استفاده واقع می‌شوند. کلر در تابش نور در ناحیه پیوسته طیف جذبی خود به اتمهای کلر تجزیه می‌شود.

cl2 + hv <------> 2.cl

بسیاری از واکنشهای اتمهای کلر بدین روش مورد بررسی قرار گرفته‌اند. همچنین فتولیز "photolysis" استون در حد گسترده‌ای مورد بررسی قرار گرفته است. در چنین واکنشی بدون هیچ گونه ابهامی ثابت شده است که شکافت اولیه با استفاده از تابش گستره 2537 تا 3130 آنگستروم رخ می‌دهد.

CH3COCH3+ hv <---------> .CH3CO+ .CH3

این واکنش یکی از عمومی‌ترین منابع تهیه رادیکالهای متیل و استیل است.
تابش امواج با طول موج کوتاه و ذرات بنیادی پر انرژی (مانند آنچه در فروپاشیهای هسته‌ای ملاحظه می‌شود) نیز امکان دارد که بسوی تهیه رادیکالها و یونها سوق داده شود. باید توجه داشت که چنین سیستمهایی همه روزه از اهمیت بیشتری برخوردار می‌شوند، لکن معمولا پیچیده هستند.

شناسایی رادیکالها
اولین روشهای شناسایی رادیکالها، مستلزم در نظر گرفتن خواص شیمیایی آنها بوده است. بعدها از روش های مطمئن‌تری مانند طیف سنجی جذبی و طیف سنجی جرمی استفاده شد. به طور کلی، شناسایی رادیکالها به روشهای زیر انجام می‌گیرد:

روشهای شیمیایی
-ازاله آئینه (mirror removal method)
-گیر اندازی رادیکالها

[Sara12]

آلاینده های شیمیایی هوا

مقدمه کلی
آلاینده‌ها بر حسب ترکیب شیمیایی‌شان ، به دو گروه آلی و معدنی تقسیم می‌شوند. ترکیبات آلی حاوی کربن و هیدروژن هستند. برخی از ذرات آلی که بیش از سایر ذرات آلی در اتمسفر یافت می‌شوند، عبارتند از: فنلها ، اسیدهای آلی و الکلها. معروفترین ذرات معدنی موجود در اتمسفر عبارتند از نیتراتها ، سولفاتها و فلزاتی مانند آهن ، سرب ، روی و وانادیم.

منابع آلاینده‌ها
هوا دارای آلاینده‌های طبیعی نظیر هاگهای قارچها ، تخم گیاهان ، ذرات معلق نمک و دود و ذرات غبار حاصل از آتش جنگلها و فوران آتشفشانهاست. همچنین هوا حاوی گاز منوکسید کربن تولید شده به شکل طبیعی (CO) حاصل از تجزیه متان (CH4) و هیدروکربنها به شکل ترپنهای ناشی از درختان کاج ، سولفید هیدروژن (H2S) و متان (CH4) حاصل از تجزیه بی‌هوازی مواد آلی می‌باشد.
منابع آلاینده‌ها را بطور کلی می‌توان در چهار گروه اصلی طبقه بندی کرد: شامل وسائط نقلیه موتوری ، وسائط نقلیه هوایی ، ترنها ، کشتی‌ها و هر نوع استفاده و یا تبخیر بنزین ، در بر گیرنده تامین انرژی و حرارت لازم برای مقاصد مسکونی ، تجاری و صنعتی ، نیروگاههای مولد برق که با نیروی بخار کار می‌کنند، مانند صنایع شیمیایی ، متالوژی ، تولید کاغذ و پالایشگاههای تصفیه نفت ، شامل زایدات ناشی از مصارف خانگی و تجاری ، زایدات زغال سنگ و خاکستر باقیمانده از سوزاندن بقایای کشاورزی.

هیدروکربنها
ترکیبات آلی که تنها دارای هیدروژن و کربن هستند، به نام هیدروکربن نام می‌گیرند که بطور کلی به دو گروه آلیفاتیک و آروماتیک تقسیم می‌شوند.

هیدروکربنهای آلیفاتیک
گروه هیدروکربنهای آلیفاتیک شامل آلکانها ، آلکنها و آلکینها هستند. آلکانها عبارتند از: هیدروکربنهای اشباع شده که در واکنشهای فتوشیمیایی اتمسفر نقش ندارند. آلکنها که معمولا به نام اولفین‌ها خوانده می‌شوند، اشباع نشده هستند و در اتمسفر از لحاظ فتوشیمیایی تا حدودی فعال‌اند. این گروه در حضور نور خورشید با اکسید نیتروژن در غلظتهای زیاد واکنش نشان می‌دهند و آلاینده‌های ثانوی مانند پراکسی استیل نیترات (PAN) و ازن (O3) را بوجود می‌آورند. هیدروکربنهای آلیفاتیک تولید شده تا حدود (326mg/m3) برای سلامت انسان و جانوران خطرساز نیست.

هیدروکربنهای آروماتیک
هیدروکربنهای آروماتیک که از لحاظ بیوشیمیایی و بیولوژیکی فعال و برخی از آنها بالقوه سرطانزا هستند، یا از بنزن مشتق شده‌اند و یا به آن مربوط می‌شوند. افزایش میزان ابتلا به سرطان ریه در نواحی شهری به هیدروکربنهای چند هسته‌ای خارج شده از اگزوز اتومبیل‌ها نسبت داده شده است. بنزوپیرین ، سرطانزاترین هیدروکربنهاست. بنزاسفنانتریلین ، بنزوانتراسین و کریزین هم مواد سرطانزای ضعیف‌اند.

منابع هیدروکربنها
میل‌لنگها و کاربراتورها ، بیشترین درصد آزادسازی هیدروکربنها را به خود اختصاص داده‌اند. تجهیزات سوزاننده مکمل که با کاتالیست کار می‌کنند، هیدروکربنها را آزاد کرده و منوکسید کربن را سوزانده و تولید CO2 و آب می‌نمایند.

تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن
تکنولوژی کنترل هیدروکربنهای متصاعد شده از منابع ساکن عبارتند از: خاکستر سازی ، جذب ، تراکم و جایگزین نمودن سایر مواد.
فرآیند خاکسترسازی با دستگاههای سوزاننده مکمل و دستگاههای سوزاننده مکمل کاتالیستی صورت می‌گیرد. جذب سطحی توسط کربن فعال صورت می‌گیرد و جذب هیدروکربنها بوسیله یک محلول شوینده در برجهای سینی‌دار ، شوینده‌های جت و برجهای آکنه ، برجهای پاشنده و شوینده‌های ونتوری صورت می‌گیرد.

منوکسید کربن
گاز منوکسید کربن ، بیرنگ ، بی‌مزه و بی‌بو است و در شرایط عادی از لحاظ شیمیایی بی‌اثر و طول عمر متوسط آن در اتمسفر حدود 2.5 ماه است. در حال حاضر مقدار منو اکسید کربن در اتمسفر بر روی اموال انسانی ، گیاهان و اشیا بی‌اثر یا کم‌اثر است. در غلظتهای زیاد منو کسید کربن ، به علت تمایل زیاد به جذب هموگلوبین می‌تواند در متابولیسم تنفسی انسان بطور جدی اختلال ایجاد نما‌ید.
غلظت منوکسید کربن در نواحی متراکم شهری که ترافیک سنگین و حرکت خودروها کند است، به میزان قابل توجهی افزایش می‌یابد. منابع کربن ، منوکسید کربن طبیعی و انسانی هستند. طبق گزارش آزمایشگاه ملی آرگون ، در اثر اکسیداسیون گاز متان حاصل از مرگ گیاهان سالانه 13.2 میلیون تن CO وارد طبیعت می‌شود. منبع دیگر تولید این ماده ، متابولیسم انسانی است بازدم شخصی که در حال استراحت است بطور تقریبی حاوی CO ، 1ppm است.
استانداردهای کنترل منوکسید کربن
آنگاه که مقدار منوکسید کربن در مدت زمان کوتاهی به حد مرگبار می‌رسد و شرایط اضطراری می‌شود، برای مقابله با چنین شرایطی که مقدار CO بطور متوسط در مدت زمان 8 ساعت به (46mg/m3 (40ppm می‌رسد،عملیات شدید کنترلی انجام می‌شوند که عبارتند از: متوقف ساختن کارخانه‌های صنعتی و مسدود نمودن جاده‌هایی که در آنها معمولا ترافیک سنیگن وجود دارد. جذب سطحی ، جذب ، میعان و احتراق روشهای فنی کنترل CO هستند.

اکسیدهای گوگرد
این اکسیدها شامل 6 ترکیب مختلف گازی هستند: منوکسید سولفور (SO) ، دی‌‌اکسید سولفور (SO2) ، تری‌اکسید سولفور (SO) تترا اکسید سولفور (SO4) ، سکو اکسید سولفور (SO2) و هپتو اکسید سولفور (S2O7). در مطالعه آلودگی هوا ، دی‌اکسید سولفور و تری‌اکسید سولفور حائز بیشترین اهمیت است. با توجه به پایداری نسبی SO2 در اتمسفر این کار می‌تواند به عنوان یک عامل اکسید کننده و یا احیا کننده وارد عمل شود.
SO2 که با سایر اجزای موجود در اتمسفر به شکل فتوشیمیایی یا کاتالیستی وارد واکنش می‌شود، می‌تواند قطرات اسید سولفوریک (H2SO4) و نمکهای اسید سولفوریک را تولید بکند. SO2 با آب وارد واکنش شده ، تولید سولفورو اسید می‌نماید. این اسید ضعیف با بیش از 80% SO2 آزاد شده در اتمسفر ناشی از فعالیتهای انسانی به سوزاندن سوختهای جامد و فسیلی مربوط می‌شود.

استانداردهای کنترل اکسیدهای ‌سولفور
روشهای گسترده جهت کنترل اکسید سولفور عبارتند از: بکارگیری سوختهای دارای گوگرد کمتر ، جداسازی گوگرد از سوخت ، جایگزین ساختن منابع انرژی‌زای دیگر ، تبدیل زغال سنگ به مایع یا گاز ، پاکسازی محصولات حاصل از احتراق.

اکسیدهای نیتروژن
شامل منوکسید نیتروژن (NO) ، دی‌اکسید نیتروژن (NO2) ، نیترو اکسید (N2O) نیتروژن سیسکواکسید (N2O3) ، نیتروژن تترااکسید (N2O4) و نیتروژن پنتواکسید (N2O5) هستند.
دو گاز مهمی در معادلات آلودگی هوا مهم‌اند عبارتند از: اکسید نیتریک (NO) و دی‌اکسید نیتروژن ، دی‌اکسید نیتروژن که از هوا سنگینتر و در آب محلول است، در آب تشکیل اسید نیتریک و یا اسید نیترو و یا اکسید نیتریک (NO) می‌دهد. اسید نیتریک و اسید نیترو در اثر بارندگی به سطح زمین سقوط کرده ، یا با آمونیاک موجود در اتمسفر (NH3) ترکیب شده آمونیم نیترات (NH4NO3) بوجود می‌آورد.
در این مواقع 2NO از اجزای غذایی گیاهان را تشکیل می‌دهد. NO2 یکی از اجزای غذایی گیاهان را تشکیل می‌دهد. NO2 که در دامنه تشعشع فوق‌بنفش جاذب خوب انرژی به شمار می‌رود، در تولید آلاینده‌های ثانوی هوا از قبیل ازن O3 نقش مهمی دارد مقدار NO آزاد شده در اتمسفر به مراتب بیش از مقدار NO2 آزاد شده است. NO در فرآیندهای احتراقی با دمای زیاد و در اثر ترکیب نیتروژن و اکسیژن بوجود می‌آید.

منابع اکسیدهای نیتروژن
برخی از اکسیدهای نیتروژن به صورت طبیعی و برخی به صورت انسانی ایجاد می‌شوند. در اثر آتش‌سوزی جنگل مقدار اندکی NO2 ایجاد می‌شود. تجزیه باکتریایی مواد آلی نیز سبب آزاد شدن NO2 در اتمسفر می‌شود. در واقع منابع تولید کننده NO2 بطور طبیعی تقریبا 10 برابر منابع انسانی که در نواحی شهری دارای تراکم و غلظت هستند می‌باشد. بخش عمده NO2 تولید شده از منابع انسانی مربوط به احتراق سوخت در منابع ساکن و حرکت وسائط نقلیه می‌باشد.

استانداردهای کنترل اکسیدهای نیتروژن
بطور کلی اغلب اندازه گیریهای کنترلی برای NO2 آزاد شده در راستای محدود ساختن شرایط احتراق و کاهش تولید NO2 و همچنین استفاده از تجهیزات متنوع برای حذف NO2 از جریان گازهای خروجی انجام می‌شوند.

اکسید کننده‌های فتوشیمیایی
اکسید ‌کننده‌ها یا اکسید کننده‌های کامل دو عبارتی هستند که برای توصیف مقادیر اکسید ‌‌کننده‌های فتوشیمیایی بکار می‌روند و معمولا نشان‌دهنده قدرت اکسید کنندگی هوای اتمسفر می‌باشند. ازن (O3) که اکسید‌ کننده فتوشیمیایی اصلی است، در حدود 90 درصد از اکسید کننده‌ها را بخود اختصاص می‌دهد. سایر اکسید کننده‌های فتوشیمیایی مهم در کنترل آلودگی هوا عبارتند از: اکسیژن نوزاد (O) ، اکسیژن مولکولی برانگیخته (O2) ، پروکسی آسیل نیترات (PAN) ، پروکسی پروپانول نیترات (PPN) ، پروکسی بوتیل نیترات (PBN) ، دی اکسید نیتروژن (NO2) ، پراکسید هیدروژن (H2O2) و الکیل نیتراتها.

اثرات اکسید‌کننده‌ها
اثرات اکسید‌کننده‌ها بر سلامتی انسان می‌تواند موجب سرفه ، کوتاهی نفس ، گرفتگی راه عبور هوا ، گرفنگی و درد قفسه سینه ، عملکرد نامناسب ششها ، تغییر سلولهای قرمز خون ، آماس خشک و سوزش چشم ، بینی و گلو شوند. اکسید ‌کننده‌های اصلی که به گیاهان آسیب می‌رسانند، عبارتند از PAN , O3 که از خلال روزنه‌های موجود در برگ وارد گیاه شده و در متابولیسم سلول گیاهی دخالت می‌کنند. علائم بوجود آمده از تماس گیاه با PAN عبارتند از: برونزه شدن ، براق شدن و نقره‌ای شده سطح زیرین برگها.
تماس متناوب اکسید ‌کننده‌ها با گیاهان موجب کاهش محصولات می‌شود. اکسید‌ کننده‌ها به سرعت با رنگها ، الاستومرها (اکسید ‌کننده‌ها) الیاف پارچه‌ای و رنگهای نساجی واکنش نشان داده ، آنها را اکسید می‌کند.

استانداردهای کنترل اکسید ‌کننده‌ها
این نکته روشن شده است که حتی اگر هیچ هیدروکربنی در اتمسفر وجود نداشته باشد، تا زمانی که CO و NO2 حضور دارند، مقادیر قابل ملاحظه‌ای از ازن می‌تواند تولید شود. در حال حاضر علیرغم کوششهای منظم بر روی کنترل CO ، هیدروکربنها و NO2 مقادیری از این آلاینده‌ها که برای ایجاد ازن فتوشیمیایی کافی هستند، همچنان در اتمسفر وجود دارد.

[Sara12]

ترموشیمی

دید کلی
انجام یک واکنش شیمیایی با تغییر انرژی همراه می‌باشد. واکنشی که هنگام سوختن گاز طبیعی و هوا صورت می‌گیرد، گرمای لازم برای پختن غذا روی اجاق گاز یا جوشیدن آب را فراهم می‌کند. در مقابل تشکیل گلوکز در فرایند فتوسنتز نیاز به جذب انرژی نورانی خورشید دارد. اکثر واکنشهای شیمیایی گرما تولید می‌کنند. در واکنشهای گرماده ، گرما از مخلوط واکنش به محیط اطراف جریان می‌یابد و اثر این جریان ، افزایش دمای محیط می‌باشد.
واکنشهایی که از محیط اطراف گرما جذب می‌کنند (گرماگیر) زیاد معمول نیستند. در این موارد می‌توان به ذوب شدن یخ اشاره کرد که در این واکنشها جهت جریان گرما ، از اطراف به مخلوط واکنش است. وقتی تکه یخی در لیوان آب داغی ذوب می‌شود، دمای آب را پایین می‌آورد.

واکنشهای شیمیایی از لحاظ ترموشیمی
مقدار گرمای تولید شده یا جذب شده ، در یک واکنش شیمیایی یا یک تغییر فاز را می‌توان با اندازه گیری دما در یک فرایند آدیاباتیک اندازه گیری کرد. از آنجا که اندازه‌گیری تغییرات بسیار کوچک دما امکان پذیر است، روش مطالعه ترمودینامیک واکنشهای شیمیایی و تغییرات فاز با اندازه گیری دما بسیار حساس است.
اگر انجام گرفتن واکنشی در یک سیستم ایزوله با افزایش دما همراه باشد، برای باز گردانیدن آن سیستم به دمای آغازین بایستی اجازه دهیم تا گرما به محیط اطراف منتقل گردد. چنین واکنشی را گرمازا می‌نامیم و گرما ( q ) برای آن منفی می‌باشد. اگر انجام گرفتن یک واکنش در سیتمی ایزوله با کاهش دما همراه باشد، باز گرداندن سیستم به دمای آغازین مستلزم وارد شدن گرما به سیستم است. این واکنشها گرماگیر نام دارند و گرما برای آنها مقدار مثبتی است.

رابطه تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی
بطور کلی تغییر انرژی مشاهده شده در یک واکنش ناشی از اختلاف بین انرژی محصولات و مواد اولیه می‌باشد. اگر انرژی محصولات واکنش بیش از مواد اولیه باشد، برای انجام واکنش باید به سیستم انرژی دهیم. برعکس اگر انرژی محصولات واکنش کمتر از مواد اولیه باشد، مقداری انرژی به صورت گرما در اثر واکنش آزاد خواهدشد. اکثر واکنشهای انجام شده در آزمایشگاههای شیمی در فشار ثابت انجام می‌شوند ( فشار atm). جریان گرمای این واکنشها به محتوای گرمایی یا آنتالپی آنها بستگی دارد.
جریان گرمایی تمام واکنشهایی که مستقیما در فشار ثابت انجام می‌شوند دقیقا با اختلاف بین آنتالپی محصولات و مواد اولیه آنها برابر است.

واکنش H∆ = مواد اولیه H - محصولات Qp = H

که در این رابطه Qp جریان گرمایی واکنش در فشار ثابت و H محتوای گرمایی یا آنتالپی می‌باشد. البته برای درک رابطه بین تولید یا جذب گرما با واکنش شیمیایی ، از قانون اول ترمودینامیک استفاده می‌شود و دانستن نوع تغییر شیمیایی و اندازه آن ضروری می‌باشد.

H∆ در واکنشهای گرماده و گرماگیر
در واکنشهای گرماده آنتالپی همیشه کاهش می‌یابد (0>H∆). یعنی سیستم واکنش با از دست دادن این آنتالپی ، منبعی برای پخش گرما به محیط اطراف فراهم می‌سازد. برعکس یک واکنش گرماگیر با افزایش آنتالپی همراه می‌باشد (یعنی H∆بزرگتر از صفر است). در حقیقت گرمایی که سیستم جذب می‌کند، آنتالپی را بالا می‌برد.

حالتهای استاندارد در ترموشیمی
برای مشخص کردن حالت مواد واکنش دهنده و فراورده‌ها معمولا واکنشهایی مد نظر هستند که در آنها مواد واکنش دهنده از حالت استاندارد خود به فراورده‌هایی تبدیل می‌شوند که آنها هم در حالت استاندارد هستند. وقتی که اجسام در حالت استاندارد باشند، کمیات ترمودینامیکی را با بالاوند صفر نمایش می‌‌دهند. حالتهای استاندارد در ترمودینامیک شیمیایی به صورت زیر تعریف می شوند.
-حالت استاندارد یک جسم گازی خالص در دمای معین ، همان گاز ایده آل در فشار bar 1 است.
-حالت استاندارد یک مایع خالص در دمای معین ، مایع خالص در فشار bar 1 است.
-حالت استاندارد یک جسم بلوری خالص در دمای معین ، جسم بلوری خالص ، درفشار bar 1 می‌باشد.
-حالت استاندارد یک ماده محلول ، حالتی فرضی از آن ماده در محلول ایده آل ، مولالیته حالت استاندارد ( 1mol kg-1 ) درفشار bar 1 در هر دما می‌باشد.

قوانین ترموشیمی
"لاووازیه" و "لاپلاس" در سال 1870 نشان دادند که گرمای جذب شده در تجزیه یک جسم باید با گرمای آزاد شده در تشکیل آن در همان شرایط ، یکسان باشد. به این ترتیب اگر واکنشی را به صورت معکوس بنویسیم، علامت H∆__ تغییر خواهد کرد.
در سال 1840 "هس" نشان داد که گرمای کلی یک واکنش شیمیایی در فشار ثابت ، بدون در نظر گرفتن حالتهای واسطه واکنش ، مقداری معین می‌باشد. این نکته ، بازتاب این واقعیت تجربی است که آنتالپی ، یک تابع حالت است و به مسیر طی نشده یا تعداد مراحل در مسیر ارتباطی ندارد و اگر واکنشی ، مجموعی از دو یا چند واکنش دیگر باشد، H∆ کل ، مجموع تغییرات آنتالپی واکنشهای دیگر است (قانون هس).
-چون آنتالپی مستقیما با جرم متناسب است، H∆ نیز با مقدار ماده‌ای که ترکیب می‌شود یا در واکنشی تولید می‌شود، متناسب است.
-از طریق قانون هس می‌توان جریان گرمای واکنشی را که محاسبه آن مستقیما از یک مرحله مشکل یا غیر ممکن است تعیین نمود.

گرمای تشکیل
از آنجا که آنتالپیهای مطلق ناشناخته‌اند، به جای آنها از آنتالپی نسبت به یک حالت مرجع استفاده می‌شود که این حالت مرجع گرمای تشکیل یا آنتالپی تشکیل می‌باشد. آنتالپی مولی تشکیل یک ترکیب ( Hf∆ ) برابر است با تغییر H∆ آن در هنگام تشکیل یک مول از این ترکیب ، از عناصرش در حالت پایدار در دمای 25 درجه و فشار atm 1.
آنتالپی تشکیل یک عنصر در حالت استاندارد خود ، درهر دمایی صفر است. می‌توان H∆ هر واکنش را با گرمای تشکیل ترکیبات شرکت کننده ارتباط داد. H∆ هر واکنش برابراست با اختلاف مجموع گرماهای تشکیل محصولات و مجموع گرماهای تشکیل مواد اولیه. آنتالپی‌های تشکیل مواد را می‌توان از روشهای زیر بدست آورد.
-روش گرما سنجی برای واکنشهای ذوب ، تصعید ، تبخیر ، انتقال و … .
-تغییر ثابتهای تعادل در اثر تغییر دما.
-اندازه گیری انرژیهای تفکیک با روش طیف‌بینی.
-محاسبه از طریق انرژیها و آنتروپی‌های گیبس
در کتابهای مرجع آنتالپی‌های تشکیل برای ترکیبات مختلف در دماهای گوناگون در جدولهای مختلفی در دسترس هستند.

[Sara12]

شناساگرهای شیمیایی

دید کلی
در حالت کلی ، شناساگرها ماده ای رنگی است که معمولا از مواد گیاهی اخذ می‌شوند و می‌توانند به شکل اسیدی یا بازی موجودیت یابند. شناساگرها برای شناسایی اسیدها و بازها به ما کمک می‌کنند.

مقدمه
برای تعیین نقطه پایان در حین تیتر کردن از ترکیبات شیمیایی مشخص استفاده می‌شود که در نزدیکی نقطه تعادل در اثر تغییر غلظت مواد تیترشونده شروع به تغییر رنگ می‌کنند. این ترکیبات ، مواد رنگی شناساگر می‌باشند. به عبارتی دیگر ، شناساگرها ماده ای رنگی هستند که رنگ آنها در محیط اسیدی و قلیایی با هم تفاوت دارد.

کاربرد شناساگرها
یکی از ساده ترین راه تخمین کمی ph ، استفاده از یک شناساگر است. با افزودن مقدار کمی از یک شناساگر به یک محلول ، تشخیص اسیدی یا بازی بودن آن ممکن می‌شود. در صورت مشخص بودن ph ، تغییر شناساگر از یک شکل به شکل دیگر ، با توجه به رنگ مشاهده شده ، می‌توان تعیین کرد که ph محلول کم‌تر یا بیشتر از این مقدار است. شیمیدان‌ها از این گونه مواد برای شناسایی اسیدها و بازها کمک می‌گیرند.
شناساگرهای زیادی وجود دارد که معروفترین آنها لیتموس (تورنسل) است که در محیط اسیدی ، قرمز ، در محیط بازی ، آبی و در حدود خنثی بنفش رنگ است. تغییر رنگ آن در نزدیکی ph برابر 7 رخ می‌دهد. در هر حال تغییر رنگ ناگهانی نیست. فنل فتالئین ، معرف دیگری است که بیشتر برای بازها قابل استفاده است. این ماده جامدی سفید رنگ است که در آزمایشگاه محلول الکلی آن را بکار می‌برند. این محلول در محیط اسیدی رنگ و در محیط قلیایی رقیق ارغوانی است.
می‌توان از آب کلم سرخ نیز به‌عنوان یک شناساگر اسید و باز استفاده کرد. از آمیختن شناساگرهای مختلف با یکدیگر نوار کاغذی بدست می‌آید که با یک مقیاس رنگ مقایسه‌ای همراه است و برای اندازه گیری‌های تقریبی ph بطور گسترده کاربرد دارد.

انواع شناساگرها
دو نوع شناساگر داخلی و خارجی را معرفی می‌کنیم:

شناساگر داخلی
اگر به محلول تیتر شونده ، چند قطره از یک شناساگر افزوده شود و پس از پایان عمل تغییر رنگ در محلول ایجاد شود، چنین شناساگری را شناساگر داخلی یا درونی نامند.

شناساگر خارجی
در برخی حالات قبل از آن که نقطه پایان به ظهور برسد، بین شناساگر و محلول تیتر شونده یک واکنش صورت می‌گیرد و در این حالت نقطه پایان بسیار سریع پدیدار می‌شود، مثل تیتر کردن فسفات با استات اورانیل در حضور شناساگر فروسیانور پتاسیم ، فروسیانور پتاسیم با یونهای اورانیل قبل از رسیدن به نقطه پایان واکنش می‌دهد.
برای بدست آوردن نتیجه صحیح و خوب باید به دفعات لازم چند قطره از محلول بالای رسوب ( یا محلولی که پس از صاف کردن رسوب بدست می‌آید ) را در فاصله زمانهای مساوی ، روی یک قطعه کاغذ صافی با شناساگر سیانور پتاسیم آزمایش کرد. چنین شناساگری ، شناساگر خارجی نامیده می‌شود.

[Sara12]

نفتگیر دیاپیری


نفتگیرهای دیاپیری حاصل نفوذ صعودی رسوبات با وزن مخصوص کمتر به درون لایه‌های بالاتر می‌باشد. اکثر نفتگیرهای دیاپیری به واسطه نفوذ نمک به درون لایه‌های بالاتر بوجود آمده است. مواد رسی تحت فشار نیز ممکن است به سمت بالا صعود کنند. وزن مخصوص نمک ۲/۰۳ گرم بر سانتیمتر مکعب می‌باشد. رسها و ماسه‌های تازه دفن شده دارای وزن مخصوص کمتر از نمک بوده که با افزایش عمق دفن شدگی متراکم می‌شود قطعه‌های بین دانه‌ای آن کاهش یافته و در نهایت به وزن مخصوص آن افزوده می‌شود.
وزن مخصوص رسوبات تازه دفن شده در عمق ۸۰۰ تا ۱۲۰۰ متری از نمک بیشتر است. نمک در این مرحله سعی دارد به طرف لایه‌های بالایی حرکت کند. حرکت صعود کننده نمک ممکن است با فعالیت تکتونیکی همراه شود. صعود نمک به بالا ممکن است سبب خم شدگی لایه‌های فوقانی شده و یا کاملا لایه‌های بالایی را بشکافد. نمک بعضی مواقع به سطح زمین رسیده و در نواحی خشک سبب تشکیل گنبد نمکی می‌شود.
تاثیرهای ناشی از حرکت صعود کننده نمک به صورت گوناگون از قبیل برگشتگی لایه‌های کناری و مجاور توده نمک ، گسل خوردگی ، ایجاد بلوکهای مثلثی و تکرار این مورد در بالها و در بخش فوقانی توده نمک بوده که در نهایت سبب تشکیل مخازن نفت می‌شود. نفتگیرها ممکن است قطع قطع و یا تکرار شده و حداکثر تا ۱۰ نفتگیر در مجاورت توده نمک تشکیل شود.
ساختمانهای گنبد سنگی
رسوبات تبخیری غالبا در حوزه‌های بسته ، گرم و در نواحی که مقدار تبخیر به مراتب از جایگزینی آب ورودی بیشتر باشد، تشکیل می‌شود. رسوبات تبخیری در بسیاری نقاط به صورت بین لایه‌ای و چرخه‌ای همراه سنگهای آهکی ، فسیلهای قرمز و سبز نیز یافت شده‌اند. هالیت ، ایندریت و ژیپس تشکیل دهندگان اصلی رسوبات تبخیری می‌باشند. سن رسوبات تبخیری از انیفراکامبرین به بعد می‌باشد. لایه تبخیری دفن شده ممکن است به صورت ستونهایی با ابعاد مختلف صدها و یا هزاران متر را از زیر زمین به سمت بالا طی کند.
نفوذ توده های نمکی تغییر شکل، تغییر شیب. گسل خوردگی، چین خوردگی، واریختگی و غیره لایه‌ها را سبب شده و این امر در تشکیل گروهی از مخازن نفتی نقش بسزایی داشته است. حرکت رو به بالای سنگ منشا ناشی از دیاپیرسیم می‌توانند تا آن حد رسوبات را بالا آورد که رسوبات مذکور در معرض تخریب و فرسایش فیزیکی قرار گیرند. حرکت بالاآورنده سنگهای منشا توسط گنبدهای نمکی نیز سبب نازک شدگی آن سنگها شد. که ممکن است با کاهش پتانسیل گاززایی و یا نفت خیزی آنها همراه شود. علاوه بر این ، حرکت روبه بالا سبب کاهش عمق دفن شدگی رسوبات نیز می‌شود.
پوش سنگ گنبدهای نمکی
پوش سنگ متشکل از ایندریت ، ژیپس ، آهک ، دولومیت و گاهی سولفور می‌باشد. ایندرت بخش اصلی پوش سنگ را شامل شده و بطور مستقیم بر روی توده اصلی قرار می‌گیرد. بر روی ایندریت محدوده مختلط از ژیپس و ایندریت قرار داشته و ممکن است مقداری کلسیت نیز در روی محدود حد واسط متمرکز شود. ضخامت متوسط پوش سنگ حدود ۱۰۰ الی ۱۳۰ متر است.
امروزه نظر بر این است ایندریت و آهک در واقع مواد غیر محلول و همراه نمک بوده که به تدریج با بالا آمدن نمک بر سطح آن متمرکز می شود. گاهی پوش سنگ به طرف به نحوی آویزان می شود. آویزان شدگی پوش سنگ به عواملی نظیر تغییر محور نمک در حین رشد ، افزایش وزن پوش سنگ ، فشار صعود کننده تحت نمک و گرایش آن به کنار توده نفوذی و انحلال توسط چرخش آب سنت داده می‌شود.
منشا گنبدهای نمکی
تئوری منشا ولکانیگی برای گنبدهای نمکی بر اساس این تئوری نمک حاصل جدایش رسوب از گازهای توده‌های نفوذی آذرین عمیقتر بوده که ، پس از این جدایش ، حرکت صعود کننده خود را آغاز کرده است. این نظریه بعدها رد شد. زیرا هیچگونه آثار نفوذی ماگما در زیر توده نفوذی نمک مشاهده نشد.
نظریه نمک حاصل از آبهای زیرزمینی
نمک حاصل رسوب از آب زیرزمینی به خصوص در کنار ، گسلها بوده و نفوذ توده نمک حاصل رشد بلورهای نمک آب زیرزمینی است. این نظریه هم به دلیل عدم توانایی آبهای زیرزمینی در تامین مقدار نمک مورد نیاز بی‌اعتبار شد.
تئوری جریان مواد پلاستیکی
امروزه نظر بر این است که نفوذ توده نمک بر اساس تئوری جریان مواد پلاستیکی ارائه شده توسط نتلتون استوار می‌باشد. بر اساس این تئوری ، نمک و رسوبات هر دو حالت مایع بسیار غلیظ با خاصیت حرکت مواد پلاستیکی را دارا هستند. وزن مخصوص نمک حدود ۲/۰۲ بوده و متر آن با افزایش عمق تغییری پیدا نمی‌کند. در اعماق زیاد با خاصیت پلاستیکی و وزن مخصوص کمتر از رسوبات هم عرض خود به حالت بحرانی رسیده و تحت تاثیر عواملی به شرح زیر از حالت بحرانی خارج شده و شروع به صعود به نواحی کم فشارتر می کند:
ترکیب ، مشخصات ، ضخامت و ارتباط چینه‌ای سازند اصلی نمک
دمای تشکیل نمک که بطور متوسط به ازای هر ۱۰۰ متر عمق ، ۳ درجه سانتیگراد افزوده می‌شود.
فشار وارده بر نمک که به ازای هر فوت یک پوند بر اینچ افزوده می‌شود. آب محتوای نمک و سنگهای مجاور که تاثیر شدیدی بر حالت بحرانی نمک از حالت سکون به حرکت را دارا می‌باشد.
تجمع نفت در نفتگیرهای گنبدهای نمکی تجمع نفت در پوش سنگ ، لایه‌های ماسه‌ای چین خورده فوقانی ، لایه‌های ماسه‌ای مجاور موثر از بالا آمدگی نمک و داری شیب زیاد و حاصل گسل صورت می‌گیرد. اینگونه مخازن بطور کلی دارای وسعت کم و کوچک بوده ولی می‌تواند دارای ستون نفت زیاد باشد. دستیابی به این مخازن مستلزم حفاری دقیق و نشانه روی صحیح به خصوص در نواحی آویزان شده می‌باشد. فشار در مقایسه با عمق گاهی غیر عادی و بسیار زیاد است. نفوذ گاز به درون لایه‌های مجاور به خصوص در سازنده‌‌های کم عمقتر حاوی نفت سنگین متداول می‌باشد.

[Sara12]

نفتگیر چینه ای


مقدمه
تغییرات رخساره‌ای سنگ شناسی در لایه‌ها ممکن است سبب تجمع نفت و گاز شود. این تغییرات در جهات عرضی و قائم لایه‌ها می‌تواند صورت بگیرد. شکل مخازن چینه‌ای بستگی به تغییر در سنگ شناسی و تغییرات رخساره‌ای آن مخازن دارد. مفهوم نفتگیر چینه‌ای برای اولین بار توسط کارل استنباط شد. حد و مرز نفتگیر چینه‌ای از تبدیل سنگهای تراوا و نفوذپذیر به سنگهای غیر تراوا و یا کمتر تراوا مشخص می‌شود این تغییرات بطور معمول در ارتباط با سطوح دگرشیبی ، لایه‌های پیشرونده ، سطوح لایه‌بندی و یا توده‌های متعدد رسوبی می‌باشد.
مرز مخازن چینه‌ای ممکن است تدریجی تا شاخص باشد. اکثر نفتگیرهای چینه‌ای کم و بیش دارای عناصر ساختمانی نیز می‌باشند. نفتگیرهای عاری از عناصر ساختمانی عبارتند از عدسیهای ماسه‌ای ، سنگهای آهکی مرجانی و غیره در بسیاری موارد تشخیص یا تفکیک نفتگیرهای چینه‌ای و ساختمانی از یکدیگر امکان پذیر نبوده و به همین لحاظ بکارگیری مرکب یا حد واسط امری اجتناب ناپذیر می‌شود.
نفت گیر کانالی
نفت و گاز در مسیرهای قدیمی و یا انشعابات رودخانه‌های گذشته تجمع یافته و مورد بهره برداری قرار می‌گیرد. کانال به محیطی گفته می‌شود که عمل انتقال و گاهی رسوب ماسه‌ها و سایر مواد در آن صورت بگیرد. گاهی کانال ، دگرشیبی‌ها را نیز قطع می‌کند. تپه‌ها یا سدهای کانالی به زمینهای ماسه‌ای درون کانال اطلاق می‌شود. مواد پر کننده کانال ممکن است از تخفل و تراوایی بالایی برخوردار بوده و سنگ مخزن مناسبی محسوب شود. حوضه رودخانه‌ای پا در (کرتاسه) نمونه بارز نفتگیر چینه‌ای کانالی است.
نفت‌گیرهای سنگهای آهکی مرجانی
بقایای آهکی مرجانی یا تپه‌های آهکی ارگانیکی ، مخازن نفتی قابل توجهی را در نقاطی از جهان تشکیل می‌دهند بیوهرمها از جمله سنگهای آهکی ارگانیکی و مستعد جهت ذخیره نفت است. گسترش عرضی بیوهرم محدود بوده ولی گسترش طولی آن به خصوص به موازات ساحل و همچنین ضخامت آن می‌تواند قابل ملاحظه باشد. توده‌های آهکی مرجانی دارای پتانسیل نفتی از پرکامبرین تا شیاری شناسایی شده ولی توسعه اصلی آنها در دوران پالئوزئیک و مزوزوئیک بوده است.
منشا هیدرو کربورهای موجود در توده‌های آهکی مرجانی به تغییر و تحولات بیولوژیکی موجوداتی که بقایایی اسکلت آنها به صورت بیوهرم باقیمانده است می‌توان نسبت داده هیدروکربورها در سنگهای تراوا و متخلخل شود. مرجانی ذخیره شده است. مرز مخزن به ناحیه تغییر رخساره‌ای سنگهای تراوا ، به کمتر تراوا و غیر تروا محدود می‌شود یک توده مرجانی مشتمل است از اسکلتهای مرجانی ، قطعات خرد شده مرجانی ، ماسه‌های حاصل موجودات مزاحم و تغذیه کننده و همچنین ماسه‌های ناشی از برخورد امواج دریا به اضافه جلبکها ، فرامنسفرها ، نرم تنان ، خارپوستان و غیره. رشد توده‌های مرجانی در جهت دریا بوده زیرا مواد غذایی زیادتری در این قسمت وجود دارد. در ضمن قطعات خرد شده مرجان ناشی از برخورد امواج در پای دامنه جلویی آن متمرکز می‌شود.
قسمتهای یک توده مرجانی
بطور کلی توده‌های مرجانی از سه بخش تشکیل شده‌اند.
بخش عقبی
بخش عقبی توده‌های مرجانی به طرف ناحیه کم انرژی و آرام مرداب و یا حوضه تبخیری گرایش داشته و رخساره آن متشکل از تناوب لایه‌های آهکی دولومیتی ، لایه‌های قرمز ، مواد تبخیری شیل و ماسه و غیره است.
بخش میانی
بخش میانی یا هسته مرجان از نظر زمین شناسی نفت حائز اهمیت می‌باشد. این بخش از دولومیت و آهکهای ضخیم لایه تشکیل یافته و دارای حفره‌های متعدد و تخلخل فراوان است.
بخش جلویی
بخش جلویی توده مرجانی به سمت دریا متمایل بوده و متشکل از تناوب لایه‌های آهکی ، ماسه‌ای و قطعات خرد شده و واریزه‌های مرجانی است.
نفتگیرهای ماسه‌ای
هر لایه رسوبی ماسه‌ای دارای حدو مرز معینی است ، گروهی عدسی شکل بوده و گروهی بسیار گسترده و پهن می‌باشد. از دیدگاه زمین شناسی نفت لایه‌های ماسه‌ای ممکن است به مرزهای خود محدود بوده و در رسوبات غیر تراوا محصور باشد، مانند ماسه‌های کانالی و ساحلی. همچنین ماسه‌ها ممکن است گسترش بسیار زیاد داشته و مناطق مفید آن در قله تاقدسیها متمرکز شود. این ماسه‌ها بطور معمول تحت نفوذ چین خوردگی قرار می‌گیرد. ابعاد توده‌های ماسه‌ای عدسی شکل و محصور بین لایه‌های غیر تراوا از چند کیلومتر ***** نمی‌کند.
عدسیهای ماسه‌ای دارای مرز مشخص بوده و یا این که از شرایط مرز تدریجی با سنگهای مجاور برخوردار می‌باشد. این عدسیها بطور همزمان و یا کمی پس از تشکیل سنگهای مجاور ایجاد شده است. کوارتز آناریت ، آرکوز و انواع لیت آرناریت‌ها از جمله مواد اصلی توده‌های ماسه‌ای می‌باشد. قطعات آذرین مانند بازالت و سرپانتین نیز بطور موضعی مشاهده شده است.
نفتگیرهای ماسه‌ای دریایی (ساحلی)
این نفتگیرها از جمله نفتگیرهای چینه‌ای اولیه بوده و جهت تشخیص و تمایز آنها می‌توان از خوصیات زیر استفاده کرد.
دارای کف و سطح محدب فوقانی می‌باشد.
دارای کناره‌های مجزا و مشخص است. هر عدسی بطور مجزا دارای شکل آن شلاق می‌باشد.
مرز عدسی به طرف دریا به صورت شاخص و در تماس با شیل بوده ولی به طرف ساحل و در صورت وجود مرداب شیل مارس و سنگ غیر تراوا و کم تراوا تبدیل می‌شود.
خصوصیات سنگ شناسی ، گویای جورشدگی بافت و ترکیب کانی شناسی بطور همسان و موازی با کناره‌های توده ماسه سنگی می‌باشد.
جور شدگی ، همسانتر از ماسه‌های حاصل از پر شدگی کانال می‌باشد.
تولید در ماسه‌های همسانتر بیشتر از ماسه‌های پر شده رودخانه‌ای است.
نفتگیرهای ماسه‌های کانالهای رودخانه‌ای و مانورهای مدفون
این نمونه هم از جمله نفتگیرها چینه‌ای اوایه بوده و جهت تشخیص آن می‌توان از خوصیات زیر استفاده کرد.
دارای کف معقر می‌باشد.
ترکیب و خصوصیات مواد متشکله به خوبی متغیر است.
از بالا به صورت ماندر ، سینوسی و انحنادار دیده می‌شود. معبر قدیمی ممکن است رسوبات قدیمی‌تر را حفر کند.

[Sara12]

فناورى هاى نوین اکتشاف


با ظهور فناورى هاى ویژه و پویا، تغییرات زیادى در شیوه هاى اکتشاف ایجاد شده است. اکتشاف و بهره‌بردارى از منابع نفت و گاز، در ابتدا به روش جست وجوى شواهد سطحى این منابع زیرزمینى انجام مى شد. این جست وجو شامل پیگیرى رخنه‌هاى نفت یا گاز بود که از زمین به بیرون نفوذ کرده بود. به دلیل این که مقدار کمى از ذخایر نفت و گاز طبیعى به سطح زمین نفوذ می‌کنند، این فرآیند اکتشاف ناکارآمد بود. با توسعه صنایع در کشورهاى مختلف، نیاز جهان به سوخت هاى فسیلى روزافزون شد. این مسئله ضرورت تغییر در روش هاى اکتشاف و افزایش بازده این روش ها را دوچندان ساخت. امروزه اکتشاف ذخایر نفت و گاز بسیار پیچیده شده و با بهره‌گیرى از تجهیزات ویژه، درصد موفقیت در کشف ذخایر فسیلى را به حد قابل قبولى رسانده است. در این نوشتار، روش ها و مراحل اکتشاف ذخایر نفت و گاز بررسى مى شود. تهیه بانک داده‌ها فناوری، نقش عمده اى در میزان موفقیت مکان‌یابى ذخایر نفت گاز طبیعى دارد. این فناورى هنگامى موثر است که یکى از ابزار اصلى آن را که همان داده‌هاى صحیح – نرم‌افزار – است، زمین‌شناسان و ژئوفیزیک ها بررسى و فرآورى کنند. این داده‌ها هنگامى کاربردى می‌شوند که به درستى جمع‌آورى و طبقه‌بندى شوند. این داده‌ها که معمولاً شامل ویژگی‌هاى ذخایر زیرزمینى است، به منظور تبیین زمینه‌هاى علمى براى تعیین محل ذخایر نفت خام و گاز طبیعى تفسیر می‌شوند. فرآیند اکتشاف نفت خام و گاز طبیعى سرشار از تردید و با آزمون و خطاى فراوان همراه است، زیرا نفت و گازى که جست وجو می‌شود، اغلب صدها فوت پایین‌تر از سطح زمین قرار دارد. از این رو، جمع‌آورى و طبقه‌بندى علمى داده‌ها در کاهش خطاى اکتشاف بسیار موثر است. مطالعات زمین‌شناسی زمین شناسان اکتشاف نفت خام و گاز طبیعى را با بررسى ساختار سطحى زمین مناطقى که احتمال دارد منابع نفت و گاز داشته باشند، آغاز مى کنند. در اواسط قرن هجدهم زمین شناسان به این نتیجه رسیدند که در سراشیبی‌هاى تاقدیسی، احتمال وجود ذخایر نفت و گاز بیشتر است. در این تاقدیس‌ها که زمین در محل خود چین خورده است، لایه‌هاى گنبدى شکل ایجاد شده که نشانگر تعداد زیادى از ذخایر نفت و گاز است. با بررسى و ترسیم مشخصات سطحى و زیرسطحى یک منطقه مشخص، زمین‌شناس پیش‌بینى می‌کند در کدام مناطق احتمال وجود ذخایر نفت خام و گاز طبیعى بیشتر است. زمین‌شناس از ابزار متعددى براى این بررسى بهره می‌برد. از جمله این ابزار، بررسى برش‌هاى صخره‌هاى درون زمین، دره‌ها و یا تنگه‌ها از نظر محتواى مایع درون سنگها، تخلخل سنگ، رطوبت‌پذیری، سن و ترتیب شکل یافتن صخره است که امکان استنتاج‌هایى درباره ذخایر احتمالى را به زمین نشان می‌دهد. هنگامى که زمین‌شناس، منطقه‌اى را ارزیابى مى کند و احتمال وجود یک منبع نفتى و یا گازى را در آن محدوده محتمل مى داند، آزمایش‌هاى بعدى براى به دست آوردن اطلاعات جزئی‌تر و ترسیم دقیق تشکل‌هاى زیرزمینى مرتبط با ذخایر نفت و گاز طبیعى انجام می‌شود. معمولاً زمین شناسان این آزمایش‌ها را انجام مى دهند. لرزه‌نگارى در اکتشاف لرزه‌نگارى بزرگ ترین پیشرفت پیش بینى نشده در اکتشاف نفت خام و گاز طبیعى است. لرزه‌نگارى بر مطالعه شکل موج‌هاى ارتعاشى استوار است که از میان لایه‌هاى زمین عبور مى کند و با انواع تشکل‌هاى زیرزمینى به طور متفاوت تعامل دارد. در سال ۱۸۵۵، ال.پالیمیر، اولین لرزه‌نگار را به عنوان ابزارى براى تشخیص و ثبت زمین‌لرزه‌ها کشف کرد. این دستگاه قادر به ثبت ارتعاش هاى زمین بود که در یک زمین‌لرزه به وجود می‌آید. این فناورى از سال ۱۹۲۱ به منظور استفاده در یافتن محل تشکل‌هاى نفتى و گازى زیرزمینى در صنعت نفت به کار برده شد. موج هاى ارتعاشى یادشده که یک منبع آن را ایجاد می‌کند، از لایه‌هاى متفاوت زمین عبور مى کند و قسمتى از آن را لایه‌هاى زیرزمینى مختلف به سمت منبع انعکاس می‌دهند. این انعکاس، امکان استفاده از لرزه‌نگارى را براى تبیین ویژگى هاى لایه‌هاى زمین به زمین‌شناس می‌دهد. زمین‌شناسان قادرند ارتعاش هایى را در سطح زمین ایجاد و چگونگى بازگشت این ارتعاش ها را به سطح ثبت کنند. موج هاى ارتعاش ارسال شده در برخورد با صخره‌ها و لایه‌هاى سخت زمین نسبت به لایه‌هاى با منفذ زیاد، بازتاب متفاوتى دارند و همین تفاوت به زمین‌شناس امکان مى دهد تا محدوده و عمق سنگ هاى متخلخل را که احتمالاً حاوى نفت و گاز هستند، تخمین بزنند. لرزه‌نگارى ساحلی در لرزه‌نگارى براى اکتشاف در مناطق ساحلی، موج‌هاى ارتعاشى مصنوعى به سطح زمین فرستاده می‌شوند. این موج ها پس از برخورد با لایه‌هاى مختلف، بازتابى ایجاد می‌کنند که قطعات حساسى به نام ژئوفون آنها را ثبت می‌کنند. این داده‌هاى برداشت شده به یک ماشین ثبت ارتعاش منتقل می‌شود تا اطلاعات لازم براى تفسیر زمین شناسان و مهندسان مخزن را فراهم کند. این ماشین وظیفه تقویت، ترجمه و بایگانى ارتعاش هاى دریافتى از ژئوفون را دارد. در روزهاى اولیه اکتشاف لرزه‌ای، امواج لرزه‌اى به وسیله دینامیت ایجاد می‌شود. طراحى و نحوه بارگذارى دینامیت‌ها بسیار دقیق بود، ‌به گونه اى که انفجارهاى کوچک امواج لرزه‌اى لازم و ضرورى را ایجاد می‌کرد. در اواسط دهه ۷۰ مشخص شد که نوارهاى سفیدى به نام نقطه‌هاى روشن، روى باریکه‌هاى ثبت شده لرزه‌اى ظاهر می‌شود. این نوارهاى سفید، نشانگر وجود ذخایر هیدروکربن در زیر زمین بود. صخره‌هاى طبیعى و پر منفذ داراى گاز طبیعى اغلب بازتاب هاى قوى ترى نسبت به صخره‌هاى پر آب و معمولى دارد و از طریق نقطه‌هاى روشن به صورت مستقیم قابل تشخیص است. این روش تشخیص ذخایر گازى که روش بازرسى مستقیم نام دارد، در برخى موارد ذخایر هیدروکربنى را نمایان نمى کند؛ از این رو روش کاملاً مطمئن و مورد اعتمادى نیست. فناورى هاى نوین اکتشاف یکى از بزرگ ترین نوآوری‌هاى تاریخ اکتشاف نفت و گاز، استفاده از رایانه براى ثبت و تحلیل داده‌هاى زمین‌شناسى بر روى نقشه‌هاى مخصوص است. با توسعه یافتن میکروپروسسورها، اطمینان استفاده از رایانه براى ثبت و تحلیل داده‌هاى ارتعاشی، افزایش قابل توجهى یافته است. این مسئله امکان پردازش مقادیر بیشترى از اطلاعات را فراهم کرده و اعتبار و محتواى اطلاعاتى مدل هاى لرزه‌اى را افزایش داده است. زمین‌شناسان در اکتشاف به کمک رایانه از سه مدل اصلى اکتشاف بهره می‌برند. این مدل ها عبارتند از: - مدل دوبعدی - مدل سه‌بعدی - مدل چهاربعدی فناورى بهره‌گیرى از رایانه، آنقدر پیشرفت کرده که اکنون با ترکیب اطلاعات به دست آمده از انواع آزمایش ها مانند گزارش هاى روزانه، تولید اطلاعات و آزمایش هاى غلظت‌سنجى امکان ایجاد یک تجسم فکرى از زیر زمین را فراهم کرده است. با استفاده از این امکانات، زمین‌شناسان قادر به ترکیب تمام داده‌ها براى پردازش و ایجاد یک تصویر روشن و کامل زمین‌شناسى از زیر زمین هستند. لرزه‌نگارى سه‌بعدی یکى از چشمگیرترین پیشرفت‌ها در اکتشاف به کمک رایانه، توسعه لرزه‌نگارى سه‌بعدى ست. این روش از داده‌هاى لرزه‌اى منطقه براى ایجاد یک تصویر سه‌بعدى از تشکل‌ها و لایه‌هاى مختلف زمین‌شناسى منطقه استفاده می‌کند. از آنجاکه این تصویر واقعى می‌تواند براى تخمین زدن وجود لایه‌هاى هیدروکربنى در منطقه و صفات خاص ساختمان این تشکل ها بسیار مفید باشد، به زمین‌شناسان در تخمین ذخایر هیدروکربورى با احتمال بسیار بالا کمک مى کند. استفاده از روش لرزه‌نگارى سه بعدى احتمال موقعیت‌یابى مخزن را تا ۵۰ درصد افزایش می‌دهد. این فناورى با وجود موفقیت‌آمیز بودن، بسیار هزینه‌بر است. لرزه‌نگارى سه‌بعدى می‌تواند بیش از یک میلیون دلار در یک منطقه با ۵۰ مایل مربع مساحت هزینه در بر داشته باشد. در تولید تصاویر سه‌بعدى نیاز به داده‌هایى است که از هزاران نقطه جمع‌آورى شده باشد، حال آن که در روش هاى دو بعدى صرفاً نیاز به چندصد نقاط داده است. به دلیل پیچیدگى و طولانى بودن فرآیند، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى در ترکیب با دیگر روش هاى اکتشاف استفاده مى شود. براى مثال، یک زمین شناس ممکن است از لرزه‌نگارى دوبعدى مرسوم به منظور طراحى و بررسى ویژگى هاى زمین‌شناسى براى ارزیابى احتمال وجود ذخایر نفت و گاز استفاده کند. در این حالت هنگامى که از فناورى هاى مقدماتى استفاده مى شود، از لرزه‌نگارى سه‌بعدى صرفاً در مناطقى که احتمال وجود ذخایر هیدروکربورى بالا است، استفاده مى شود. علاوه بر تعیین محل ذخایر نفت و گاز، لرزه‌نگارى سه‌بعدى در تعیین محل دقیق و بهینه چاه‌هاى حفارى نیز موثر است. با استفاده از این فناوری، علاوه بر بهینه کردن تعداد چاه ها و کاهش هزینه‌هاى خرج‌هاى اضافی، با تعیین محل دقیق چاه ها امکان استخراج بیشتر نفت و گاز از زمین فراهم می‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى میزان بازیافت چاه هاى مولد را به حدود ۴۰ تا ۵۰ درصد افزایش می‌دهد، حال آن که میزان بازیافت چاه هایى که با فناورى هاى معمولى اکتشاف تعیین محل شده‌اند، ۲۵ تا ۳۰ درصد است. تا سال ۱۹۸۰ تنها یکصد آزمایش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت گرفته بود. در اواسط دهه ۹۰ با کاهش نسبى هزینه و توسعه فناورى در هر سال ۲۰۰ تا ۳۰۰ آزمایش لرزه‌نگارى سه‌بعدى صورت پذیرفت. در سال ۱۹۹۳، ۷۵ درصد از بررسی‌هاى اکتشاف ساحلى از لرزه‌نگارى سه‌بعدى استفاده کردند. در ایران، در میدان هایى مانند آب‌تیمور، دارخوین، کرنج و پارسی، عملیات لرزه‌نگارى سه‌بعدى با موفقیت اجرا شده است. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدی اکتشاف به کمک رایانه دوبعدى شامل تولید یک تصویر از لایه‌هاى مختلف زیر سطح زمین است. در روش‌هاى مرسوم زمین‌شناسى با جمع‌آورى و تحلیل اطلاعات موجود، تصورى دوبعدى از این لایه‌هاى براى خود ترسیم می‌کند، اما با کمک فناورى رایانه، امکان ایجاد نقشه‌هاى بسیار مفصل‌تر و بسیار سریع تر از روش هاى مرسوم وجود دارد. علاوه بر این، با سیستم دوبعدى امکان استفاده از نمایش تصاویر رنگى ایجاد شده رایانه اى براى برجسته کردن خواص زمین‌شناسى وجود دارد‌ که از طریق روش‌هاى تصویرلرزه‌نگارى مرسوم امکان ظهور بسیار پایینى دارد. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدى پیچیدگى و تفصیل کمترى از تصویر سه‌بعدى دارد. جالب توجه است که فناورى لرزه‌نگارى سه‌بعدى پیش از فناورى دوبعدى توسعه یافت. فناوری‌هاى دوبعدى تصویر لرزه‌نگارى در حقیقت توسعه‌اى از فناوری‌هایى سه‌بعدى است. فناورى دوبعدى براى ساده‌کردن و کاهش هزینه‌هاى لرزه‌نگارى سه‌بعدی، همچنین کاهش پیچیدگی‌هاى استفاده از فناورى سه‌بعدى توسعه یافت. تصویر لرزه‌نگارى دوبعدى به کمک رایانه (caex) در مناطقى به کار می‌رود که احتمال وجود ذخایر نفت خام و گاز طبیعى به حدى است که استفاده از لرزه‌نگارى سه‌بعدى را از لحاظ اقتصادى و صرف زمان توجیه‌پذیر سازد. تصویربردارى لرزه‌نگارى چهاربعدی یکى از پیشرفت هاى پیش بینى نشده اخیر در اکتشاف لرزه‌اى و شکل دادن ساختمان‌هاى صخره زیرزمین، ابداع تصویرلرزه‌نگارى چهاربعدى بوده است. این نوع تصویربردارى از توسعه فناورى تصویربردارى سه‌بعدى است. در تصویربردارى چهاربعدى به جاى دریافت یک تصویر ساده و ساکن از زیر زمین، تغییرات در ساختار و خواص تشکل هاى زیرزمینى به طور مستمر مشاهده می‌شود. از آنجاکه چهارمین بعد در تصویر لرزه‌نگارى چهاربعدى زمان است، به آن تصویربردارى مشمول مرور زمان نیز گفته می‌شود. مطالعات لرزه‌اى متفاوت از یک منطقه خاص در زمان هاى گوناگون انجام شده و این (ترتیب) داده‌هاى مختلف به یک رایانه قدرتمند منتقل می‌شود تا تصاویر مختلفى از آنچه در زیر زمین می‌گذرد، به دست آید. با مطالعه چگونگى تغییر تصاویر لرزه‌اى در سراسر زمان، زمین‌شناسان قادر به کسب آگاهى بیشتر از خواص مختلف صخره‌ها شامل جریان سیال در زیر زمین، چسبندگی، دما و غلظت هستند. علاوه بر این، زمین شناسان و مهندسان از لرزه‌نگارى چهار بعدى می‌توانند براى ارزیابى خواص یک مخزن مانند زمان استخراج نفت خام و هنگامى که توسعه مخزن اهمیت می‌یابد، استفاده کنند. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى در یک مخزن می‌تواند میزان بازیافت را به بیش از آنچه با استفاده از لرزه‌نگارى دوبعدى یا سه‌بعدى به دست می‌آمد، افزایش دهد، در حالى که میزان بازیافت این دو نمونه از لرزه‌نگارى ۲۵ تا ۳۰ درصد و ۴۰ تا ۵۰ درصد به ترتیب توالى است. استفاده از لرزه‌نگارى چهار بعدى می‌تواند میزان بازیافتى حدود ۶۵ تا ۷۰ درصد در پى داشته باشد. لرزه‌نگارى دریایی در آغاز اکتشاف براى نفت خام و یا گاز طبیعى که صدها یا هزاران پا زیر سطح دریا قرار دارد، از روشى نسبتاً متفاوت از اکتشاف لرزه‌اى استفاده می‌شود. در این روش به جاى استفاده از خودرو و ژئوفون ها، از یک کشتى برداشت داده‌ها استفاده می‌شود. به جاى ژئوفون‌ها، در اکتشاف دریایى از هیدروفون ها استفاده می‌شود که براى برداشت امواج لرزه‌اى زیر آب طراحى شده است. این هیدروفون ها در ساختارهاى متفاوت بر حسب نیاز زمین شناس با طناب به دنبال کشتى کشیده می‌شود. در این روش به جاى استفاده از دینامیت یا ضربه‌ بر کف بستر دریا، کشتى لرزه‌اى از یک تفنگ بادى بزرگ استفاده می‌کند که گلوله‌هاى هواى فشرده را به زیر آب رها می‌کند. به این طریق امواج لرزه‌اى که می‌تواند به درون پوسته زمین برود و بازتاب هاى مورد نیاز را تولید کند، ایجاد می‌شود. اندازه‌گیرى مغناطیسى (مگنومتر) علاوه بر استفاده از لرزه‌شناسى براى جمع‌آورى اطلاعات مرتبط با ترکیب پوسته زمین، خواص مغناطیسى ساختمان هاى زیر زمین نیز می‌تواند براى تولید داده‌هاى زمین‌شناسى استفاده شود. این کار با استفاده از مگنومترها انجام می‌شود؛ دستگاه هایى که می‌تواند تفاوت هاى جزئى در خواص مغناطیسى لایه‌هاى مختلف زمین را اندازه‌گیرى کند. در روزهاى اولیه مگنومترها، دستگاه‌هاى بزرگ و حجیم بودند که تنها قادر بودند یک منطقه کوچک را در یک زمان بررسى کنند. با توسعه فناوری، در سال ۱۹۸۱، ناسا ماهواره‌اى به فضا پرتاب کرد که قادر به برداشت داده‌هاى مغناطیسى در یک مقیاس قاره‌اى بود. این ماهواره که «مگ‌ست» نامیده می‌شد، مطالعه ساختمان هاى صخره‌هاى زیرزمینى و پوشش زمین را در یک مقیاس بزرگتر شدنى و امکان جمع‌آورى اطلاعاتى مانند جابه جایى لایه‌هاى مختلف زمین و تعیین محل ذخایر نفت خام، گاز طبیعى و سایر معادن ارزشمند را فراهم کرد. تفسیر داده‌ها با استفاده از روش‌هاى یادشده، منابع زیادى از داده‌ها و اطلاعات براى زمین‌شناس به منظور استفاده در اکتشاف هیدروکربن‌ها فراهم می‌شود. این اطلاعات خام بدون تفسیر دقیق و مبتنى بر روش‌هاى علمی، قابل استفاده نخواهد بود. زمین شناس همانند قراردادن قطعات یک پازل، تمام منابع داده قابل دسترس نظیر ساختار لایه‌هاى صخره‌هاى زیرزمین را براى ایجاد یک مدل یا حدس‌هاى علمى به کار می‌برد. گفتنى است که با وجود تکامل تدریجى و شگفت‌انگیز فناورى و روش هاى اکتشاف، تنها راهى که سبب اطمینان از وجود یک مخزن گاز طبیعى یا نفت خام می‌شود، حفارى یک چاه اکتشافى است. یک زمین‌شناس گرچه می‌تواند بهترین حدس هاى موجود را براى موقعیت مخازن بزند، اما این حدس مصون از خطا نیست. شاید در آینده‌اى نزدیک، پیشرفت و توسعه فناورى سبب شود که این حدس‌ها و تخمین‌ها، با کمترین خطاى ممکن، سبب کاهش هزینه‌هاى اکتشاف و حفارى شوند. همان گونه که ملاحظه شد، استفاده از تکنیک‌هاى لرزه‌نگارى سه و چهار بعدی، اکتشاف در میدان هاى نفت و گاز جهان را به دلیل فراهم آوردن اطلاعات بسیار دقیق ترى براى ادامه کار اکتشاف تا بهره‌برداری، تحت تاثیر خود قرار داده است. در حال حاضر در کشور ما به طورعمده از لرزه‌نگارى دوبعدى استفاده می‌شود. لرزه‌نگارى سه‌بعدى نیز در بعضى از پروژه‌هاى اخیر صنعت نفت از طرف شرکت‌هاى خارجى استفاده شده و هنوز نیروهاى متخصص داخلى آن را به طور مستقل انجام نداده اند. با آن که لرزه‌نگارى چهار بعدى نیز افزایش بازیافت نفت و گاز مخازن با هزینه‌هاى کمتر را به همراه دارد، اما هنوز در ایران استفاده نشده است. صنعت نفت کشور ما به منظور بهره‌گیرى از فناوری‌هاى مدرن لرزه‌نگاری، می‌تواند همکارى مشترکى را در مطالعه و به‌کارگیرى این روش‌ها با صاحبان فناورى هاى یادشده مدنظر قرار دهد تا از مزیت هاى این فناورى ها بهره مند شود.

[Sara12]

شناسائی منابع نفت و گاز در اعماق زمین با استفاده از لرزه‌نگاری سه‌بعدی


ایران یک منطقه سرشار از منابع نفت و گاز است، ولی تاکنون کمتر مطلبی در مورد چگونگی شناسائی و کشف منابع عظیم نفت و گاز برای عامه مردم نوشته شده است و آشنائی چندانی با علم تجسس و کاوش برای یافتن منابع نفتی ندارند. فقط می‌دانند که ما نفت و گاز فراوان داریم و این ثروت خدادادی در دل این خاک مقدس و در اعماق آب‌های نیلگون خلیج‌ فارس و دریای خزر نهفته است. در این مقاله به چگونگی شناسائی منابع زیرزمینی و زیرآبی اشاره شده است.
تحقیقات برای شناسائی منابع نفت و گاز در اعماق زمین چه در خشکی و چه در دریا یک فعالیت‌ هزینه‌بر و توأم با خطرپذیری فراوان می‌باشد. حفره هر چاه برای استخراج نفت و یا گاز که گاهی تا ۶ مایل در زیردریا صورت می‌گیرد، ۵۰ تا ۷۰میلیون دلار هزینه در بر دارد، حال اگر حفر چاه به منبع مناسب نفت و گاز که استخراج آن مقرون به‌صرفه است نرسد، زیان‌های مالی و زمانی فراوانی را در بر خواهد داشت.
بنابراین قبل از اقدام برای حفر یک چاه باید تا حد امکان از وجود منابع نفت و گاز به مقدار مناسب اطمینان حاصل نمود. در گذشته با به‌ کارگیری امکانات محدود و ابتدائی، حفر چاه و رسیدن به منابع مناسب صرفاً یک شانس و اتفاق بوده است، حتی اکنون با بهره‌گیری از تجهیزات پیشرفته علمی نیز ۱۳ درصد از چاه‌های حفر شده جهت رسیدن به منابع مقرون‌ به‌صرفه نمی‌باشد که این نسبت در سال‌های ۱۹۷۳ میلادی حدوداً ۳۷ درصد بوده است. در تحقیقات زمین‌شناسی محققان با اتکاء به داده‌های به‌دست آمده از لرزه‌نگاری، تصاویر دوبعدی تهیه نموده و می‌توانستند به این طریق به وجود منابع نفت و یا گاز مناسب پی ببرند. تصاویر که محققان از این طریق به‌دست می‌آورند تا حدی مفید بود، ولی نواقصی را نیز دربرداشت.
امروزه اطلاعات به‌دست آمده از لرزه‌نگاری سه‌بعدی اطلاعات دقیق‌تری به‌دست می‌دهد که در شناخت منابع نفتی کمک شایان توجهی است. اطلاعات لرزه‌نگاری با استفاده از گیرنده‌های امواج صوتی و یا مغناطیسی به‌دست می‌آید. این گیرنده‌ها مدت زمان حرکت امواج از مبدأ (فرستنده) را تا برخورد به موانع و برگشت به گیرنده‌ اندازه‌گیری می‌نماید. زمان رفت و برگشت امواج بسته به نوع و جنس مانعی دارد که امواج به آن برخورد نموده است. با جابه‌جائی فرستنده امواج و گیرنده‌ها، آزمایش تا حد مورد نیاز ادامه می‌یابد تا نتیجه مطلوب به‌دست آید. داده‌های به‌دست آمده از این طریق به تصاویر سه‌بعدی تبدیل می‌شود که چگونگی قشرهای زمین در اعماق دریا و یا خشکی را نشان می‌دهد. با محاسبه سرعت رفت و برگشت امواج عمق قشرهای مختلف را اندازه‌گیری می‌نمایند. دانشمندان زمین‌شناسی این اطلاعات را به نقشه‌های مختلف تبدیل نموده و میزان هیدروکربن‌های ذخیره شده در لابه‌لای قشرهای مختلف زمین را مشخص می‌نمایند.
در چاه‌هائی که برای بررسی و ارزیابی میزان ذخایر نفت حفر شده‌اند، وسائل تصویری و نمونه‌برداری ارسال می‌شود که به وسیله این تجهیزات می‌توان چگونگی ساختار قشرهای مختلف زمین مشخص می‌شود، بلکه نوع مواد هیدروکربن‌ها مانند نفت یا گاز و مقدار هر منبع را نیز می‌توان برآورد نمود. آنالیز تصاویر و تعیین ساختار فیزیکی نقاط لرزه‌نگاری شده جهت تعیین مکان‌هائی که ذخایر نفتی به حد کافی در آنها وجود دارد، بسیار حائز اهمیت است. با وسایل اندازه‌گیری اعماق چاه‌ها می‌توان درجه حرارت پتانسیل الکتریکی ـ غلظت و یا فشردگی زمین، میزان رادیواکتیو بودن، سرعت مقاومت و رسانا بودن قشرهای مختلف زمین و صخره‌های تشکیل دهنده ناحیه مورد مطالعه را تعیین نمود. از این داده‌ها می‌توان به خلل و فرج زمین و خواص فیزیکی هیدروکربن‌ها در لابه‌لای قشرهای زمین دست یافت که به این ترتیب می‌توان نوع هیدروکربن‌هائی چون نفت و گاز را نیز تعیین نمود. تجزیه و تحلیل دقیق خواص هیدروکربنی یک محوطه اقدام بسیار ضروری در امر تهیه تصاویر دقیق لازم برای کاوشگری منابع نفت و گاز است. ارزیابی قدمت زمین و دیرینه‌شناسی و مطالعه میکروفسیل‌ها (سنگواره‌ها) نیز به دانشمندان در تشخیص منابع نفت و گاز کمک شایان توجهی می‌کند.
نوع سنگواره‌ها که در تحقیقات شناسائی می‌شوند و قدمت محیط، ساختار فیزیکی ناحیه مورد مطالعه رامشخص می‌نمایند. امروزه دانشمندان زمین‌شناسی ابزارهای مختلفی را برای شناسائی قشر زمین در کف دریاها به کار می‌برند. هر یک از این ابزارها اطلاعات خاصی را از اعماق زمین که کف دریاها مشخص می‌نمایند. با توسعه فن‌آوری، ابزارهای مورد استفاده در تحقیقات زمین‌شناسی و یافتن منابع جدید کامل‌تر می‌شوند که در نتیجه تحقیقات و شناسائی منابع نفت و گاز به مراتب دقیق‌تر و مقرون‌ به‌صرفه‌تر خواهد بود.

[Sara12]

نحوه کار گروههای مختلف در عملیات لرزه نگاری


گروه های مختلف لرزه نگاری شامل تیم های زیر است :
۱/ نقشه برداری
۲/ راهسازی
۳/ حفاری
۴/ رکوردینگ
۵/ لرزه نگاری



A)گروه کابل و ژئوفون
B)تراول شوترها
C)شوترها
D) گروه ویبراتور
E) لرزه نگار یا آبزرور
۶/ گروه QC و ژئوفیزیک
۷/ قسمت حمل و نقل
۸/ گروه LVL و Uphole
1 - گروه نقشه برداری:
کار این گروه علامت گذاری نقاط Trace بر روی Receiver Line ها بوده و از طریق GPS یا دستگاه مکان یاب ماهواره ای نقاط بر روی لاین ها پیاده می گردند.
۲ - راهسازی:
گروه راهسازی همانگونه که از نام آن پیداست مسئولیت احداث راههای دسترسی به نقاط حفاری را بعهده دارد .
۳ - گروه حفاری:
که مجهز به ماشین آلاتی می باشند که دستگاه حفاری بر روی آن سوار شده و جهت آماده سازی چالها برای انفجار بکار می روند . برخی از این ماشینها از نوع باگی (Buggy ) بوده که برای کار در مناطق صعب العبور مانند کوهستانها یا تپه های مرتفع و . . . . . . طراحی و ساخته شده اند.
حفاری بطور کلی بر دو نوع است :
I- حفاری سنگین
II- حفاری سبک
I - حفاری سنگین:
شامل ماشینهای باگی بوده و نیز داندوهای سنگین که جهت حفاری های عمق زیاد بکار می رود . باگی ها که دارای یک موتور دیزلی بوده و ۳ عدد گیربکس داشته و تمامی قسمتهای آن با این موتور کار می نماید و مجهز به پمپ باد است جهت پمپ نمودن با فشار باد و نیز پمپ آب که آب را از تانکر مجاور خود مکش کرده ، از طریق یک لوله لاستیکی به انتهای لوله حفاری ( که داخل آنها خالی هستند ) هدایت می نماید . حفاری توسط باگی ها در این منطقه بصورت خشک انجام شده و چون اکثرا” زمین حفاری شده خاک و رسوبات عهد حاضر می باشد و عمق چال نیز ١۲ متر بیشتر نیست در مدت ۱٠ دقیقه یک چال حفاری باتمام می رسد .
باگی ها دارای چرخ های پهن و بزرگی هستند که آنان را قادر می سازد به نقاط صعب العبور نیز دسترسی پیدا کنند .
داندو (DANDO ) ها نیز بصورت کمر شکن بوده و در حال حاضر همگی آنها در کمپ می باشند و هیچگونه حفاری توسط آنها انجام نمی گردد (بعلت اینکه آنها در نقاط صعب العبور نمی توانند کار نمایند ) .
II - حفاری سبک:
این نوع حفاری مخصوص مناطق کوهستانی بوده و دستگاه توسط هلیکوپتر به محل حفاری حمل شده و حفاری توسط یک نفر حفار انجام می گردد. در این پروژه هیچگونه حفاری توسط بالگرد انجام نشده و بنابراین در این گزارش صرفا” به آن اشاره شده است .
حفاری در نوع باگی توسط لوله های حفاری ۴ متری انجام می شود که بعد از اتمام حفاری ۴ متر اول لوله دوم به آن اضافه شده و حفاری ادامه می یابد . مجموعه سر مته و لوله ها توسط دو رشته زنجیر بالا و پائین شده و جهت اضافه نمودن لوله بعدی کار کردن آسان را ایجاد می کنند .
تیم حفاری شامل یک حفار ، راننده باگی و دو الی ۳ نفر کارگر می باشد . خاک ناشی از حفاری توسط نیروی کمپرسور باد به بالا پرتاب شده و باعث سهولت در امر حفاری می گردد. باگی ها دارای ۵ دنده سبک بوده و ۵ دنده سنگین نیز دارند (دنده کمک ) و هنگام حفاری توسط یک دستگیره گیربکس مربوط به حفاری در گیر شده و دنده نیز بایستی روی ۴ باشد . این گونه ماشین ها ۸ سیلندر بوده و ساخت چین هستند . باگی ها کلا” از نوع مکانیکی – بادی هستند . این ماشین آلات جهت کار در باتلاق ها و مناطق صعب العبور کوهستانی بسیار مناسب می باشند . شرکت در حال حاضر ۴ دستگاه از این باگی ها را در پروژه مارون – کوپال بکار گرفته است. ۳ دستگاه داندو نیز در این پروژه مورد استفاده قرار خواهند گرفت .
۴ - گروه رکوردینگ:
که شامل کابین بوده که کابلهائی که به کابین وصل می باشند امواج گرفته شده توسط ژئوفون ها را به سمت آن هدایت نموده و نهایتا” در کامپیوتر های موجود در کابین ذخیره و ثبت می گردند .
۵ - گروه لرزه نگار:
که خود شامل ۶ گروه می باشد که بترتیب :
A - گروه کابل و ژئوفون :
که خود شامل گروههای :
۱/ گروه جلو
۲/ گروه عقب
می باشد که وظیفه گروه جلو چیدن ژئوفونها و کابل های مربوطه است و گروه عقب نیز مسئول بر چیدن و جمع نمودن آنها می باشند .
در پروژه مارون – کوپال ، گروه جلو شامل ٦ گروه بوده که زیر نظر یک ناظر کار می نمایند و هر گروه دارای یک سر گروه بوده که مجهز به بی سیم می باشد و بطور دائم با کابین و دیگر اعضاء گروه جلو در ارتباط است .
هر گروه با یک کامیون سنگین از نوع یونی ماک (Uni mack ) کابل ها و ژئوفون ها را بر روی زمین کشیده و ژئوفونها را به فواصل یاد شده درون زمین قرار می دهند .
B - تراول شوتر ها :
هر گروه یک گروه مکمل داشته که بنام Travel Shooter بوده و کار آن گروه بعد از چیدن کابلها چک کردن کابل و ژئوفونها است ، تا چنانچه قطعی در اتصالات و سیم ها موجود باشد جهت بر طرف نمودن آن اقدام نمایند . این گروه مجهز به یک دستگاه اهم متر ، سیم چین ، اسپری و . . . . بوده که موارد زیر را در روی لاین توسط اهم متر چک می کنند :
در این گروه از کابلها در این عملیات سوکت های N و S نقشی را ایفاء نمی نمایند .

الف – وجود نویز (Noise) در ژئوفون :
که در صورت بیرون بودن ژئوفون ها از زمین ، (همانگونه که در تصویر زیر نشان داده شده است ) ، و یا پوشیده نبودن روی آن توسط خاک ، ( بطور مثال پوشاندن توسط کلوخ ، مانند شکل بعد ) ، و یا سایر عوامل مانند دکل فشار قوی برق و . . . . . . بوجود می آید.

ب – ایم پالس بودن (Impulse ) :
که در صورت کج کاشتن ژئوفون درون زمین ایجاد می گردد و باعث چسبیدن پلاتین های آن به یکدیگر می شود . ( همانطور که در شکل زیر نشان داده اند ).

ج – Reverse :
که در صورت سالم بودن و نبودن متناوب کابل ها و ژئوفون ها پیش می آید .

د – Leakage داشتن :
که در صورت وجود رطوبت اطراف ژئوفون ها و نفوذ به داخل کابل پیش آمده که جهت چک کردن این موضوع اهم متر را روی عدد Ω ۲۰۰۰ قرار داده و المنت مشکی رنگ اهم متر را (Com) داخل زمین قرار داده و المنت قرمز رنگ را به یکی از دو انتهای پریز ژئوفون چسبانده و در صورتی که عدد ۱ را نشان دهد ، خوب بوده و بدون Leak رطوبتی می باشد و چنانچه عدد ۲ ، ۳ ، ۴ یا بالاتر را ثبت نماید ، بایستی نسبت به رفع آن اقدام گردد.
جهت بر طرف نمودن این مشکل بایستی با استفاده از اسپری و دیگر موارد آنرا خشک نمود .

ه – تست نمودن Patch Cord :
I - همراه با su یا کابلی که su را به p.S.u. متصل می نماید :
اهم متر را روی Ω ۲۰۰ قرار داده و دو سوکت JH و CD را قرائت می نمائیم ، چنانچه عدد ۰۰۰ تا ۷ را نشان دهد ، مشکلی وجود ندارد .


II - تست آن بدون s.u. :
سوکت F یکی از سرهای کابل را با M دیگری و بالعکس چک می نمائیم و اهم متر را روی علامت زنگ قرار می دهیم ، چنانچه مشکلی وجود نداشته باشد زنگ خواهد زد .

و – چک نمودن ژئوفونها :
a ) چک نمودن یک دسته ژئوفون :
جهت چک نمودن آن اهم متر را روی Ω ۲۰۰۰ قرار داده و ۲ سوکت انتهائی ژئوفون را امتحان می کنیم ، بایستی عددی حدود ۸۰۰ را نشان دهد .


b ) چک کردن دو دسته ژئوفون بهمراه هم :
چنانچه دو دسته ژئوفون ( ۲۴ ژئوفون در این پروژه خاص ) را آزمایش یا تست نمائیم ، بایستی عدد ۴۰۰ بدست آید .

ز – چک نمودن۳رشته ژئوفون با کابل مربوطه در امتداد ۳ Trace :
اهم متر را روی Ω ۲۰۰۰ قرار داده و المنت های آنرا درون سوکت های LK ، EP و AB قرار می دهیم ، بایستی عددی حدود ۵۰۰ - ۴۰۰ نشان داده شود .
۱ - جهت چک کردن دسته اول المنت اهم متر را درون سوکت های K و L قرار داده .
۲ - جهت تست دسته دوم ژئوفون ها E و P را چک می نمائیم .
۳ - جهت تست نمودن دسته سوم ژئوفون های A و B را چک می کنیم . ( Trace سوم )
که بایستی عددی حدود ۵۰۰ - ۴۰۰ بدست آید . در صورتی که عددی بالاتر از این بدست آمد ، دسته مربوطه خراب بوده و بایستی نسبت به تعویض آن اقدام نمود .

ح - اطلاعات کابل ( وصل بودن یا نبودن به s.u.) :
اهم متر را روی Ω ۲۰۰۰ قرار داده و CD و JH را برای خود کابل چک کرده ، بایستی بین ۶۱ تا ۷۸ را نشان دهد .

ط - چک کردن باطری:
که اهم متر را روی V ۲۰ قرار می دهیم ، بایستی عددی بالای ۱۲ نشان داده شود .

ی - جهت تست Leakage کابل :
اهم متر را روی K ۲۰۰ یا K 20 قرار داده که برای چک نمودن کانکتور کابل عدد ۱۸ با بالا را بایستی نشان دهد . که معمولا” بین ۱۹ تا ۲۰ می باشد (این تست در تصویر زیر نشان داده شده است ).

ک - سنگین بودن ژئوفون ها :
که حاکی بر مقاومت بالای دسته ژئوفون بوده و عددی بالاتر از ۴۰۰ ( برای دو دسته ژئوفون ) را نشان می دهد و عددی بالاتر از ۸۰۰ را برای یک دسته ژئوفون .

ل - شورت بودن ژئوفونها و کابل های مربوطه :
که از طریق کابین به Travel Shooter ها اعلام می گردد و معمولا” بعلت قطعی در جائی از رشته کابل ژئوفون پیش می آید .

م - تک دست بودن ژئوفون ها:
که باز توسط کابین اعلام شده و در موقعی پیش می آید که از دو دسته ١٢تائی ، هر طرف Trace یک دسته آن قطع باشد و فقط یک دسته از آن کار کند .

ن - تست نمودن کابل جهت برق درون آن :
اهم متر را روی V ۲۰۰ قرار داده و GR را چک می نمائیم ، بایستی عدد ۰۴/۵ را نشان دهد و چنانچه روی V 20 قرار گیرد ، عددی برابر ۴/۵ نمایان می گردد و نیز سوکت های FM را چک می کنیم ، در حالت V ۲۰۰ بایستی عددی بین ۳۷ تا ۵۰ را نشان دهد .
۲ - گروه عقب:
گروه عقب متشکل از ٦وانت بوده با یک سر گروه که کار گروه کشیدن ژئوفونها از داخل زمین و جمع نمودن آنها بوده و سر گروه بهمراه راننده مربوطه کار چک کردن ژئوفونها را بعهده داشته و آنها را درون وانت گذارده و به محل Base گروه حمل می نماید و از آنجا بار کامیون ۹۱۱ شده و برای گروه جلو حمل می شود .
ژئوفونها را توسط چنگک های دو سر از زمین بیرون کشیده شده ( در این مورد پیشنهادی که توسط نگارنده این گزارش ارائه می گردد این است که : چون گرمای جنوب بیش از حد است و دسته چنگک ها آهنی بوده و بسیار داغ می شود بهتر است از دسته چوبی جهت آن استفاده شود ) ، و بر روی یک میلۀ مستطیلی شکل جمع می کنند و کابل ها نیز حلقه شده و با طناب بسته می شوند .
ژئوفونهائی که ایراد داشته و از طریق تست با اهم متر جواب نمی دهند را کنار گذاشته و تحویل وسیلۀ نقلیه ای جداگانه می دهند تا برای تعمیر به کارگاه واقع در کمپ اصلی عودت داده شوند .
کارگاه تست لوازم رکوردینگ ( شامل ژئوفون ، کابل ها ، s.u. ها و . . . . ) :
کارگاهی که در کمپ واقع شده است مسئول تست نمودن و تعمیر کلیه لوازم مربوط به رکوردینگ می باشد .
از جمله تست ژئوفون توسط دستگاه SMT ۲۰۰ انجام شده که بصورت دیجیتالی بودهع و دارای حافظه است و در مورد تست دوره ای ژئوفونها شماره سریال مربوط به هر دسته ژئوفون درون آن وارد می گردد و تست موارد مختلف انجام میشود که شامل :

۱- Damping :
مقاومتی است که روی ژئوفون قرار داشته و در صورت خطا دادن آن بایستی نسبت به تعویض آن اقدام نمود .

۲- حساسیت یا Sensibility :
که حساسیت ژئوفون نسبت به ضربه و امواج را نشان می دهد .

۳- Distrusion :
که حساسیت هر کدام از المنت های داخل ژئوفون بوده و میزان لرزش را نشان می دهد .

۴- مقاومت Resistance :
که مقدار عددی مقاومت هر دسته ژئوفون را مشخص می نماید .
که در نهایت در صورت سالم بودن دسته ژئوفون ، دستگاه OK داده و درون آن اطلاعات مربوط به این دسته ژئوفون خاص ذخیره می گردد ( حافظه دستگاه تقریبا” عددی برابر یک گیگا بایت است ) .
دستگاه در ابتدا بر اثر ضربه زدن بر روی هر کدام از ژئوفون ها سیگنال صوتی را تولید می نماید ، که نشاندهنده سالم بودن آن است .
وسیله دیگر Line Tester است ، مدل LT 388 که ساخت فرانسه بوده و می توان گفت یک کابین در مقیاس کوچک است و باکس های لاین را چک می نماید و دارای محل هائی برای ورود کابل ها به آن است . یک دستۀ ژئوفون نقشه ای مطابق شکل زیر را دارا می باشد :
انواع قطعی :
۱- در صورتی که یکی از سیم های قرمز یا زرد قطع گردد ، دیگر در دو انتهای کابل ژئوفون هیچ گونه اهمی مشاهده نمی شود .
۲- قطعی سیم رابط که در این حالت در دو طرف ژئوفون عددی حدود حدود ۱۷۰۰ را دریافت می کنیم و هر طرف که اهم بیشتری نسبت به انتهای دیگر داشت ژئوفونهای همان طرف ( یکی از ۶ ژئوفون ) ، قطعی رابط دارد .
شورت بودن :
۱- در صورتی که سیم های اصلی و رابط به یکدیگر بچسبند اهمی برابر ۲۰۰ تا ۷۹۰ را نشان می دهد ( اهم متر بایستی روی ΩK 2 یا Ω ۲۰۰۰ باشد ) .
۲ - در حالتی که دو سیم اصلی به یکدیگر اتصال یابد می گویند شورت کامل که عدد رویت شده برابر ۰۰۱ تا ۰۱۲ خواهد بود .
سنگین بودن :
که در اثر حرارت ناشی از آفتاب بیش از حد ایجاد شده و یا مقاومت موجود در ژئوفون شکسته و یا از کار بیفتد .
چک نمودن کابل :
این بخش شامل حروف انگلیسی است که روی دو انتهای کابل درج شده است .

A ) چک نمودن کابل شامل ٣ Trace متوالی :
L K که دسته اول را نشان می دهد .
قرمز سفید
P E که دسته دوم را نشان می دهد .
قهوه ای سفید
B A که دسته سوم را نشان می دهد .
آبی سفید
که در این قسمت سیم های سفید همگی مثبت هستند .

B ) برق کابل:
که دو انتهای GR چک می شود که G مثبت است و نشاندهنده برق باطری روی Line است و عددی برابر ۴/۵ تا ۵ ولت مناسب است .
M F که F مثبت است .
قهوه ای زرد

C ) اطلاعات کابل (لاین ) :
CD که در این مورد CD و JH در دو سر کابل بصورت ضربدری جای آنها عوض می گردد ، یعنی CD روی JH انتهای دیگر کابل وصل می شود .
H J که اهمی برابر ۶۰ تا ۷۰ را نشان می دهد .
سفید صورتی
در این نوع کابل S و N آزاد بوده و هیچ گونه سیمی به آنان متصل نیست .
تست Leakage :
که ژئوفونها در حالت تست دوره ای بعد از تست در خاک کنار کارگاه ، درون ظرف آب قرار گرفته و از نظر Leak آب نیز چک می گردند .
C - شوترها :
گروه شوتر (Shooters) که کارشان Load نمودن چالهای حفاری شده توسط گروه حفاری و انفجار آنها است . این تیم متشکل از ٣ گروه بوده و یک آتشبار دارد که چالها که بر روی Shoot Point ها قرار دارد را توسط ۶ لول یک کیلوئی دینامیت لود نموده و در داخل هر ۳ رشته دینامیت که به یکدیگر وصل هستند را ٣ عدد چاشنی قرار می دهند که رو به پائین قرار می گیرند ( برای بهتر شوت شدن دینامیت ) و این چاشنی ها توسط سیم های مخصوص به طرف بالای چاه کشیده شده و به یکدیگر بصورت موازی متصل می گردند و بعلت و جود احتمالی جریانهای سرگردان الکتریکی در هوا آنها را به اصطلاح شورت (Short) می نمایند . دینامیت ها بعد از
کار گذاری در یک سالوو(Salvo) (متشکل از ۱٨ چال انفجاری ) توسط اعلام آمادگی شوتر و توسط کابین منفجر می گردند .
هر گروه بطور همزمان کار خود را رأس ساعت ۳۰ : ۷ شروع نموده و یک سالوو را آماده می نمایند و توسط دستگاه هائی که بصورت کوله پشتی طراحی شده اند، از سوی کابین عمل شوت انجام شده و امواج لرزه ای حاصله توسط گروه رکوردینگ مستقر در کابین واقع در مرکز Part ثبت می گردند. معمولا” در هر روز از ١۰ الی ۱۵سالوو آماده انفجار گردیده و در صورت مساعد بودن شرایط ، شوت می گردند. نیترو گلیسیرین که ترکیب دینامیت ها می باشد ( یا نیترات آمونیم ) ، در لوله های پلاستیکی قرمز رنگی که در دو انتها دارای رزوه هستند قرار داشته و ۳ عدد از آنها به یکدیگر پیچ میشوند.
دو سری از این استوانه های ٣ تائی پس از هم داخل چال انفجاری می شوند که مجموعا” ٢ متر طول دارند ( هر کدام از استوانه ها ۳۵ سانتیمتر می باشد ) . عمق چالها متفاوت بوده و از ۱٠ تا ١۲ متر می باشند که بعد از حفاری درون آنها لوله ای از جنس پولیکا قرار می گیرد تا از پر شدن احتمالی آن جلوگیری گردد.
در ابتدا چالها بعد از فرستادن دینامیت ها بدرون آن بایستی با خاک نرم پر شوند ، که در صورت پر شدن نامناسب شوت بخوبی انجام نشده و در نتیجه مواد پر شده به طرف بالا پرتاب می گردند و نیز رکورد خوبی نیز بدست نخواهد آمد ، زیرا انرژی مواد منفجره به سمت پائین جهت تولید امواج لرزه ای صرف نشده و به طرف بالا به هدر می رود ( اصطلاحا” به آن Blow Up گویند ).
محل قرار گیری دستگاه بی سیم ( ۵ کاناله )
در این دستگاه اجزاء آن عبارتند از :
۱) (MIC): میکروفون دستگاه بوده که جهت صحبت کردن و تماس گرفتن با کابین و نیز اعضاء گروههای دیگر بکار می رود .
۲) (Radio): که در حالت صحبت با بی سیم فیش مربوطه به آن وصل می باشد .
۳) (Line): که در صورت قطعی بی سیم و عدم برقراری تماس با کابین توسط آن به این طریق و از طریق Receiver Line ها و توسط s.u. مربوطه با کابین تماس برقرار می گردد.
۴) (Code): کانالهای مربوطه جهت برقراری تماس جداگانه با دیگر گروههای شوتر بوده و شامل کدهای A ، B و C و . . . . می باشد ( هر گروه با یکی از این کدها می تواند اعلام شوت نماید ) .
۵) (Data): جهت خروجی اطلاعات است .
۶) (VDC In): فیش برق DC که توسط یک باطری ، دستگاه تغذیه می شود .
۷) (Speaker): بلند گوی دستگاه که از طریق آن صدای بی سیم شنیده می شود .
http://www.nafttimes.com/articles/wp-includes/images/smilies/icon_cool.gif (Radio – Line ): در ارتباط با مورد سوم بوده و می توان دو حالت Line و Radio را انتخاب نمود.
۹) (OHMS): نشاندهنده اهم چاشنی کار گذاشته در سر چاه می باشد.
۱۰) (MiliSec.): نشاندهنده زمان رسیدن سیگنال یا موج تولید شده توسط انفجار به ژئوفون نصب شده در کنار چاه بوده و به اصطلاح Uphole آنرا محاسبه می نماید ، که بر حسب میلی ثانیه می باشد.
۱۱) (CAP): که دو انتهای سیم های چاشنی های دینامیت ها به آن متصل می شود .
۱۲) (Uphole): محل اتصال سیم های خروجی از ژئوفون نصب شده در کنار چاه است .
۱۳) (HV or High Voltage): که ولتاژ لازم جهت انفجار را تامین کرده و با فشار دادن آن دستگاه توسط باطری ( قسمت ۶ ) شارژ می گردد.
۱۴) (UH): کلید مربوط به عملیات Uphole است .
۱۵) (CAP) : این کلید جهت برقراری ارتباط با چاشنی های کار گذاشته شده در دینامیت ها بکار می رود.
۱۶) (TALK) :مربوط به مورد های ۳ و ۸ بوده و با فشار دادن آن می توان در هنگام کار نکردن بی سیم از طریق Line ها با کابین ارتباط برقرار نمود.
۱۷) (Main Radio): بی سیم دستگاه است که با آن موقعیت شوت و Salvo مربوطه و Source Line که بر روی آن مستقر هستند و آمادگی جهت شوت را میتوانند با کابین هماهنگ نمایند.
۱۸) (Antenna): آنتن دستگاه بی سیم بوده و جهت برقراری بهتر ارتباط از طریق بی سیم بکار برده میشود.
بطور کلی عمل شوت بدین صورت است که شوتر بعد از Load نمودن چالها روی نقطه اول از سالوو اول مستقر شده و پس از اعلام نقطه و سالووی مربوطه و Source Line آن آمادگی خود را جهت شوت اعلام می دارد . سیم های مربوطه نیز به چاشنی ها و ژئوفون کنار چاه (Uphole) متصل گردیده اند .
بعد از اعلام آمادگی کابین شروع شوت را اعلام کرده و پس از صدای آژیری منقطع عمل شوت انجام می شود که در صورت بالا زدن چاه یا اصطلاحا” Blow Up این عمل توسط شوتر به کابین اطلاع داده می شود و بعد از این حرکت کرده و روی نقطه بعدی انفجار مستقر می گردند.
D - گروه ویبراتور :
گروهی متشکل از ۵ ماشین سنگین که دارای پلیت هائی (Plates) بوده و بصورت ضربه های پشت سر هم بر روی زمین ضربه می زنند و از کابین کنترل می شوند .
E - لرزه نگار:
یا آبزرور (Observer) که محل کار او در کابین بوده و در مرکز Part لرزه نگاری مستقر است و کلیه عملیات از جمله شوت و چیدن کابل و ژئوفون و حفاری و . . . . . را هدایت می نماید .
۶ - گروه QC یا Quality Control:
این گروه رکورد های ارسالی به این دفتر را چک نموده و در صورت داشتن خطا نسبت به برداشت دوباره اطلاعات به گروه رکوردینگ تذکر می دهند .
۷ - گروه حمل و نقل:
که شامل کلیه ماشین آلات کمپ بوده و کار آن ارائه خدمات در زمینه ماشین های سبک و سنگین است .
۸ - گروه LVL و Uphole:

[Sara12]

عملیات لرزه نگاری ۴D در مدیریت مخازن


لرزه نگاری چهار بعدی (۴D) همان لرزه نگاری سه بعدی است ولی در تعدادی معین و از یک منطقه که بعد از قرار دادن آنها پشت سر هم بر روی نمودار زمان، یک تاریخچه اطلاعاتی را در رابطه با منطقه به ما می دهد.
بلوغ:
طی ۱۰ سال گذشته، تحولی چشمگیر در علم عملیات لرزه نگاری ۴ بعدی صورت گرفت که هم اکنون تعداد زیادی کتاب و مقاله در رابطه با آن نوشته شده و در مناطقی نیز اجرا و یا در حال اجراست.

نکات:
 از آخرین تکنولوژی های معقول در این زمینه استفاده شود. که این خود باعث بالا رفتن کیفیت کار خواهد شد.
 اطلاعاتی که در مدیریت مخازن مورد استفاده قرار می گیرند شامل فشار و اشباع سیالات مخزن (So، Sw و Sg) می باشند. اما مواردی که بر روی داده های لرزه نگاری تاثیر گذارند شامل نوع سنگ مخزن، استرس، تخلخل و در بعضی موارد کانی های موجود در سنگ مخزن می باشند. بنابراین نیاز به تفسیر دقیق برای محاسبه موارد مورد توجه مشاهده می شود.
 برداشت ها در کوتاه ترین زمان ممکن و یا به عبارتی Real-time در اختیار گروه تفسیر قرار داده شود. هر چه این زمان کوتاهتر باشد، تصمیمات متعاقب نیز صحیح تر خواهد بود.
 قدرت تفکیک عمودی داده های لرزه نگاری در مقایسه با داده های نمودار گیری ضعیف تر می باشد. ولی قدرت تفکیک فضایی آن (که در حدود ۲۵ متر می باشد) از دیگر مدل ساز های مخزن، موثر تر شناخته شده است.
 هزینه عملیات لرزه نگاری بالاست اما در مخازن با نفت زیاد، می توان از دستگاه های لرزه نگاری در جا استفاده نمود. که در این صورت هزینه پهن کردن دستگاه ها حذف شده و فقط هزینه تفسیر داده ها باقی می ماند. البته قابل ذکر است که قبل از هزینه، باید اقتصادی بودن کار بررسی شود.
 هدف اصلی مدیریت مخازن رسیدن با حداکثر تولید و در کنار آن افزایش عمر مفید چاه و حداکثر نفت قابل استحصال می باشد. پس هدف تعیین حد اپتیمم (Optimum) ایندوست. این حد اپتیمم با توجه به نمودار زیر دریافت است.

http://www.nafttimes.com/files/op-cycle.jpg
Observation: به تمامی اطلاعات برداشتی از چاه که شامل استفاده و عدم استفاده از اطلاعات عملیات لرزه نگاری است، گفته می شود.
Orientation: به آنالیز داده های برداشتی گفته می شود.
Decision: به تصمیمی که بر اساس آنالیز ها صورت گرفته گفته می شود.
Action: عملیاتی کردن تصمیمات
عملیات مختلف در طی دوران عمر چاه:
۱- قبل از تولید
با توجه به تعریف ۴D در صورتیکه مبنای اولین اطلاعات زمان قبل از تولید باشد، اطلاعاتی دقیقتر از مخزن در حالت اولیه آن به ما خواهد داد.

۲- مدت زمان خیلی کم بعد از تولید
در این زمان در نواحی چاه کم کم از فشار اولیه فشار ته چاه نزدیک خواهند شد. در صورت برداشت دقیق این کاهش فشار، تخمین مناسبی از تراوایی موثر محلی خواهد داد.
دوره توصیه شده برای اجرا عملیات لرزه نگاری در این مرحله هر ۳ ماه یکبار می باشد.
۳- مدت زمان کمی بعد از تولید
در این زمان تاثیر فشار آب و ناحیه آبی و گازی در مخزن بیشتر نمایان شده و بررسی قدرت ناحیه آبی و طرز گسترش کلاهک گازی از نیاز های اساسی مطالعه مخزن می باشد.
دوره توصیه شده این فاز هر سه ماه یکبار برای مطالعه کلاهک گازی در موارد بحرانی و هر ۶ �” ۱۲ ماه یکبار در موارد عادی است.
۴- زمان به ثبات رسیدن تولید
در این زمان مدیریت مخازن نقش اصلی خود را نشان می دهد. مواردی همچون اشباع فاز های مختلف سیال و زمان ترک بعضی از چاه ها را با استفاده از لرزه نگاری تعیین کرد. همچنین بعضی از تصمیمات استراتژیک نیز در این میان قابل بررسی است که از آن جمله می توان به تعیین زمان شروع تزریق آب و گاز را نام برد که تعیین این زمان ها از کار نقش اساسی را در عمر مخزن بازی می کنند.
بهترین دوره زمان توصیه شده برای اجرای تصمیمات استراتژیک هر ۲ �” ۳ سال یکبار و برای موارد دیگر مدیریت مخازن هر ۶ �” ۱۲ ماه یکبار می باشد.
۵- زمان بعد از کم شدن نرخ تولید
در این زمان چاه های تزریقی برای حفظ چاه حرف اول را می زنند که با استفاده از داده های لرزه نگاری بهترین زمان، مکان و نرخ تزریق آنها قابل بررسی است.
بهترین دوره توصیه شده برای اجرای این عملیات هر ۶ �” ۱۲ ماه یکبار می باشد.
۶- اواخر زمان عمر چاه
در این زمان نیز با استفاده از چاه های تزریقی، تولید در حد معقولی نگهداری خواهد شد.
دوره توصیه شده برای اجرای عملیات لرزه نگاری هر ۲ �” ۳ سال یکبار می باشد ولی عملیات در صورت توجیه اقتصادی آن اجرا می شود.

[Sara12]

معرفی آسفالتین به عنوان یک رسوب هیدروکربنی


– ۱ – آسفالتین
به طور کلی آسفالتین به جامدات رسوب کرده حاصل از افزودن هیدروکربنهای سبک نظیر نرمال پنتان و نرمال هپتان به نفت اطلاق می شود . به عبارت دیگر آسفالتین یک مولکول پیچیده و غیر قابل حل در نرمال آلکانهای سبک و قابل حل در بنزن می باشد و می تواند از نفت یا زغال سنگ مشتق شود . رزین به عنوان کسر نامحلول در پروپان و محلول در نرمال هپتان معرفی شده است که به مخلوط آن با آسفالتین ، آسفالت گفته می شود . مشخص شده که عناصر تشکیل دهنده رسوب آسفالتین به توجه به عامل رسوب دهنده و مخزن نفت متغیر است . نسبت H/C بین ۱/۰۵ – ۱/۱۵ درصد و مقدار اکسیژن بین ۰/۳ – ۴/۹ درصد و مقدار نیتروژن بین ۰/۶ – ۳/۳ درصد و مقدار گوگرد بین ۰/۳ – ۱۰/۳ درصد تغییر می کند .

آسفالتین معمولاً به عنوان سنگین ترین و قطبی ترین ترکیب نفت معرفی می شود . آسفالتین دارای مولکولی آماروف است که ذوب نمی شود و در دمای بالاتر از ۳۰۰ – ۴۰۰ درجه سانتیگراد تجزیه می شود ، به طوری که هیچ نقطه ذوبی مشاهده نمی شود . نتایج تحقیقات برخی از محققین نشان داده که آسفالتین نتیجه اکسیداسیون رزین می باشد که خود آنها از اکسیداسیون آروماتیک های سنگین بدست آمده اند . هیدروژناسیون رزین و آسفالتین منجر به تولید هیدروکربنهای سنگین می شود . به طور کلی دو نوع رسوب آسفالتین در میادین نفتی گزارش شده است . رسوب جامد سخت و درخشنده که احتمالاً ناشی از تجمع آسفالیتن روی سطح محلول می باشد و لجنهای تیره که به خاطر تشکیل مقادیر بزرگ آسفالتین در داخل محلول می باشد . در حقیقت محیطی که آسفالتین در آن رسوب می کند مستقیماً بر طبیعت آسفالتین تأثیر می گذارد . به طوری که در نسبتهای بالا از رسوب دهنده ، رسوب آسفالتین کریستالی تر بوده و تمایل به تجمع ناگهانی دارد . همچنین هر چه عدد کربنی این رسوب دهنده کوچکتر باشد ، رسوب کریستالی تر است . موقعی که آسفالتین توسط تزریق عوامل رسوب دهنده از نفت جدا می شود رنگ قهوه ای تیره دارد . پس از جدا کردن اجزای سبکتر ، آسفالتینها رنگ سیاه تیره به خود می گیرند که شدت آن به غلظت آسفالتین بستگی دارد .
مهمترین سؤال اذهان اغلب محققین در این زمینه این است که حالت حقیقی آسفالتین در مخزن اصلی آن چیست ؟ به عبارت دیگر حالت وجودی آسفالتین قبل از هر گونه اقدام برای جداسازی آن چگونه است ؟ لذا پیشگویی ماهیت آسفالتین در مخزن همواره مودر توجه بوده است . علیرغم تلاشهای فراوان انجام شده در ۶۰ سال اخیر ، اختلاف نظر قابل ملاحظه ای در مورد ساختار و طبیعت آسفالتین در تعادل با نفت ، وجود دارد . توسعه مدلهای ترمودینامیکی ، حلالهای آسفالتین ، متوقف کننده های تشکیل رسوب آن و به طور کلی یافتن راهکارهای مناسب برای رفع مشکل تشکیل رسوب آسفالتین در مخازن نفتی مستلزم دانش کافی و دقیق از ماهیت حقیقی آن می باشد که هنوز نیاز به تحقیق و مطالعه بیشتر در این خصوص احساس می شود .
تلاشهای فراوانی برای مشخص نمودن ساختمان شیمیایی آسفالتین و توسعه یک شکل ساختمانی انجام گرفته است . تعیین اندازه های ذرات یا مولکولهای آسفالتین همواره مورد مطالعه محققین بوده است و اثر عوامل مختلف بر آن مورد توجه و اهمیت قرار گرفته است . کاربرد روشهای دستگاهی sasx , esr , nmr , sans ftir ، روشهای تخریب حرارتی و هیدرولیز و اکسیداسیون آسفالتین نشان داده است که آسفالتین از حلقه های آروماتیک و بنزن تشکیل شده است که زنجیره جانبی متصل به آن هستند . این آروماتیک های کوچک با پیوندهای پلی متین همراه با اتمهای گوگرد فراوان به یکدیگر متصل هستند . بر این اساس اشکال ساختمانی متفاوت برای آسفالتینها ارائه شده است . اما استفاده از مکانیک مولکولی که از توابع تحلیلی برای کشش پیوند استفاده می کند و انرژی ساختمانی را به حداقل می رساند ، پس از انجام چهارهزار مرحله مختلف ، ساختمان مولکولی ای را تأیید کرد که به صورت سه بعدی نشان داده می شود . بدین ترتیب نشان داده شد که بر خلاف نظرات قبل آسفالتین یک مولکول سه بعدی است . وقتی مولکول ساده است ، چند پارامتر برای توصیف شکل هندسی آن کافی است . اما اگر مولکول بزرگ و پیچیده باشد نظیر آسفالتین ، چون قطبیت در تمام سطح توزیع می شود ، نمی توان اینگونه عمل کرد .
به هر حال وجود پلی آروماتیک ها در ساختمان مولکولی آسفالتین توسط بسیاری از محققین تأیید شده است .
مطالعات انجام شده روی اندازه ذرات یا مولکولهای آسفالتین نشان داده است که عوامل بسیاری در اندازه ذرات یا توزیع آنها مؤثرند . ملاحظه شده است که افزایش جرم مولکولی حلال ، باعث کوچکتر شدن اندازه متوسط ذرات شده است . مطالعات درباره نسبت رسوب دهنده نشان داده است که اندازه متوسط ذرات برای نسبتهای کوچک رسوب دهنده بزرگتر است . در حقیقت ثابت دی الکتریک رسوب دهنده که بیانگر توانایی آن برای شکستن نیروهای جاذبه قطبی بین ذرات آسفالتین است ، نقش مهمی دارد . به طوری که بزرگتر شدن این ثابت می تواند منجر به حل کردن کامل آسفالتین شود . طول زنجیر پارافینی نیز توزیع اندازه ذرات را کنترل می کند . افزایش دما با کاهش قدرت حلالیت نفت ، بر رسوب آسفالیت اثر می گذارد. بنابراین مولکولهای بزرگتر زودتر رسوب می کنند . نتایج ، نشان داده که اندازه ذرات آسفالتین از یک توزیع نرمال لگاریتمی پیروی می کند . تغییرا دما بین صفر تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد ، اثر قابل توجهی را نشان می دهد . افزایش فشار موجب افزایش اندازه ذرات آسفالتین می شود . بطور کلی اندازه متوسط آن بین ۲۶۶ تا ۴۹۵ میکرون محاسبه شده است .
گروهی از محققین با کاربرد روش SANS برای ساختمان مولکولی آسفالتین و برای حلالیت آن در تولوئن نشان دادند که اندازه ذرات از تابع توزیع SCHULTZ پیروی می کند و افزایش دما موجب تجزیه شدن ذرات بزرگتر می شود . بطوری که اندازه متوسط این ذرات تقریباً مستقل از دما است . در این شرایط تابع توزیع SCHULTZ به تابع توزیع GAUSSLAN تبدیل می شود . آزمایشات هدایت الکتریکی نیز این تابع توزیع را تأیید کرده است به طوری که عدم وجود مکانهای باردار در سطح آسفالتین باعث عدم دستیابی به اجزای دیگر نفت شده است .
تلاش زیادی برای یافتن وزن مولکولی آسفالتین انجام گرفته و روشهای متفاوت نظیر VPU , SEC , GPC , HPLC برای انجام محاسبات به کار رفته اند اما وجود آروماتیک های متراکم باعث به وجود آمدن تمایل شدید آسفالتین به جذب سطحی روی ژل می گردد که باعث می شود روشهای GPC نامعتبر شود . از سویی فراریت بسیار کم آن باعث ضعف روشهای اسپکتروسکوپی – جرمی می شود . در حقیقت VPO بهترین و مناسب ترین روش برای برآورد جرم مولکولی آسفالتین است .
۱ – ۲ – ماهیت آسفالتین در نفت
همانطور که از شکل زیر پیداست ، آسفالتینها جایگاه ویژه ای را در نفت خام اشغال کرده اند .

http://www.nafttimes.com/articles/wp-content/uploads/2008/02/24.jpg
مشخص نمودن ماهیت آسفالتین در نفت ، هدف مطالعات بسیاری از محققین در چند دهه ی اخیر بوده است . گروهی از محققین معتقدند که آسفالتین به صورت یک ساختار کلوئیدی در نفت وجود دارد که توسط عوامل پایدار کننده به صورت معلق در آمده است . افزودن حلال باعث جدا شدن این عوامل از سطح آسفالتین و در نتیجه بر هم خوردن این پایداری می گردد . این عوامل همان رزینها هستند که به صورت ترکیبات قطبی با وزن مولکولی بین ۲۵۰ تا ۱۰۰۰ گرم بر مول می باشند . این حالت آسفالتین توسط روشهای میکروسکوپی تأیید شده است که در آن آسفالتین همراه با مولکولهای بزرگ زرین ، مایسلهایی را تشکیل می دهد که در نفت به صورت معلق و پراکنده در می آید .
دسته دیگر از مطالعات بر اساس تشکیل مایسلهای آسفالتین در نفت و انجام واکنشهای پلیمریزاسیون به هنگام تشکیل رسوب انجام شده است . آزمایشات تجربی فراوانی برای مشخص نمودن غلظت بحرانی مایسلها انجام گرفته است که عمدتاً برای مخلوط آسفالتین و حلالهایی نظیر تولوئن بوده است . از روشهای اندازه گیری کشش سطحی برای تأیید این وضعیت آسفالتین استفاده شده است .
بسیاری از محققین هم معتقدند که آسفالتین به صورت مولکولی در نفت حل می شود که می تواند دارای ساختمان مشابه و یکسان برای تمام مولکولها باشد تا توزیعی از اندازه و وزن مولکولی داشته باشد . این مولکولها اساساً کروی هستند که تمایل به خوشه ای شدن دارند . حضور آسفالتین در نفت به صورت مولکولی به شدت به حضور سایر اجزای نفت بستگی دارد . از آنجا که حلالیت مولکولی پایه و اساس تعادل ترمودینامیکی است ، نتایج حاصل از مدلهای ترمودینامیکی بر این اساس و بازگشت پذیری فرایند تشکیل رسوب آسفالتین ، ماهیت مولکولی آن را در نفت تأیید کرده است .
برخی از محققین هم معتقدند که مولکولها یا ذرات آسفالتین در نفت می توانند به صورت حلالیت تلفیقی از حلالهای کلوئیدی وجود داشته باشند . نتایج تجربی نشان داده است که رسوب آسفالتین حاصل از دو بخش کلوئیدی و مولکولی است که هریک بطور مجزا عمل می کنند .

[Sara12]

مشکلات رسوب آسفالتین در مراحل مختلف صنعت نفت و بحث راجع به رفع آنها


رسوب آسفالتین در برخی میادین نفتی نقاط مختلف جهان در خلال تولید و فراورش نفت از مسائل بسیار جدی محسوب می گردد . در بعضی از میادین جاههایی وجود داشته است که در آغاز بهره برداری ۳۰۰۰ بشکه در روز دبی تولیدی داشته اند اما ظرف مدت کوتاهی پس از تولید ، جریان نفت در آنها قطع شده است . هزینه تعمیر و رفع اشکال این چاهها از لحاظ اقتصادی بسیار قابل ملاحظه است . اغلب مشاهده شده است که پس از بستن موقت چاهها شده است .
در برخی از موارد نیز رسوب آسفالتین در داخل لوله های مغزی مشکلات متعددی ایجاد نموده است که شستشو یا تراشیدن و تمیز کردن لوله های مغزی را جهت حفظ سطح تولید ایجاب کرده است . در یک حالت دیگر مشکلات ناشی از آسفالتین ، از رسوب آن در خلال تولید اولیه گرفته تا رسوب و انعقاد آن در اثر اسید زنی به چاهها و تزریق انیدرید کربنیک برای ازدیاد برداشت از نفت مشاهده شده است . حتی برای مخازنی که رسوب آسفالتین در خلال تولید طبیعی یا اولیه گزارش نشده بود . این رسوب در حین پروژه های ازدیاد برداشت در لوله های مغزی چاههای تولیدی مشاهده گردیده است .
به عنوان مثال برخی میادین مشخص که با مشکل رسوب آسفالتین مواجه اند را بطور خلاصه معرفی می کنیم .
الف – میدان Prinos – شمال دریای اژه یونان
این میدان نفتی در سال ۱۹۷۴ کشف و در سال ۱۹۸۱ مورد بهره برداری قرار گرفت . جنس سنگ مخزن آن از نوع ماسه سنگ میوسن ، فشار نقطه حباب در حدود ۵۷۳۰ Psig ، دمای آن ۲۶۲ درجه فاز نهایت ، فشار نقطه حباب نفت در حدود ۱۲۵۰ Psig و GOR آن در حدود ۸۵۰ scf/BBL گزارش شده است . نفت این میدان دارای درصد بالایی از H2S ( در حدود ۴۰ درصد ) است . از اولین روزهای بهره برداری از این مخزن مسئله رسوب مواد آسفالتینی در بخشهای مختلف از قبیل خطوط لوله ، تفکیک گرها و پمپها مشاهده گردید و ایجاد مشکل نمود . محتوای آسفالتین در این میدان ۴/۵ % بود اما مشکل تشکیل رسوب به اندازه ای شدید بود که می توانست از نظر اقتصادی پروژه را متوقف سازد . انجام عملیاتی مثل کاربرد لوله های دوگانه برای نمونه برداری و تزریق نفت برای چرخش مجدد توسعه تحقیقات آزمایشگاهی و نهایتاً کاربرد گزیلن به عنوان حلال و متوقف کننده تشکیل رسوب آسفالتین مؤثر واقع گشت .
ب – میادین Mata Acema و Boscan ، ونزوئلا
عمق میدان Mata Acema حدود ۳۵۰۵ و دمای مخزن آن ۱۳۵ درجه سانتیگراد بود . جنس سنگ مخزن آن از نوع ماسه سنگ میوسن بوده و ۲۵ % حجمی نفت موجود در مخزن شامل مواد سبک و باقیمانده آنرا C7 تشکیل می داده است . مشکل رسوب آسفالتین در این میدان بسیار شدید بود اما میدان نفتی Boscan که جنس سنگ مخزن آن از نوع ماسه سنگ میوسن نفت آن سنگین و دارای API در حدود ۹ – ۱۲ بوده است و در عمق ۲۵۹۱ متری با دمای ۸۲ درجه سانتیگراد قرار دارد ، با مشکل تولید آسفالتین مواجه نبود . اهمیت این مخزن نفتی در آن است که یکی از بزرگترین میادین تولید نفت سنگین می باشد . بسیار قابل توجه است که محتوای آسفالتین در میدان نفتی Mata Acema بین ۰/۴ تا ۹/۸ درصد وزنی است در حالی که محتوای آسفالتین در میدان نفتی Boscan ، ۱۷/۲ درصد وزنی می باشد . تاکنون مسئله رسوب آسفالتین در آن مشاهده نگردیده است .
ج – میدان Hassi Messaoud ، الجزایر
اعماق چاههای این میدان ۱۱۰۰۰ فوت و از جنس ماسه سنگ میوسن می باشد . فشار مخزن ۶۸۲۵ Psi و فشار نقطه حباب ۲۸۸۰ Psig و میزان GOR در حدود ۱۲۰۰ scf/BBI می باشد . نفت این میدان دارای API حدود ۴۲/۳ و میزان آسفالتین موجود در آن در حدود ۰/۲ درصد وزنی می باشد . نفت حاصل از میدان حاوی ۴۰ درصد وزنی Gasoline بود . از آغاز بهره برداری از این میدان مسئله رسوب آسفالتین در لوله های جریانی چاههای تولیدی مشاهده و باعث ایجاد اشکالات عمده ای در بهره برداری از این مخزن گردید . بطوری که چاه حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد فشار اولیه خود را در ۱۵ تا ۲۰ روز اول تولید از دست داده و به این ترتیب کاهش قابل توجهی در تولید به وجود آمد . روش بکار برده شده برای تمیز سازی لوله های جریانی از آسفالتینها ، استفاده از حلالهای مناسب بوده است . بطوریکه در طی سال ۱۹۶۱ – ۱۹۶۲ در حدود ۴۰۰ بار تمیز سازی خطوط لوله جریانی گزارش شده است . در حالی که مشاهده گردید رسوب آسفالتین پس از رسیدن فشار به زیر نقطه حباب تشکیل نمی شود و رسوبات قبلی مجدداً در نفت حل می شود . همچنین اگر بتوان یک شوک مکانیکی در عمق کافی بوجود آورد جریان دو فلزی با حداقل رسوب آسفالتین بوجود می آید که نیازی به شستن لوله ها ندارد . این عمل در پنج چاه مختلف در این میدان انجام شد . به این ترتیب اعمال شوک و کاهش فشار ستونک سر چاه منجر به افزایش تولید گشت .
د – میدان Ventura Avenue ، کالیفرنیا
رسوب آسفالتین در میدان نفتی Ventura Avenue در تولید اولیه ، ثانویه و کاربرد روشهای ازدیاد برداشت مشاهده گردید . این مخزن در عمق ۲۵۹۰ متری قرار دارد . فشار مخزن این میدان حدوداً ۸۵۰۰ Psig و دمای آن در حدود ۲۱۲ تا ۳۵۰ درجه فارنهایت بوده است . فشار نقطه حباب در حدود ۴۵۰۰ Psig گزارش شده است . در این مخزن جهت جلوگیری و کاهش میزان رسوب آسفالتین از بازگردانی نفت استفاده شده است که در این میدان نفتی پس از کاهش فشار مخزن به فشار نقطه حباب از میزان رسوب این مواد کاسته شده است . در آغاز عملیات چرخش مجدد نفت با هدف کاهش رسوب آسفالتین به کار رفت . در این مرحله ، عملیات با حلال ( عموماً آروماتیکها ) موفق نبود . مشکل این میدان نفتی پس از رسیدن فشار به فشار پایینتر از نقطه حباب ، کاملاً از بین رفت و چاههای آن بدون داشتن مشکل ، تولید کردند . بهر حال حفر چاههای زیاد در ابتدای برداشت از این میدان مسائل اقتصادی فراوان به این پروژه تحمیل کرد . همچنین آزمایش تطابق سیالات تزریقی EOR و تخریب چاه با سیال مخزن ، بخصوص در نفتهای آسفالتینی تأیید شده است .
از آنجاییکه سیلاب زنی امتزاجی دارای پتانسیل بازیابی نفت بیشتری نسبت به روشهای معمول تزریق آب می باشد ، در ایران به دلیل دارا بودن بیش از ۱۳ درصد کل مخازن گاز دنیا اکثراً به منظور ازدیاد برداشت از روش تزریق گاز طبیعی استفاده می شود . به عنوان مثال می توان به واحدهای تزریق گاز در منطقه جایزان ، تزریق گاز خروجی کارخانه NGL 1000 آغاجاری و تزریق گاز پازنان توسط کارخانه NGL 900 گچساران جهت تحریک میادین نفتی اشاره کرد . نفت با جذب گاز به مانند هیدروکربنی مایع با کشش سطحی پایین عمل می کند که با رزین ها قابل امتزاج است . بدین ترتیب اجسام حافظ ( رزین ها ) از آسفالتینها جدا شده و آسفالتینها پس از انعقاد بعنوان یک فاز سنگین رسوب می کنند . گاز به عنوان حلال تشکیل دهنده رسوب ، عامل بر هم زننده تعادل ترمودینامیکی شناخته می شود .
در پاره ای از میادین ، پارامترهای مؤثر دیگر در تشکیل رسوب آسفالتین مانند دما ، فشار و . . . می تواند عامل جابجایی تعادل ترمودینامیکی و مسبب تشکیل رس.ب آسفالتین شناخته شوند .
احتمال بسته شدن منافذ و کم شدن یا از بین رفتن نفوذ پذیری سیال از درون بستر متخلخل سنگ در اثر به وجود آمدن رسوب یاد شده باعث می شود که به پروژه های ازدیاد برداشت با دید احتیاط نظر شده و به عوارض جانبی در کنار اثرات مثبت آنها در بالا بردن میزان نفت قابل برداشت نیز توجه شود .
لازم بود برای رفع مشکلات ناشی از رسوب آسفالتین که سبب انسداد مخازن نفتی ، کاهش تراوایی ، هزینه های عملیاتی و از دست دادن منابع نفی می شود ، کارهای تحقیقاتی و مطالعاتی انجام گیرد . در کارهای تحقیقاتی و مطالعاتی که تاکنون انجام شده ، اغلب سیستمهای ناپیوسته و فاقد و محیط متخلخل مدنظر بوده که اصولاً هدفشان پاسخ به این سؤال می باشد که چه وقت و چه مقدار رسوب تحت شرایط مشخص تشکیل خواهد شد . لذا مدلهای ترمودینامیکی را به کار گرفتند که فقط قادرند رفتار سیستم را به هنگام تعادل پیش بینی کنند و از ارائه رفتار سیستم نسبت به زمان عاجزند .
عدم توجه به سرعت سیال و بستر متخلخل سنگ مخزن ، یکی از جمله عواملی بود که سبب می شد تا معمای بسته شدن اطراف دهانه چاه بدون جواب بماند . در کار حاضر ملاحظه خواهید نمود که این معضل صرفاً در محدوده مکانیک سیالات ، طبیعت رسوب آسفالتین و ساختار محیط متخلخل بوده و تنها کاری که در اینجا از مدلهای ترمودینامیکی پیشنهاد شده بر می آید ، این است که مشخص می نماید که در شرایط موجود رسوبی تشکیل می شود یا خیر و اگر می شود میزان آن چقدر است ؟
مدلهای ترمودینامیکی پیشنهاد شده از طرف شرکت شل و پروفسور منصوری از دانشگاه ایلینوی آمریکا راحت به این سؤال پاسخ می دهند که « تحت چه شرایط ترمودینامیکی رسوب آسفالتین تشکیل می شود ؟ » ولی قادر نیستند با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوب ، پیش بینی کنند حرکت نفت در سازند چگونه بوده و تأثیر آن در بازیافت نهایی چه خواهد بود .
از نظر مهندسی مخزن ، مهم خطر آفرینی رسوب آسفالتین از نقطه نظر تشکیل و میزان آن نیست بلکه مهم اینست که رسوبات ایجاد شده به شکلی ، از محیط متخلخل تخلیه شده و باعث بسته شدن منافذ سنگ مخزن نگردند . چنانچه بوجود آمدن و عبور ذرات ایجاد شده در محیط متخلخل طوری باشد که سیستم متخلخل مخزن مواجه با کاهش تراوایی نسبت به زمان نگردد ، نگرانی که از ناحیه رسوب آسفالتین متوجه مخزن می باشد ، بدون پایه خواهد بود . لذا در کار حاضر از این زاویه به مسئله نگریسته شده و با استفاده از یک دستگاه نیمه صنعتی آزمایشگاهی بطور تجربی در محیط متخلخل ، آن هم بطور پیوسته ، حرکت نفت در سازند و تأثیر آن در بازیافت نهاییی با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوبی بررسی می شود .
بنابراین در کار حاضر روند کار بدین قرار است که پس از موفقیت در طراحی ، نصب و کارآیی سیستم در فشارهای مختلف ، میزان تراوایی بستر متخلخل در شدت جریانهای مختلف بر حسب زمان طبق قانون دادرسی محاسبه می شود . سپس مدلی بسیار جالب که دو تئوری « اضافه بر سطح » و « به دام افتادن مکانیکی » را همزمان به کار می برد ، ارائه می گردد که در نهایت به کمک این مدل ، سیستم توسط یک برنامه قابل انعطاف رایانه ای شبیه سازی می گردد . در ضمن نتایج آزمایشها با پیش بینی های مدل مقایسه و مورد بحث واقع می شوند . تئوری « اضافه بر سطح » ، پدیده جذب سطحی آسفالتین و تئوری « به دام افتادن مکانیکی » ، پدیده های نشست ، کنده شدن ، گلوله برفی و پل زدن را در بستر متخلخل توجیه می کنند .
در این مدل از پدیده های طبیعی و تکنیکهای کلاسیک برای محاسبه پارامترهای مورد نیاز استفاده شده است . این روش در حال حاضر تنها ابزار موجود در بررسی عملکرد و رفتار حرکت نفت در سازند ، با توجه به مقدار و طبیعت ذرات رسوب می باشد که قادر است تأثیر این مقدار رسوب را در بازیافت نهایی پیش بینی کند .
محققینی چون پروفسور منصوری ، رسام دانا ، نیک آذر و غیره با ارائه مدلهای ترمودینامیکی قصد دارند ضمن شناخت پارامترهای مؤثر در تشکیل رسوب ، میزان آن را در مخازن نفتی و تجهیزات فرایندی پیش بینی کنند لیکن در اینجا سعی می شود که با تنظیم شدت جریان ، رسوبات ایجاد شده از سیستم تخلیه شوند تا سبب کاهش تراوایی یا از دست دادن آن و هزینه های عملیاتی نظیر اسید زنی ، پاکسازی و غیره نشوند .
در کار حاضر ضمن پی بردن به راز بسیاری از مجهولات در زمینه طبیعت رسوب آسفالتین ، محیطهای متخلخل و مخازنی که با مشکل رسوب مواجه اند ، پس از شناخت دقیق مکانیسم تراوایی و پارامترهای مؤثر بر آن ، راه حلهای مناسبی برای کاهش نشست یا افزایش تراوایی مانند انتخاب سیال مناسب جهت ازریق ، تنظیم شدت جریان با تنظیم فشار چاه ، تنظیم فشار تزریقی ، تعبیه سوراخهای مناسب در لوله های جداری چاه ، استخراج نفت در چند نقطه مخزن و غیره ارائه می شود که باعث کاهش هزینه های عملیاتی و حفظ منابع زیر زمینی برای نسل آینده خواهد شد .

[Sara12]

کنترل رسوبات آسفالتین در چاههای نفتی


رفع رسوبات آسفالتین در سازندهای تولید کننده نفت و سیستمهای تولیدی طی سالها یکی از مشکلات اصلی در صنعت نفت بوده است . انتخاب عاملهای کنترل کننده شیمیایی در گذشته به بررسی انحلال توده ای آسفالتین در نمونه های بازیافت شده از سیستمهای تولیدی محدود شده بود . اخیراً روش مورد قبول برای حل این مشکلات استفاده از حلالهای آروماتیکی نظیرگزیلن ، تولوئن و غیره می باشد . این روش به استفاده از مقادیر زیاد این حلالها نیاز دارد . همچنین این روش به تعداد دفعات زیاد باید انجام شود . این مقاله نتایج آزمایشات بر روی میدانهای نفتی و کاربرد مواد شیمیایی کنترل کننده آسفالتین و استفاده از تستهای آزمایشگاهی برای از بین بردن رسوبات آسفالتین و استفاده از مواد شیمیایی بازدارنده رسوبات آسفالتین را شرح می دهد .
آزمایشات اولیه قدرت پراکنده سازی ، با آزمایش پخش کردن آسفالتین در هگزان آغاز شده است . برخی مواد شیمیایی که نتایج امیدوار کننده ای در انحلال و پراش آسفالتینها در محیطهای نامحلول حاوی هگزان ارائه کرده اند ، برای استفاده در میدانهای نفتی یا برای تست اضافی در آزمایش رفع رسوبات جاری سنگ انتخاب شده اند .
دستگاه آزمایش جریان درون نمونه ( core flow test apparatus ) روشی را برای آشنا شدن با تشکیل رسوب آسفالتین و مطالعه در رابطه با رفع آن با استفاده از عاملهای شیمیایی ارائه کرده است . استفاده از نمونه های سنگ و آسفالتینهای بدست آمده از منابع تولیدی ، این فرصت را به ما می دهد که بهترین مواد شیمیایی رفع کننده رسوبات آسفالتین را انتخاب کنیم .
۲ – ۲ – مقدمه
آسفالتینها ترکیبات پیچیده ناجور اتم و درشت حلقه ای شامل کربن ، هیدروژن ، سولفور و اکسیژن هستند . آنها در طبیعت به صورت درشت بوده و به شدت آروماتیکی هستند و در نفتهای خام به صورت مایسلهای به هم چسبیده یافت می شوند . رزینها و مالتینها که پیشنیازهای مولکولی آسفالتینها هستند ، ذرات آسفالتین منتشر شده را به هم می چسبانند . در حالی که آسفالتینها توسط سرهای قطبی مالتینها و رزینها احاطه شده اند ، دنباله های آلیفاتیکی آنها بطور فزاینده ای در فازهای نفت هیدروکربنها در حال افزایش است . وقتی نیروهای شیمیایی یا مکانیکی به اندازه کافی بزرگ شوند ، این گونه های به هم چسبیده و محکم شکسته می شوند و ذرات آسفالتین برای واکنش با آسفالتین ناپایدار اصلی و تشکیل توده های بزرگ و نهایتاً ته نشینی آماده می شوند .
این عاملهای ناپایدار دارای یک پتانسیل جریانی هستند که این پتانسیل جریانی باعث جریان سیال در محیطهای متخلخل سازند می شوند . این توده های آسفالتین توسط پتانسیلهای الکتریکی ، عاملهای مکانیکی و یا توسط عاملهای خارجی دیگر بوجود آمده اند که این عاملها می توانند اسید یا دیگر محرکها یا سیالهای سخت یا گازهایی که برای کمک کردن به بازیافت استفاده می شوند مانند co2 و دیگر گازهای امتزاجی باشند . این مواد با تغییر PH یا دیگر مشخصات نفت خام می توانند آسفالتینها را ناپایدار کنند .
چون ذرات آسفالتینها قطبی هستند ، ممکن است این ذرات در اثر خاصیتهای القایی در توده های ثانویه ، باردار شوند . همانطور که تجمع ادامه پیدا کرد ، توده های ذرات درشت آسفالتین پیدا خواهند شد . تأثیرات نقطه حباب مهم است ، زیرا این تأثیرات مکانیسم دفع مواد شیمیایی از توده های ناپایدار توده با سرهای آلیفاتیکی رزینها و مالتینها باعث می شود که یک بی تعادلی لحظه ای در ماهیت محیط اطراف ایجاد شود . این عدم تعادل لحظه ای برای دفع رزینها و مالتینها و ایجاد ناپایداری کافی می باشد . فرایندهای مکانیکی با چندمین راه حل این کار را آسان نموده اند ، اما مهمترین این راه حلها جابجایی اولیه از یک نقطه با فشار مشخص به یک نقطه با فشار کمتر می باشد . جریانهای امتزاجی با ایجاد غلظت بیشتر سرهای ناپایدار توده آسفالتین ، مشکل را شدت می بخشند .
۲ – ۳ – تستهای آزمایشگاهی
تستهای آزمایشگاهی ارائه شده برای آشکار کردن طرز عمل مؤثر مواد شیمیایی و انتخاب این مواد جهت استعمال در میدانهای نفتی ، شامل سه گونه تست می باشند . برای انتخاب مواد شیمیایی ای که در درجه اول برای پراکندگی و پخش آسفالتین کاربرد دارند ، از نوع تست انتخاب مواد شیمیایی پراکنده ساز استفاده می شود . هدف این آزمایش تهیه یک محلول خام اولیه حاوی ۵ گرم رسوب حل شده در ۱۰۰ میلیلیتر گزیلن می باشد . سپس ۱۰۰ میلیلیتر هگزان را در تعدادی استوانه مدرج ۱۰۰ میلیلیتری ریخته و مقادیری مشخص از مواد شیمیایی پخش کننده را در هر استوانه اضافه می کنیم . یک میلیلیتر از محلول خام شامل آسفالتین را به هر کدام از استوانه ها اضافه کرده و محتوی آنها را خوب به هم می زنیم . بعد از مدت یک ساعت ، یک نمونه ده میلیلیتری از سطح ۷۰ میلیلیتری برداشته و با ۳۰ میلیلیتر گزیلن مخلوط می کنیم . مقدار نفوذ این مواد شیمیایی تا ۶۴۰ نانومتر محاسبه شده و با نتایج عملکرد دیگر مواد شیمیایی با کمترین مقدار نفوذ برای معلق کردن هرچه بیشتر آسفالتینها در گزیلن مطلوب است .
بیشتر نسخه های آزمایش پراکنده سازی توده های آسفالتین می تواند برای انتخاب حلالها و عاملهای پراکندگی این توده ها مورد استفاده قرار گیرد . در این تست ، یک قرص از رسوب آسفالتین با قرار دادن ۲ گرم آسفالتین تحت فشار pellet press و شکل گیری قرص در فشار بالا ، تشکیل می شود .
در ساخت این قرص تفاوتهای سطح و شکافها در نظر گرفته نمی شود که ممکن است این تفاوتها در قسمتهایی از رسوب آسفالتین مورد استفاده برای آزمایش ، خود را نشان دهند . این فاکتورها ممکن است نتایج این آزمایش را تحت تأثر قرار دهند . ۱۰۰ میلیلیتر هگزان را همراه مواد شیمیایی درخواست شده در یک استوانه ۱۰۰ میلیلیتری رخته و خوب مخلوط می کنیم . قرص آسفالتین ساخته شده را در استوانه قرار داده و اجازه داده می شود تا محتوی استوانه برای یک دوره زمانی راکد باشد . مقدار آسفالتینهای پخش شده در هگزان که به صورت یک قسمت تیره پیداست از روی استوانه مدرج خوانده می شود . مواد شیمیایی که بیشترین مقدار آسفالتینهای پخش شده را در کوتاهترین زمان تهیه کرده اند ، انتخاب می شوند . این آزمایش به انتخاب یک سری مواد شیمیایی کمک می کنند که این مواد می توانند رسوبات آسفالتین را تحت تأثیر قرار داده و باعث پخش شدن آنها شوند . این آزمایش می تواند برای انتخاب یک سری مواد شیمیایی برای آزمایش core flow test نیز استفاده شود .
Core flow test برای انتخاب مناسبترین مواد شیمیایی بدست آمده برای رفع رسوبات آسفالتین از مواد اولیه سازند و کمک به احیای تراوایی نسبی استفاده می شود . این دستگاه شامل یک Hastler core holder ، پمپ گرادیانی کروماتوگرافی مایعات فشار بالا ، طیف سنج فوتوالکتریکی بدون توقف جریان ، ترانس دیوسر فشار و یک سیستم کامپیوتری جهت ثبت داده ها می باشد . برای آزمایشهای مغزه از مغزه field یا مغزه استاندارد Berea استفاده می شود . امروزه آزمایشهای مغزه در دمای اتاق انجام می شود . بعد از استقرار شرایط water wet و تعیین تراوایی مؤثر یک مغزه آسیب ندیده و استفاده از گزیلن به عنوان یک حلال شوینده یا یک فاز پیوسته ، آسیب به مغزه با قرار دادن ۷۵ میلیلیتر فاز پیوسته گزیلن به درون مغزه ، ایجاد می شود که این فاز پیوسته دارای یک درصد پراکندگی آسفالتین می باشد .
پراکندگی آسفالتین با خرد کردن رسوبات آسفالتین و اضافه کردن آنها به گزیلن ایجاد می شود . اگر هیچ رسوبی موجود نباشد نتیجه می گیریم که آسفالتین توسط هگزان در نمونه نفت خام میدان نفتی ته نشین شده است . وقتی دیسپرسیون گزیلن / آسفالتین کاملاً مغزه را پر کرد ، حلال حامل گزیلن سراسر حجم چندمین مغزه را فرا خواهد گرفت تا بدین وسیله یک حد مبنا برای حذف گزیلن از رسوبات آسفالتین پیدا شود . از آنجایی که تعدادی از آسفالتینها تحت شرایط این آزمایش در گزیلن حل نمی شوند ، این حد مبنا بهترین حالتی که گزیلن می تواند رفع شود را برای آسفالتینهای مورد بررسی نشان می دهد و این حد مبنا به عنوان نقطه رفع مطلق گزیلن مشخص می شود . بنابراین نتیجه مواد شیمیایی انتخاب شده برای مقادیر مختلف عملی می باشد .
معمولاً در ابتدا یک pore volume برای تزریق تحت فشار در این راه کارهای شبیه سازی شده ، استفاده شده است . نتیجه این آزمایشات می تواند در شستشوی تحت فشار گزیلن به کار برده شود ، برای اینکه تأثیر مواد شیمیایی در رفع رسوبات داخل یک جریان نفتی مشخص شود . جریان داخل یک مغزه ممکن است به علت استفاده از راهکارهایی که در آنها مواد شیمیایی استفاده می شود ، معکوس شود . این معکوس شدن جریان درون مغزه از سمت تخلیه شده مغزه می باشد . خواسته شده که تزریق تحت فشار به کار رفته در یک چاه در طی یک ترتمان منطقه ای شبیه سازی شود . اگر درخواست شود که مغزه دوباره اشباع و جریان گزیلن دوباره از آن عبور داده شود ، یک مغزه می تواند برای چندین ساعت مورد بررسی و معالجه قرار گیرد .
فشار و نرخ جریان در یک مغزه اندازه گیری شده و در سیستم جمع آورنده داده ها ، ذخیره شده است . عبور سیال خروجی از مغزه به میزان ۴۳۰ نانومتر توسط دستگاه طیف سنج فوتو الکتریکی بدون توقف جریان اندازه گیری شده است . با رسم میزان عبور سیال خروجی از مغزه بر حسب غلظت تعیین شده با رقیق شدگی استاندارد آسفالتین در دیسپرسیون گزیلن برای داده های قرائت شده از سیال خروجی و مقایسه آنها با قانون بیر ، میزان آسفالتینهایی که رسوب شده اند ، رفع شده اند و در نمونه باقی مانده اند مشخص می شود .
توده آسفالتین بعد از هربار راندن رسوبات ، دوباره وارد مغزه می شود . جریان گزیلن دوباره مستقر می شود و تأثیر دیگر مواد شیمیایی بر روی مغزه بررسی می شود . تراوایی مؤثر با اندازه گیریهای جریان و فشار بدست آمده توسط این تست ، محاسبه می گردد . وقتی که تراوایی مؤثر نسبت به میزان رسوبات آسفالتین جدا شده رسم شود ، بهترین ماده شیمیایی برای درمان مخازن بدست می آید . برای نمونه نمودار رسم شده در شکل ۲ ، تراوایی اولیه بر اثر استفاده از گزیلن را ارائه می دهد . تراوایی به خاطر رسوبات آسفالتین نمونه ، کاهش می یابد و بهترین تراوایی بدست آمده تنها از بیرون راندن گزیلن و میزان جداسازی و رفع آسفالتین و اصلاح نتایج تراوایی بوسیله هر ماده شیمیایی تست شده ، ارائه می گردد .
در بسیاری از معالجات ( رفع رسوبات آسفالتین ) ، افزودن یک حلال متقابل تا حدود زیادی تراوایی نسبی را بهبود خواهد بخشید . هر چند ، افزایش ظرفیت حلال متقابل در خیلی موارد می تواند میزان جداسازی آسفالتین را کاهش دهد . حلال متقابل در اثر تماس مؤثر با رسوبات ، می تواند سبب water wetting ذرات آسفالتین شود ، ذرات آسفالتینی که در حلال قابل حل نفت ، مشکل زا می باشند .
گزیلن استفاده شده در core flow test به عنوان یک فاز حامل پیوسته ، برخی از رسوبات آسفالتینی خود را رفع کرده است . برای انجام آزمایشهای سخت در خلال آزمایش مواد شیمیایی ، هگزان می تواند به عنوان یک فاز حامل استفاده شود . هگزان هیچ رسوبی را رفع نخواهد کرد ، و سبب خواهد شد که رسوبات به صورت ته نشین شده باقی بمانند . نتایج آزمایش نشان می دهد که مواد شیمیایی انتخاب شده رفع رسوبات آسفالتین را کند خواهد کرد و تراوایی نسبی افزایش می یابد ، حتی وقتی هگزان به عنوان سیال حامل استفاده شده است .
۲ – ۴ – روشهای به کار رفته در میدان نفتی برای رفع آسفالتینها
وقتی تولید چاه در اثر رسوبات آسفالتین کاهش می یابد ، رایجترین کار اجرای یک درمان با پاکسازی آسفالتینها با استفاده از یک حلال دارای ظرفیت آروماتیکی بالا می باشد . برای نتیجه بخش بودن کار ، حلال مورد استفاده باید قادر باشد که آسفالتین را در خود حل کرده و آنها را درسراسر محلول سیستم تولیدی نگه دارد . اگر آسفالتینها در محلول نگه داشته نشوند ، آنگاه رسوب کردن در هر جایی که فاکتورهای ضعیف کننده آزمایش شده اند ، ممکن است اتفاق بیفتد .
هرگاه رسوب آسفالتین اتفاق می افتد ، در ترمهای زمان تکمیل کار ، تولید به تأخیر افتاده و جایگزینی پمپها ، ممکن است خیلی زیان وارد شود ، به همان میزان نیز رفع علاج بخش آسفالتین و یا درمان توسط شبیه سازی پرهزینه می باشد . بنابراین حداکثر استفاده از برنامه درمان با مواد شیمیایی ، برای کاهش تکرار کارها در هر چاه مشکل دار ، مهم است .
انتخاب مواد شیمیایی درمانی مناسب به محل اتفاق افتادن مشکل ، علت به وجود آمدن مشکل و اینکه این مواد چه کاربردی داشته باشند ، بستگی دارد . اضافه بر آن ، تستهای آزمایشگاهی مورد استفاده برای دستیابی به انتخاب مواد شیمیایی مطلوب ، به میزان مشکل موجود و روال استعمال مواد شیمیایی ترجیح داده شده بستگی خواهد داشت . برای نمونه روش کاربردی در میدان شامل تمیزسازی چاه و سازند ، تحت فشار قراردادن سازند ، یا تزریق پیوسته برای جلوگیری یا به تأخیر انداختن بیشتر رسوب گذاری ، می باشد .
نتایج مواد شیمیایی انتخاب شده در درمان میدان نفتی در مناطقی که مشکلات رسوبات آسفالتین سبب مشکلاتی در عملیات بهره برداری شده است ، کاربردی تر نشان داده شده است . این موضوع مخصوصاً مهم است که تولید در عملیات بهره برداری به صورت یک جریان امتزاجی یا وارد شدن فاکتورهای ناپایداری آسفالتین کاهش یافته بود . رسوبات آسفالتین در جریانهای امتزاجی که توسط پمپهای الکتریکی فرو رونده بوجود آمده اند ، یک محل سخت ویژه ای را در نتیجه ناپایداری بوسیله حلالهای تغییر یافته ، یک برش مکانیکی حداکثر ، و افت فشار در پمپ را باعث می شوند . کاربرد نتایج بحث شده در اینجا ، در انواع عملیتهای بهره برداری موفقیت آمیز بوده است .
۲ – ۵ – معالجات انجام شده برای چند میدان مشکل دار
۲ – ۵ – ۱ – نمونه ۱ )
یک چاه جریانی در منطقه جنوب شرقی مکزیک در عمق ۱۹۶۰۰ فوتی ، به این مشکل ( رسوبات آسفالتین ) دچار شده بود . و این چاه در عمق ۱۹۰۲۹ فوتی تکمیل شده بود . دمای ته چاه این چاه در حالت بسته بود . مشخص شده بود که رسوبات آسفالتین در لوله ها به خاطر کمتر شدن تولید ، مشکل زا بود . معالجات اولیه در درجه اول شامل استفاده از گزیلن و دیگر افزودنی ها بود . معالجات در دوره های زمانی مختلف انجام گرفته و معمولاً شش ماه طول کشیده است . وقتی که معالجات شروع شد ، چاه با دبی ۴۳۶ بشکه نفت در روز تولید می کرد ولی بعد از چند بار معالجه ، تولید چاه به ۴۷۰۰ بشکه نفت در روز رسید .
مطالعات درباره عامل پخش کننده و تست core flow در آزمایشگاهی که نمونه های نفت خام و رسوبات درون لوله ها را مورد استفاده قرار می دهد ، نشان می دهد که استفاده از ماده شیمیایی شماره ۱ ( product ) رسوبات آسفالتین را از درون لوله ها حذف می کند و ماده شیمیایی شماره ۳ ( product 3 ) آسیب سازند را برطرف نموده و تراوایی را به حالت اول بر می گرداند .
آسفالتینهای درون لوله ها پاکسازی شد . با رفع همه آسیبها ، سازند معالجه د و کارهایی صورت گرفت تا رسوب گذاری در آینده کاهش پیدا کند . با انجام این کارها معالجه چاه موفقیت آمیز بود . لوله های مارپیچ شده که برای اضافه کردن دیزل برای سوخت چاه استفاده می شود ، تا محل شعله کشیده شده است . وقتی لوله های مارپیچ شده به محدوده آسفالتینها در ۱۵۷۴۸ فوتی رسیدند ، مخلوطی شامل ۹۰ درصد گزیلن و ۱۰ درصد ماده شیمیایی ( حدود ۲۷۵ بشکه ) شماره ۱ توسط یک سوخت پاش فشار بالا به سمت انتهای لوله های مارپیچ ، پمپ می شود .
با رفع رسوبات آسفالتین درون لوله ها با یک بار گذشتن مخلوط از درون این لوله ها ، معالجه موفقیت آمیز خواهد بود . بعد از محدوده لوله های مارپیچ که از رسوبات آسفالتین رفع شده اند ، سازند با استفاده از لوله های مارپیچ ، تحت فشار ۱۱۰۰ بشکه از یک سیال متقابل که به دنبال آن ۱۱۰۰ بشکه از ماده شیمیایی شماره ۳ ( product 3 ) که به صورت مخلوط ۱۰ درصد در گزیلن قرار دارد ، معالجه می گردد . نیتروژن برای تحت فشار قرار دادن سیالات درون سازند برای یک فاصله شعاعی ۸ فوتی از دهانه چاه مورد استفاده قرار می گیرد . در این حالت چاه بسته خواهد بود و برای نفوذ حلالهای تزریقی به مدت چهار ساعت فرصت داده می شود .
بعد از چهار ساعت ، چاه دوباره شروع به تولید خواهد کرد و دبی تولیدی اینبار به ۴۸۰۰ بشکه نفت در روز رسید . بررسی های دوره ای روی ۲۱ ماه آینده نشان داده است که تولید به تدریج به ۳۵۰۰ بشکه نفت در روز افت خواهد کرد .
چاه دوم در منطقه ای مشابه در جنوب شرقی مکزیک ، با عمق ۱۷۰۰۰ فوت و منطقه بهره برداری ۵۰ فوتی ، در فاصله زمانی مشخصی توسط آسفالتینها بر روی ستونک سر چاه کاملاً بسته شده بود . استفاده از عاملهای پخش کننده و core flow test در تستهای آزمایشگاهی نشان می دهد که مواد شیمیایی مشابه استفاده شده برای چاه قبلی می تواند برای رفع مشکل این چاه نیز استفاده شود . از آنجایی که لوله ها کاملاً بسته شده بودند ، لوله های مارپیچ شده نمی توانست برای معالجه چاه مورد استفاده قرار گیرد . یک کامیون نفت داغ به چاه متصل می باشد و مخلوط گزیلن و ۱۰ درصد ماده شیمیایی شماره ۱ ( product 1 ) به صورتی مواج از بالای ستونک سر چاه به داخل فرستاده می شود . بعد از چندین ساعت آسفالتینها تا عمق ۱۱۵۰۰ فوتی رفع شدند و معالجه چاه با نفوذ این مواد به داخل برای مدت ۲۴ ساعت ادامه داشت .
چاه دوباره شروع به تولید کرد و تولید نفت از صفر به ۳۴۰۰ بشکه در روز رسید . تولید این چاه پس از ۲۱ ماه به ۲۹۰۰ بشکه در روز کاهش یافته بود . چاه سوم در منطقه ای مشابه در جنوب شرقی مکزیک با عمق مشابه چاه دوم ، مورد بحث می باشد . در این مورد نیز رسوبات آسفالتین در محدوده لوله ها باعث شده بود که تولید از ۲۶۰۰ بشکه در روز به ۲۸۰ بشکه در روز برسد . تستهای آزمایشگاهی بر روی رسوبات بدست آمده از این چاه نشان داد که معالجه ای شبیه آنچه در چاه قبلی انجام شد می تواند در این مورد نیز مؤثر واقع شود . به همان صورتی که برای چاه اول جهت رفع رسوبات از لوله ها و برگشت تراوایی به حالت اولیه شرح داده شد ، این چاه نیز معالجه شد .
بعد از معالجه ، تولید این چاه به ۱۴۰۰ بشکه در روز رسید ، این نرخ بعد از یک سال تولید متناوب نهایتاً به ۱۳۰۰ بشکه در روز رسید .
۲ – ۵ – ۲ – نمونه ۲ )
چاهی در لویی زیانای جنوبی نشان داد که کاهشی سریع در تولید از ۴۰۶ بشکه نفت در روز به ۵۳ بشکه نفت در روز ، مشاهده می شود . معالجات با گزیلن تولید را دوباره برای یک دوره زمانی کوتاه به ۱۰۱ بشکه در روز رساند ، با توجه به اینکه این نرخ به صورت پیوسته به ۶۶ بشکه در روز کاهش یافت . تست آزمایشگاهی ای که در آن از آزمایش عامل پخش کننده استفاده شده است نشان داده است که ماده شیمیایی شماره ۲ ( product 2 ) می تواند معالجه مناسبی را ارائه دهد . معالجه با استفاده از ۴۴۰ گالن از ماده شیمیایی شماره ۲ ( product 2 ) همراه ۴۴۰ گالن از یک حلال متقابل بر روی چاه صورت گرفت . لوله های مارپیچ شده واحد نیز ، برای این مورد استفاده قرار گرفت که معالجه در محل مورد نظر در بالای perforation صورت گیرد و نیتروژن مورد نیاز نیز جابجا شود . چاه در شب قبل بسته شده بود . تولید اولیه پس از اینکه چاه دوباره باز شده بود به ۱۵۲ بشکه در روز افزایش یافت . نرخ تولید چاه در ۹۱ بشکه نفت در روز برای پنج ماه ثابت ماند .
۲ – ۵ – ۳ – نمونه ۳ )
جریان CO2 در Permian Basin area نتیجه مسدود شدن پارافین و آسفالتین در محدوده نزدیک چاه و لوله های چاههای جریانی می باشد . رسوب از چاهها شامل مقدار تقریباً برابری از هر دو مورد پارافین و آسفالتین می باشد . معالجات سنتی که در آن از نفت داغ ، اسید یا آب داغ استفاده می شود نیز برای بعضی مواقع به کار برده می شود . تأثیر این گونه معالجات کمتر شده است به گونه ای که منجر به نرخهای تولید خاصی ، درست ۶ بشکه در روز می شد . آزمایشات انجام شده ماده شیمیایی شماره ۳ ( product 3 ) را برای استفاده مناسب دانست .
بدنبال این معالجات تولید چاه به نرخ تولید قبل از رسوب ، در حدود ۸۳ بشکه در روز برگشت . این معالجه برای حدود شش هفته ، به صورت مداوم ادامه داشت . هزینه معالجه شیمیایی کمتر از ۷۰۰۰ $ بود ، مقایسه شود با هزینه معالجه اسیدی که ۲۰۰۰۰ $ هزینه در برداشت . با توجه به اینکه این ۷۰۰۰ $ در کمتر از یک هفته برگشت داده می شود .
۲ – ۶ – نتایج
استفاده از تست های آزمایشگاهی طراحی شده خاص ، برای انتخاب معالجات رفع آسفالتین می تواند هزینه محلولهای مؤثر برای کنترل مسائل ناشی از حضور آسفالتین که سر راه تولید قرار دارند را پیش بینی کند . این محلولها شامل مواد شیمیایی انتخاب شده مناسب هستند و کاربرد مواد شیمیایی انتخاب شده به صورتی شایسته طراحی شده است .

[Sara12]

تقویت لوله های خورده شده گاز با مواد كامپوزی تامین انرژِی به عنوان نیرو محركه صنعت در تكنولوژِی رو به گسترش دنیای جدید حیاتی به نظر می رسد. استفاده از سوخت های فسیلی با وجود استفاده رو به گسترش منابع انرژی خورشیدی و هسته ای نقش اساسی در این میان ایفا می كند. در بین سوخت های فسیلی سهم گاز طبیعی غیر قابل انكار است. امروزه با وجود استفاده از گاز طبیعی به صورت گاز طبیعی مایع و گاز طبیعی فشرده، در بسیاری از موارد در صنعت و زندگی روزمره از گاز طبیعی در فاز گازی استفاده می شود.

http://ircomas.org/upload/Corrosion%281%29.jpg



در بیشتر كشورها برای انتقال مطمئن و مداوم و ارزان گاز طبیعی از لوله های سراسری انتقال با جنس آلیاژ فولادی استفاده می شود. ابعاد و فشار كاری و شرایط طراحی در استانداردها پیش بینی شده است. با توجه به وظیفه خطوط، لوله های فولادی در تماس با محیط قرار می گیرند. شرایط مختلف محطی روی جداره فلزی این لوله ها اثرات متفاوتی می گذارد كه با وجود اعمال پوشش و استفاده از حفاظت كاتودیك باز هم به مرور زمان این صدمات باعث كاهش ضخامت جداره لوله می شوند تا جایی كه این امر منجر به كاهش ضخامت جداره از مقدار مطمئن و استاندارد خود می شوند. علل ایجاد این صدمات و خرابی ها زیاد است. با توجه به یك آمار ارائه شده، خرابی در سیستم لوله های انتقال را می توان به صورت زیر دسته بندی نمود.
• خرابی به دلیل نیروهای خارجی (43درصد) كه تقریباً یك سوم انواع خرابی ها را تشكیل می دهد كه به دلیل برخورد تجهیزات (30درصد) و اتفاقات طبیعی (10درصد) است.
• خرابی ناشی از خوردگی (23درصد)
• خرابی تجهیزات و اشتباهات كاری (15درصد)
• خرابی در جوش و مواد مورد استفاده (9درصد)
• مشكلات دیگر (10درصد)
با توجه به صدمات و زیان های جبران ناپذیر كه ممكن است از طریق نشت گاز طبیعی و یا ایجاد اشكال بر سر راه انتقال مطمئن گاز طبیعی و دیگر مایعات خطرناك وجود دارد، در استانداردهای مربوطه تمام شرایط پیش بینی شده و برای برطرف نمودن آن و جلوگیری از ایجاد هرگونه مشكل راه حلی ارائه شده است. براساس استاندارد 1984- 31.8 ASME / ANSI و استاندارد مورد استفاده در آمریكا (a) 19.713 CFR 49 تشخیص خرابی و نحوه تعویض به صورت زیر است:
الف: در صورت امكان خط لوله را از سرویس خارج نموده و قسمت خورده شده را با لوله ای كه از نظر استحكام برابر یا بیشتر از طراحی خط لوله باشد تعویض نمائید.
ب: در صورتی كه خط لوله را نتوان از سرویس خارج نمود به وسیله جوش دادن یك غلاف كامل محیطی آنرا تعمیر كنید، در غیر اینصورت وصله ای مطابق با استاندارد انتخاب نمائید و یا قسمت خورده شده را با فلز جوشی پر كنید. تمام راه های مطرح شده وقت گیر، پر هزینه و مستلزم استفاده از تجهیزات مخصوص كارگر ماهر و جوشكاری است، مسائل ذكر شده تعمیرات خطوط لوله را كاری سخت و پرهزینه و به دلیل وجود قسمت جوشكاری خطرناك كرده است. مرحله جوشكاری اولاً به دلیل نیاز به كارگران ماهر و تجهیزات مخصوص یك مرحله وقت گیر و پر هزینه است و ثانیاً در صورت وجود نشتی خطر انفجار را در پی دارد و ثالثاً با ایجاد منطقه داغ موضعی خطر شكستگی و ترك ترد لوله را افزایش می دهد.
همچنین ارائه چند راه محدود در تعمیرات و ملزم ساختن اپراتور به استفاده از آنها باعث گیج شدن اپراتور در موقعیت های متفاوت پیش آمده می شود و این مسئله ناشی از انعطاف ناپذیر بودن قوانین موجود است.
شاید مشكل به ان دلیل باشد كه تمام این استانداردها بر اساس دانش 30 سال پیش نوشته شده اند. این دست مشكلات در ویرایش 1968 از استاندارد ASME B31.8 for Gas Pipeline، ویرایش 1960 از استاندارد ASME B31.8 for Liquid Line ویرایش 1969 NACE RD 01-69 Standards for Corrosion از استاندارد آمده است.
بعضی از استانداردهای ایمنی OPS كه در مورد لوله های پوسیده و خراب قانون گذاری كرده اند، فاقد انعطاف پذیری كامل بودند. اگر یك لوله دارای یك خوردگی عمومی وسیع كه ضخامت دیواره را از ضخامت قانونی آن كمتر كرده باشد، بود. لوله پوسیده باید كاملاً تعویض می شد و یا اینكه فشار كاری آن كم می شد. علاوه بر مسئله خوردگی، گسترش وسعت شهرها مشكلات عمده ای را برای خطوط لوله كه در حومه شهر كار گذاشته شده اند، به دنبال دارد.
بنابر استانداردهای موجود (API) با توجه به تراكم جمیعت و موقعیت قرارگیری خطوط انتقال، طبقه بندی خاصی جهت تعیین ضخامت جداره لوله علاوه بر فشار كاری لوله به تراكم جمیعت اطراف آن نیز بستگی دارد. این طبقه بندی متضمن رعایت ضرایب طراحی مناسب در هر محیط كاری است.
در استاندارد API این شرایط با تغییر ضرایب دخیل در تعیین ضخامت دیواره و فشار كاری اعمال می شوند. از آنجا كه خطوط انتقال در ایران قدمت طولانی دارند (در بعضی از خطوط به 30 سال می رسد)،خطوط كار گذاشته شده با توجه به طراحی اولیه در طبقه خاصی قرار گرفته اند ولی امروزه به دلیل گسترش شهرها ممكن است لوله ای كه در تراكم پایین جمیعت واقع شده بود و از ضرایب طراحی پایین تری تبعیت می كرد، در تراكم بالاتری و متعاقب آن در ضریب طراحی بالاتری صدق كند. راه حلی كه با توجه به استانداردهای موجود ارائه می شود، جایگزینی لوله از طبقه مناسب در آن طولی از خط لوله است كه شرایط كاری آن تغییر كرده است. این كار شامل مراحل سختی شامل كارگذاری خط لوله موقت، بعد قطع گاز در لوله مورد نظر، تعویض و جایگزینی لوله مناسب و سپس برقراری حالت عادی در خطوط انتقال است. از آن جا كه خطوط انتقال تعویض شده ممكن است سالم باشند و هیچ گونه مشكل خوردگی و خرابی های دیگر نداشته باشند، این نوع تعویض، مشكلات بیشتر و هزینه های مضاعف را ایجاد خواهد كرد.
با توجه به مطالب و مشكلات مطرح شده در بالا لزوم استفاده از یك روش ایمن تر، راحت تر، ارزان تر و قابل انعطاف تر با توجه به گستردگی خطوط انتقال به اثبات می رسد. در جهت حل این مشكل، در سال 1987، موسسه تحقیقاتی گاز (GRI) در آمریكا، گروهی متشكل از محققان، دانشمندان، مهندسان و متخصصان خطوط انتقال را برای ابداع یك روش جایگزین تعمیر كه در آن نیاز به بریدن و جابجایی و غلاف فلزی و جوشكاری نباشد، تشكیل داده و شرایط ذیل را برای یك روش تعمیر جدید ضروری دانست.
شرایط تعین شده جهت این تعمیر جدید به صورت زیر بود:
• ایمن باشد.
• قابل نفوذ نباشد.
• قابل اجرا برای خطوط لوله در حال كار باشد.
• دائمی باشد.
• ارزان قیمت باشد.
• رفتار آن قابل پیش بینی باشد.
• قابل اجرا در تمام مناطق باشد.
• برای تمام ضخامتها و اندازه های لوله قابل اجرا باشد.
• ضرایب اطمینان لوله را ارضا كند.
• قابل تخمین توسط مهندسان سر خط باشد.
• مقاومت اولیه لوله را تامین كند.
در امتداد انجام این فعالیت های تحقیقاتی لازم بود كه در استانداردهای موجود نیز بازنگری به عمل آید و اقدامات جهت انعطاف پذیری قوانین در جهت استفاده از روش های جدید جایگزین صورت گرفته و علاوه بر آن متضمن تامین شرایط ایمنی لوله ها هم باشد. قبل از این تغییرات، استانداردها روش های تعمیر را به طور كامل توضیح داده بود. در نتیجه اپراتور مجبور بود كه از روش های مرسوم در تمام موقعیت ها استفاده كند و این باعث گیج شدن اپراتور در شرایط متفاوت می شد.
در استاندارد جدید قابلیت انعطاف پذیری در نظر گرفته شده است تا اپراتور با توجه به موقعیت های مختلف از روش های جایگزین مطمئن دیگری در تعمیرات استفاده كند. با توجه به این قانون، در تعمیر لوله ها می توان از روش هایی كه با توجه به آزمایشات و تحلیل های مهندسی توانسته اند اعتبار خود را به عنوان روشی كه می توان لوله را در حالت پایدار و شرایط اولیه خود درآورد اثبات كنند، استفاده كرد. شركت های متعددی با استفاده از این روش جدید لوله های خورده شده گاز را تعمیر می كنند كه از جمله آنها می توان به شركت (LP) Clock Spring اشاره كرد. این شركت با استفاده از كامپوزیت ها ی شیشه اپوكسی قسمت های خورده شده را مجدداً تعمیر می نماید. براساس تجارب این شركت صرفه جویی هزینه ها در صورت استفاده از روش تعمیر جدید به شرح جدول (1) می باشد.





جدول 1- مقایسه هزینه های ترمیم به دو روش سنتی و استفاده از لایه های كامپوزیتی





روش سنتی



استفاده از لایه های كامپوزیت

هزینه مواد اولیه


500$



700$

هزینه كارگر


12000$



5000$

هزینه گاز تلف شده


19000$



0$

هزینه های دیگر


20000$



7000$

كل هزینه ها


51500$



12700$

مقدار صرفه جویی شده در هزینه ها توسط روش جدید
در طول 16 كیلومتر


38800$






منبع: موسسه كامپوزیت ایران- نشریه كامپوزیت

[Sara12]

چاههاي نفت هوشمند

http://www.magiran.com/ppic/2961/52/8.jpg

آنچه امروزه ذهن بسياري از توليدكنندگان نفت جهان را به خود مشغول كرده، چگونگي افزايش عرضه است. توليدكنندگان عمده ناچارند براي برطرف ساختن نيازهاي بازار- كه برآورد شده از حجم كنوني85 ميليون بشكه در روز به120 ميليون بشكه تا سال2030 مي رسد- از تجهيزات و امكانات به مراتب پيچيده تري استفاده كنند.
بسياري از ميدان هاي عمده نفت و گاز جهان، چندين دهه است كه به طور مداوم مورد بهره برداري قرار گرفته اند. از اين رو استخراج نفت و گاز بيشتر از اين ميدان ها، مقوله اي بس پيچيده و دشوار مي نمايد. علاوه براين، انتظار مي رود آن دسته از ميدانهايي كه در دست اكتشاف قرار دارند يا بناست توسعه يابند، استحصال و خروجي كمتري داشته باشند. اينجاست كه مبحث جديدي به نام »چاههاي هوشمند« و »استخراج هوشمندانه نفت و گاز« مطرح مي شود. كارشناسان انرژي معتقدند بازار آينده نفت و گاز در دست توليدكنندگاني خواهد بود كه از فناوري هاي هوشمند در امر اكتشاف و استخراج بهره بگيرند.
چندي پيش »ياپ فان بالگوين« مدير برنامه ميدان هاي هوشمند در كمپاني شل، طي يك كنفرانس شبكه اي زواياي جديدي از اين فناوري را نمايان ساخت.
بالگوين در بخشي از سخنانش گفت: خبر خوش اين است كه ما مي دانيم بخش عمده نفت، كجا خوابيده است. اين نفت درهمان محل هايي قرار دارد كه ساليان سال مورد استخراج و بهره برداري قرار داشته است.
به گفته بالگوين، كمپاني نفتي شل استفاده از نسل جديدي از تجهيزات ويژه چاههاي نفت را با هدف افزايش توان بازيابي و استخراج و توسعه ميدان هاي حاشيه اي با هزينه هاي به صرفه و اقتصادي آغاز كرده است. اين امر با ارايه اطلاعات واقعي و دقيق از جريان استخراج، كمپوزيسيون سيالات ساختاري و فشار و دماي داخل چاه به مهندسان و اپراتورها ميسر شده است.
براساس تحقيقات»مجمع پژوهشي انرژي كمبريج« (CERA) ،با بهره گيري از اين فناوري مي توان حجم بازيابي و استخراج (ريكاوري) از ميدان هاي نفتي را تا8 درصد افزايش داد كه البته حجم بسيار كلاني است.
بالگوين در رابطه با برآورد اين مجمع پژوهشي گفت: شركت شل دريافته است كه اين ادعا، صحت دارد. در بهره گيري از فناوري جديد، ما حتي به منافعي دست يافته ايم كه هرگز پيش بيني نكرده بوديم. البته بايد اذعان داشت كه كسب بهترين نتيجه منوط به كنار هم گذاشتن تمام عناصر لازم از جمله مقياس، نمونه سازي، تصميم گيري و اجراست. شاخص هاي بهره برداري هوشمند از يك ميدان نفت و گاز اين است كه ابتدا ذخاير ميدان را اندازه بگيريد، سپس از محتويات، فعل و انفعالات و هر آنچه در اين ميدان ممكن است در جريان باشد نمونه سازي كنيد، آنگاه مجموعه تصميم هاي خود را اتخاذ كنيد و سپس وارد مرحله اجراي تصميمات شويد.
در حقيقت دستاورد كمپاني شل از فناوري جديد بسيار فراتر از آماري است كه مجمع پژوهشي انرژي كمبريج تخمين زده. توان استخراج ذخاير نفتي در حوزه عملياتي شل در كشور كوچك اما نفت خيز برونئي، پس از به كارگيري فن آوري هوشمند20 درصد افزايش يافته است. امروزه در برونئي تمام چاههاي نفتي تحت فناوري هوشمند فعال هستند.
به خاطر پيچيدگي مطالعات زمين شناسي در برونئي، تا چندين سال بعد از اكتشاف نفت در اين كشور سال(1975)، هيچ استخراجي صورت نگرفت. در واقع حفر چاههاي هوشمند بود كه صنعت نفت را در اين كشور احيا كرد.
دامنه امتيازهاي فناوري چاههاي هوشمند بسيار گسترده است و بخشهاي مختلف از جمله اكتشاف، حفاري و استخراج را در بر مي گيرد.


http://www.magiran.com/ppic/2961/52/9.jpg

به لطف اين فناوري، سكوهاي نفتي كمتري ساخته مي شوند و حجم تردد و آمد و شد نيروي انساني نيز كاهش محسوسي پيدا مي كند. در نتيجه دخالت و نقطه تماس انسان با محيط زيست هم كاهش مي يابد. بنا به آمار رسمي، شركت شل تا پايان سال2004 ميلادي، بالغ بر900 ميليون دلار از محل
بهره گيري از چاههاي هوشمند در خليج مكزيك، برونئي، مالزي و درياي شمال اضافه درآمد كسب كرد. بخش عمده اين اضافه درآمد در پي كاهش هزينه هاي انساني، كاهش دخالت فيزيكي، صرفه جويي دروقت به ويژه در چاههاي آب عميق و جبران ضرر ناشي از تأخير در تحويل(به سبب دشواري هاي استخراج) حاصل شده است.
در حال حاضر فناوري چاههاي هوشمند با عناوين مختلفي در اختيار شركت هاي نفتي عمده و مطرح قرار گرفته است. به عنوان مثال سيستم استخراج هوشمند در كمپاني پتورو(PETORO) با عنوان Smart Operations (عمليات هوشمند) شناخته مي شود. شركت »هايدرو« (Hydro) نام
»eOperations« (عمليات الكترونيكي) را براي سيستم خود انتخاب كرده و كمپاني »اسكلومبرگر« (Schlumberger) نيز عنوان چاههاي هوشمند را روي سيستم خود گذاشته است، ولي ماهيت كار در تمامي اين سيستم ها يكسان و مشابه است. هوشمندي يك چاه برگرفته از عملكرد حسگرهايي است كه بر جريان مايعات داخل چاه، به ويژه از نظر تركيب آب و نفت نظارت مي كنند. نسبت و حجم جريان، فشار و دماي داخل چاه توسط اين سنسورها چك مي شود و تصويري دقيق از آنچه صدها متر زيرزمين در جريان است، در اختيار اپراتور قرار مي گيرد.
اوج رقابت سيستم هاي هوشمند، اما، در فلات قاره نروژ نمود دارد. جايي كه با3/9 ميليارد متر مكعب ذخيره نفت برآورد شده، به عرصه اي براي جولاندهي غول هاي نفتي جهان تبديل شده است. براي مثال، كمپاني»استت اُيل« كه هم اكنون با متوسط ضريب استخراج45 درصدي از چاههاي دريايي فلات قاره نروژ بهره برداري مي كند اعلام كرد با سيستم هاي هوشمند خود اين ضريب را تا سال2008 به55 درصد خواهد رساند. در خاورميانه عربستان سعودي پيشگام استفاده از چاههاي هوشمند است. در همين حال عمان نيز اعلام كرده كه با فن آوري هوشمند حجم استخراج نفتي خود را تا50 درصد افزايش داده است.
اگر چه فن آوري جديد با كاهش تداخل انساني در عمليات اكتشاف و استخراج، سود فراواني را عايد شركتهاي نفتي كرده است اما به عقيده تمام كارشناسان هنوز با ايده به »صفر رساندن تداخل انساني« فاصله فراوان دارد.
ممكن است تجهيزات هوشمند امروزي از حضور فيزيكي انسان در محل پروژه كاسته باشند، اما نبايد فراموش كرد، همين تجهيزات ابتدا نياز به اپراتور و سپس نياز به تعمير و نگهداري دارند. »ياپ فان بالگوين« معتقد است:
»روزي خواهد رسيد كه تمام تجهيزات و دستگاهها را به طور اتوماتيك كنترل كنيم. اما فعلاً هنوز به حضور و مداخله فيزيكي نيروي انساني نياز داريم.«
فناوري هوشمند در صنعت نفت البته تنها به چاههاي نفتي محدود نمي شود. بنا است اين فناوري در آينده نزديك به خطوط لوله هم سرايت كند. آنچه در اين عرصه مطرح است، به كارگيري سنسورهايي است كه بتوانند روي خطوط لوله زيرزميني سوار شده و به صورت چهار بعدي بر اتفاقات زير زمين نظارت كنند. توسط اين سنسورها مي توان دريافت كه در كدام قسمت، آب با نفت تلاقي دارد، آن گاه مي توان جريان آب را با لوله هاي هوشمند از مسير نفت دور كرد. همچنين مي توان اعماق چاههاي قديمي را از نظر حجم آب تركيبي با نفت بررسي كرد و دريافت كه آيا دور كردن مسير آب از نفت ميسر است يا خير.
طبيعي است كه روشن شدن اين مسأله نقش مهمي در آينده بهره برداري از چاههاي نفتي دارد. شركتهاي نفتي اگر دريابند كه چاه مورد نظر آنها ديگر غنا و بهره دهي گذشته را ندارد، اقدام به توقف استخراج و بستن چاه مي كنند كه اين امر، به نوعي با كاهش ضرر و افزايش خالص درآمد مترادف است.
ترجمه: فرهاد فرجاد
منبع: مجله پايپ لاين (Pipeline) ، جولاي2009

[Sara12]

آثار دیررس تابش در اندامهای بدن



تابش پرتوها بر موجودات زنده دارای دو اثر است: آثار تصادفی ، آثار غیر تصادفی آثاری هستند که برای آنها یک آستانه دوز (مقدار تابش) وجود دارد. از آثار غیر تصادفی ، آثار دیررس پرتوی تابشها را بر روی بافتها و اندامهای مختلف بدن را می‌توان نام برد.
اطلاعات اولیه

آثاری که برای آنها به نظر می‌رسد رابطه دوز - پاسخ دادن یک آستانه دوز است. هر شخص دریافت کننده ، اگر از این دوز آستانه ***** کند، احتمالا بزودی تاثیر گذاشته می شود. با در نظر گرفتن تغییر پذیری بیولوژیکی ، به عنوان آثار غیر تصادفی پرتوها ، تعریف می‌شود. یکی دیگر از مشخصه‌های این طبقه از آثار غیر تصادفی از این قرار است که معمولا یک مقیاسی شدت همراه با دوز وجود دارد و افزایش دادن دوز دریافتی توسط شخصی که هدف تابش است، انتظار می‌رود که شدت نتیجه را برای آن شخص افزایش دهد.<br><br>آثار غیر تصادفی تابش بر بافتها و اندامها ، پاسخهای بافتهایی هستند که چندین هفته تا چندین ماه پس از تابش گیری ، مشاهده آنها آغاز می‌شود. دوزهای لازم برای ظاهر شدن این پاسخهای تاخیری غالبا ممکن است پردامنه از دوزهای مربوط به اکثر پاسخهای حاد و زودرس باشند و به همین دلیل اغلب با تابش منطقه‌ای در نوع آینه پرتو درمانی برای بیماریهای بدخیم تجویز می‌کنند، مشاهده می‌شوند. بیماران اغلب با دوزهای تابشی تمام بدن در ترازهای دوزی که معمولا با شروع آثار در این پاسخ تاخیری بافتها توام است، دوام نمی‌‌آورند.
دستگاه معدی - روده‌ای

مری

مری ساختاری لوله‌ای با عضله مخطط و بافت درونی آن به صورت فلس‌دار ، چند لایه و دارای بافت پیوندی شل است. فعالیت مری انقباض است. آستر بافت درونی نسبتا سریع تجدید شده است و به تابش حساس می‌باشد و در نتیجه پس از دریافت دوزهای بالای پرتو ، از بین می‌رود. این پاسخ نسبتا فوری آستر را می‌توان به عنوان پاسخ حاد یا زودرس در نظر گرفت.
معده

پاسخهای زودرس آستر معده به پرتوها ، تا حد زیادی بستگی به تغییراتی دارد که در نتیجه آثار کشش یاخته‌ها روی سلولهایی که فعالانه تقسیم می‌شوند، رخ می‌دهد. معده پس از دوزهای متوسط پرتو گیری به سرعت به حالت عادی باز می‌گردد. هر چند که کاهش فعالیت ترشحی ممکن است، ماهها و سالها پس از پرتو تابی ، آشکار شود. آثار دیررس در معده بیشتر آثاری هستند که می‌تواند از نارسایی عروقی ناشی شوند. پیشرفتی از تصلب بافتهای بینابینی سرخرگهای موئینه تا فیبرو آتروفی گسترده وجود دارد. نشانگان دیررس برای معده به صورت فیبروآترفی مخاط معدی - کاهش تحرک معده - از دست رفتن توان اتساع و تنگی آشکار توصیف شده است.
روده کوچک و بزرگ

روده‌های کوچک و بزرگ از نظر کالبد شناختی به هم شبیه هستند جز در مورد پرزها که روده بزرگ فاقد پرز است. تغییرات بافت عروقی و همبند در پاسخهای دیررس تمام اجزای روده ، غالب هستند. نخستین پیشگام مرئی آثار دیررس در روده عبارت از تغییر یاخته‌های درون پوش در روده کوچک ، همراه با لخته‌های گسترده است. این تغییرات ضخیم شدن لیفی بافتهای زیر مخاطی ، نارسایی عروقی و فیبروآتروفی عمومی هستند. در اینجا هم ممکن است تنگی یا انسداد کامل رود با پیش آید.
راست روده یا رکتوم

راست روده عبارت است از امتداد تخصص یافته روده بزرگ که کار آن ذخیره و دفع مدفوعهای تشکیل شده است. این اندام در پرتو درمانی از اهمیت خاصی برخوردار است، زیرا غالبا برای تومورهای قسمت تحتانی شکم ، مانند مثانه ، رحم ، پروستات در میدان تابش قرار می‌گیرد. آسیب شدید و دیررس راست روده نیز به صورت تغییرات لیفی شدگی گسترده است و به تنگی یا انسداد کامل می‌انجامد. به علاوه به علت ویژگیهای قسمت زیر مخاطی این عضو ، نازک شدن و سرانجام سوراخ شدن راست روده یکی از عواقب احتمالی پرتو تابی ، به شمار می‌آید.
پوست

بخشی از پوست به سرعت جایگزین و نوسازی می‌شود، در پوست یا اپیدروم است که از یک لایه یاخته پایه‌ای تشکیل می‌شود و در حکم مخزن پایه برای یاخته‌های در پوست که دائما پیر می‌شوند، عمل می‌کند. سرنوشت نهایی این یاخته‌ها از این قرار است که شاخی شده ، پوسته پوسته شده می‌ریزند.<br><br>قسمت باقیمانده پوست به عنوان اندام بشره است که لایه بافتهای همبند سست به شمار می‌آید که دارای عروق خونی فراوانی است. پایه‌های مو و غده‌های چربی به بشره نفوذ می‌کنند. آثار دیررس پرتودهی پوست ، بی‌گمان به علت تغییرات ساختار ریز عروقی لایه پوستی زیر بشره است. ضایعات دیررس تابش ناشی از تغییرات گسترده شبکه عروقی پوستی به نازک شدن و حتی بافت مردگی بشره پوست در دوزهای بالاتر منجر می‌شود.<br><br>در بعضی موارد تغییرات لیفی گسترده لایه بشره به تشکیل زخم در میدان تابش می‌انجامد. در بین تغییرات ، التهاب چرخه‌ای و تصلب غشا و نارسایی عروقی شناسایی می‌شود که به تغییرات غیر قابل بر گشت نهایی منجر می‌شود.
کبد

کبد را از دیر باز اندامی مقاوم در برابر تابش دانسته‌اند. مشاهدات انجام شده روی بیماران نشان داده است که آثار دیررس پرتو دهی کبد می‌تواند مهم و تهدید کننده حیات باشد. واکنش از طریق وارد آمدن آسیب بر عروق ریز کبد ، بروز می‌کند. این که آیا این آسیب بر ساختار ریز عروقی عامل تسریع کننده به شمار می‌آید یا اینکه ، به نوبه خود ، پیامد وارد آمدن آسیب در سطح دیگری است. نمی‌توان نشان داد، اما منطقی که گمان کنیم الگوی کلی تخریب یاخته‌های درون پوش ساختار ریز عروقی در اینجا نیز دخالت دارند.<br><br>هپاتیت ناشی از تابش واقعیتی متمایز است که معمولا از قرار گرفتن غیر قابل اجتناب کبد در میدان تابش در حین بسیاری از پرتو درمانی‌ها پیش می‌آید. تغییرات آسیب شناختی بافتی مشاهده شده در این مورد عبارتند از ، انسداد سیاه رگهای کوچک کبدی که به پرخونی کبدی می‌انجامد. پس از زمانهای خیلی زیاد پس از پرتو دهی ، تغییرات شدید لیفی شدن کبد می‌تواند با دوزهای چشمگر تابش از لحاظ بالینی مشاهده شود. نارسایی کبد و هپاتیت و آب آوردن شکم در مورد بیمارانی که کبدشان بر اثر پرتو درمانی دوزهای بالا دریافت کرده ، گزارش شده است.
کلیه‌ها

حساسیت کلیه نسبت به دریافت تابش شناخته شده است در بیمارانی با تغییرات تباه کننده پیشرفته در کلیه ناشی از پرتو تابی ، به ایجاد بیماریی می‌انجامد که به آن تصلب سرخرگی کلیه می‌گویند. این حالت بیماری تغییر لیفی و تصلبی پیشرفته سرخرگهای کوچک و مویرگهای تامین کننده خون برای گلومرول کلیه است که به تغییرات تصلبی گلومرول و از دست دادن ظرفیت کارکرد آن در تصفیه پلاسمای خون می‌انجامد که در حکم نخستین مرحله فرایند تشکیل او را ضروری است. تغییرات تصلبی به بروز اختلال در کار کلیه ، منجر به افزایش فشار خون و کم خونی ناشی از نارسایی کلیه می‌شود.<br><br>حتی قبل از اینکه تغییرات تصلبی چشمگیری رخ دهد، بطوری که از آسیب شناسی میکروسکوپیکی بر می‌آید، تغییرات بسیار زیادی هم در کارکرد گلومرولی و نیز جذب مجدد لوله‌ها پدید می‌آید. پر ادراری گزارش شده از سوی دانشمندان ، نشانه اختلال چشمگیری در لوله‌هاست که به اختلالات عروقی ربطی ندارد. این پر ادراری در همان زمانی رخ می‌دهد که سرعت صاف کردن لوله‌ای سریعا کاهش یافته است. بنابراین علی رغم حجم کوچکتر پالایش پلاسما که برای عمل ‌آوری در لوله‌ها بروز یافته است، مقدار ادرار خروجی نهایی روزانه افزایش می‌یابد.
ریه

ریه از اندامهای پیچیده و بسیار پر عروق است که به علت کارکرد خاص‌اش ، در یک محیط مخلوط هوا - مایع ، عمل می‌کند. ریه بطور کلی ، بافتی است تجدید نشونده با استثناهایی که در یاخته‌های تخصص یافته ریه، یافت می‌شود. یکی از آثار دیررس پرتو‌ گیری ریه‌ها عبارت است از ورم ریه ناشی از تابش. پس از بهبود ورم ریه ناشی از تابش ، اگر این امر در دوز مصرف شده ممکن باشد، بسیار متفاوت در زمانی به مراتب دیرتر بروز می‌کند.<br><br>در صورتی که آغاز ورم ریه در مدت زمانی 3 - 6 ماه است و در موش بهبودی یا مرگ در ظرف حدود 6 ماه اتفاق می‌افتد، پس از حدود یک سال ، مرحله دومی از آسیب ظاهر می‌شود. بافت بحرانی درگیر در این آسیب دیررس ریه شناخته نشده است. این آسیب مرحله اخیر با سایر آثار دیررس در دیگر اندامها ، یعنی در عوارض تصلب بافتها ، التهاب ، شاخی شدن و از دست رفتن خاصیت ارتجاعی مشترک است.
دستگاه اعصاب مرکزی

مغز اندامی شگفت انگیز است که اطلاعات درباره واکنش دیررس و تاخیری مغز به پرتو دهی بسیار محدود است. درباره وجود آثار تاخیری حاصل از پرتودهی به مغز ، تردیدی وجود ندارد. بافت مردگی مغز ناشی از تابش به عنوان پیامدی به درمان بیماریهای بدخیم در مغز به نحو پردامنه‌ای گزارش شده است. بعضی گمان می‌کنند که بافت مردگی حاصل تغییرات عروق ریز ، خیلی شبیه به آنچه در اندامهای دیگر پیش می‌آید، است. ظاهرا مدت کوتاهی پس از پرتو دهی ، یک اختلاف درصد ما‌بین خون و مغز ظاهر می‌شود که به ضایعه ورم مغز می‌انجامد. این اثر بطور کلی قابل برگشت است، در صورتی که دوز تابش خیلی بالا نباشد.
چشم

آب مروارید زایی

از جمله اجزای کالبد شناختی چشم ، فقط عدسی از لحاظ حساسیت به تابش مهم است. انواع آب مروارید که به صورت تغییرات قابل آشکار سازی در قالب سرشت نیمه شفاف عدسی تعریف می‌شود، به عنوان حاصل تابش پرتوهای یونساز در سال 1946 گزارش شد. این نخستین رویداد گزارش شده از بروز آب مروارید زایی ناشی از قرار گرفتن در معرض پرتوها بود. عدسی ساختاری دارد که در آن ذخیره خونی وجود ندارد که مواد مغزی و اکسیژن را برای فرآیندهای اکسایشی عادی سوخت و سازی تامین کند و مواد غذایی و اکسیژن بایستی از طریق انتشار وارد آن شوند. عدسی از جمعیت یاخته‌های دودمان زایی برخوردار است که به آهستگی تجدید می‌شوند، و به هر طرف عدسی مهاجرت می‌کنند تا الیاف عدسی را تشکیل دهند.<br><br>وقتی در معرض تابش قرار گیرد، محصولات تقسیم یاخته‌ای آسیب دیده در حین مهاجرت تحت تاثیر تمایز غیر موثر واقع می‌شوند و نمی‌توانند به تراز نیمه شفافی ضروری برای عمل عدسی به صورت یک وسیله اپتیکی دست یابند و نقایصی رادر انتقال نور باعث می‌شوند که در هنگام معاینه به صورت آب مروارید دیده می‌شود. آب مروارید یکی از تغییرات دیررس تابش است که به روشنی مربوط به تغییرات تباه کننده در آدوتلیم عروقی نیست، زیرا هیچ بافت عروقی در این اقدام وجود ندارد. تقریبا با اطمینان می‌توان گفت که این باید از وارد آمدن آسیب به یاخته‌های اپی‌تلیال دودمان زایی عدسی چشم حاصل نشود که به تغییر ناقص در یاخته‌های نسل بعدی می‌انجامد.

[Sara12]

دنیای پلیمر

مقدمه
تصور جهان پیشرفته کنونی بدون وجود مواد پلیمری مشکل می‌باشد. امروزه این مواد جزیی از زندگی ما شده‌اند و در ساخت اشیای مختلف ، از وسایل زندگی و مورد مصرف عمومی تا ابزار دقیق و پیچیده پزشکی و علمی بکار می‌روند. کلمه پلیمراز کلمه یونانی (Poly) به معنی چند و (Meros) به معنای واحد با قسمت بوجود آمده است. در این میان ساختمان پلیمرها با مولکولهای بسیار دراز زنجیر گونه با ساختمان فلزات کامل متفاوت است. این مولکولهای بلند از اتصال و بهم پیوستن هزاران واحد کوچک مولکولی مرسوم به منومر تشکیل شده‌اند. مواد طبیعی مانند ابریشم ، لاک ، قیر طبیعی ، کشانها و سلولز ناخن دارای چنین ساختمان مولکولی هستند.
البته تا اوایل قرن نوزدهم میلادی توجه زیادی به مواد پلیمری نشده بود بومیان آمریکای مرکزی از برخی درختان شیرابه‌هایی استخراج می‌کردند که شیرابه بعدها نام لاتکس به خود گرفت. در سال 1829 ، دانشمندان متوجه شدند که در اثر مخلوط کردن لاتکس طبیعی با سولفور و حرارت دادن آن ماده‌ای قابل ذوب ایجاد می‌شود که می‌توان از آن محصولات مختلفی نظیر چرخ ارابه یا توپ تهیه کرد. در سال 1909 میلادی فنل فرمالدئید موسوم به باکلیت ساخته شد که در تهیه قطعات الکتریکی ، کلیدها ، پریزها و وسایل مصرف زیادی دارد.
در اثنای جنگ جهانی دوم موادی مثل نایلون پلی اتیلن ، اکریلیک موسوم به پرسپکس به دنیا عرضه شد. نئوپرن را شرکت دوپان در سال 1932 ابداع و به شکل تجارتی ابتدا با نام دوپرن و بعدها نئوپرن عرضه کرد.

شاخه‌های پلیمر
اولین قدم در زمینه صنعت پلاستیک توسط فردی به نام واسپاهیات انجام گرفت وی در تلاش بود ماده‌ای را به جای عاج فیل تهیه کند. وی توانست فرآیند تولید نیترات سلولز را زا سلولز ارائه کند. در دهه 1970 پلیمرهای‌هادی به بازار عرضه شدند که کاربرد بسیاری در صنعت رایانه دارند زیرا مدارها و ICهای رایانه‌ها از این مواد تهیه می‌شوند. و در سالهای اخیر مواد هوشمند پلیمری جایگاه تازه‌ای برای خود سنسورها پیدا کردند. پلیمرها را می‌توان از 7 دیدگاه مختلف طبقه بندی نمود. صنایع ، منبع ، عبور نور ، واکنش حرارتی ، واکنش‌های پلیمریزاسیون ، ساختمان مولکولی و ساختمان کریستالی.
از نظر صنایع مادر پلیمرها به چهار گروه صنایع لاستیک ، پلاستیک ، الیاف ، پوششی و چسب تقسیم بندی می‌شوند. اینها صنایع مادر در پلیمرها می‌باشند اما صنایع وابسته به پلیمر هم فراوان هستند مانند صنعت پزشکی در اعضای مصنوعی ، دندان مصنوعی ، پرکننده‌ها ، اورتوپدی از پلیمرها به وفور استفاده می‌شود. پلیمرها از لحاظ منبع به سه گروه اصلی تقسیم بندی می‌شوند که عبارتند از پلیمرهای طبیعی ، طبیعی اصلاح شده و مصنوعی.

رزین
منابع طبیعی رزینها ، حیوانات ، گیاهان و مواد معدنی می‌باشد. این پلیمرها به سادگی شکل پذیر بوده لیکن دوام کمی دارند. رایج عبارتند از روزین ، آسفالت ، تار ، کمربا ، سندروس ، لیگنپین ، لاک شیشه‌ای می‌باشند. رزین‌های طبیعی اصلاح شده شامل سلولز و پروتئین می‌باشد سلولز قسمت اصلی گیاهان بوده و به عنوان ماده اولیه قابل دسترسی برای تولید پلاستیکها می‌باشد کازئین ساخته شده از شیر سرشیر گرفته ، تنها پلاستیک مشتق شده از پروتئین است که در عرصه تجارت نسبتا موفق است.

پلیمر مصنوعی
پلیمرهای مصنوعی را می‌توان از طریق واکنشهای پلیمریزاسیون بدست آورد. از مواد پلیمری می‌توان در تهیه پلاستیکها ، چسبها ، رنگها ، ظروف عایق ، مواد پزشکی بهره جست. پلاستیکها به تولید طرحهای جدید در اتومبیلها ، کامیونها ، اتوبوسها ، وسایل نقلیه سریع ، هاورکرافت ، قایقها ، ترنها ، آلات موسیقی ، وسایل خانه ، یراق آلات ساختمانی و سایر کاربردها کمک نموده‌اند در ادمه به بررسی کاربرد چندین پلیمر می‌پردازیم:

پلیمرهای بلوری مایع (LCP)
این پلیمرها بتازگی در بین مواد پلاستیکی ظهور کرده است. این مواد از استحکام ابعادی بسیار خوب ، مقاومت بالا ، مقاومت در مقابل مواد شیمیایی توام با خاصیت سهولت شکل پذیری برخوردار هستند. از این پلیمرها می‌توان به پلی اتیلن با چگالی کم قابل مصرف در ساخت عایق الکتریکی ، وسایل خانگی ، لوله و بطریهای یکبار مصرف ، پلی اتیلن با چگالی بالا قابل مصرف در ظروف زباله‌ها بطری ، انواع مخازن و لوله برای نگهداری و انتقال سیالات ، پلی اتیلن شبکهای ، پلی پروپیلن قابل مصرف در ساخت صندوق ، قطعات کوچک خودرو ، اجزای سواری ، اسکلت صندلی ، اتاقک تلویزیون و... اشاره نمود.

پلیمرهای زیست تخریب پذیر
این پلیمرها در طی سه دهه اخیر در تحقیقات بنیادی و صنایع شیمیایی و دارویی بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. زیست تخریب پذیری به معنای تجزیه شدن پلیمر در دمای بالا طی دوره مشخص می‌باشد که بیشتر پلی استرهای آلیفاتیک استفاده می‌شود. از این پلیمرها در سیستم‌های آزاد سازی دارویی با رهایش کنترل شده یا در اتصالات ، مانند نخ‌های جراحی و ترمیم شکستگی استخوانها و کپسولهای کاشتی استفاده می‌شود.

پلی استایرن
این پلیمر به صورت گسترده‌ای در ساخت پلاتیکها و رزینهایی مانند عایقها و قایقهای فایبر گلاس در تولید لاستیک ، مواد حد واسط رزینهای تعویض یونی و در تولید کوپلیمرهایی مانند ABS و SBR کاربرد دارد. محصولات تولیدی از استایرن در بسته بندی ، عایق الکتریکی - حرارتی ، لوله‌ها ، قطعات اتومبیل ، فنجان و دیگر موادی که در ارتباط با مواد غذایی می‌باشند ، استفاده می‌شود.

لاستیکهای سیلیکون
مخلوط بسیار کانی- آلی هستند که از پلیمریزاسیون انواع سیلابها و سیلوکسانها بدست می‌آیند. با اینکه گرانند ولی مقاومت قابل توجه در برابر گرما به استفاده منحصر از این لاستیکها در مصارف بالا منجر شده است. این ترکیبات اشتغال پذیری نسبتا پایین ، گرانروی کم در درصد بالای رزین ، عدم سمیت ، خواص بالای دی الکتریک ، حل ناپذیری در آب و الکلها و ... دارند به دلیل همین خواص ترکیبات سیلیکون به عنوان سیال هیدرولیک و انتقال گرما ، روان کننده و گریس ، دزدگیر برای مصارف برقی ، رزینهای لایه کاری و پوشش و لعاب مقاوم در دمای بالا و الکلها و مواد صیقل کاری قابل استفاده‌اند. بیشترین مصرف اینها در صنایع هوا فضاست.

لاستیک اورتان
این پلیمرها از واکنش برخی پلی گلیکولها با دی ایزوسیاناتهای آلی بدست می‌آیند. مصرف اصلی این نوع پلیمرها تولید اسفنج انعطاف پذیر و الیاف کشسان است. در ساخت مبلمان ، تشک ، عایق - نوسانگیر و ... بکار می‌روند. ظهور نخ کشسان اسپندکس از جنش پلی یوره تان به دلیل توان بالای نگهداری این نوع نخ زمینه پوشاک ساپورت را دگرگون کرده است.

منابع مورد استفاده شده
مهندسی پلاستیک تالیف آر. جی. کرافورد ، ترجمه مهرداد کوکبی
پلاستیکهای صنعتی تالیف مهندس شیرین خسروی
مواد پلاستیک تالیف حسین امیدیان

[Sara12]

فرایند پلیمریزاسیون

دید کلی
اصولا هر کسی که سر رشته‌ای از شیمی دارد، فرق بین یک جسم ساده اورگانیک مانند بنزن و ... و یک جسم پلیمری را می‌داند. اولین و عمده‌ترین فرقی که بین این دو نوع ماده وجود دارد، جرم مولکولی آنهاست. پلیمرها جرم مولکولی بسیار بالا از 10000 تا چندین میلیون دارند. پس جرم مولکولی ، شاخص تمایز بین جسم ساده اورگانیک و اجسام پلیمری است.

انواع پلیمرها
پلیمرها را به سه گروه عمده تقسیم می‌کنند:
-بیوپلیمرها یا پلیمرهای طبیعی مانند سلولز ، نشاسته ، پروتئینها و ...
-پلیمرهای معدنی مانند الماس ، گرافیت ، اکثر اکسیدهای فلزی و ...
-پلیمرهای سنتزی پلیمرهایی هستند که منشا آنها عموما مونومرهایی از نفت خام و قطران زغال سنگ است و ما با انجام فرآیندهایی ، پلیمرهای بسیار مفید می‌سازیم که امروزه زندگی بدون آنها ممکن نیست. با این فرایندها بطور کلی آشنا می‌شویم.

پلیمریزاسیون افزایشی
در این نوع پلیمریزاسیون ، از ترکیباتی که بند دوگانه (C ═ C) دارند، پلیمر می‌سازند. مثل تولید پلی اتیلن از اتیلن.

پلی اتیلن
C2H4 → (─ C2H4 ─)n
در این واکنش ، اتیلن در اثر حرارت به پلی اتیلن تبدیل می‌شود. جرم مولکولی پلی اتیلن بین 1000 تا 20000 می‌تواند متفاوت باشد. یعنی بر حسب شرایط ، درجه پلیمریزاسیون یعنی همان n مولکول پلیمر را می‌توان کم یا زیاد کرد.

آکریلان
n(CH2 ─ CHCN) → (─ CH2 ─ CHCN─)n
این پلیمر نیز از مشتقات اتیلن است. مونومر این پلیمر ، سیانید ونیل (آکریکونیتریل) است.

PVC
CH2 ═ CHCl → (─ CH2 ─ CHCl)n
پلی وینیل کلراید یا PVC نیز از پلیمریزاسیون کلرید وینیل CH2 ═ CHCl بوجود می‌آید.

کائوچو
کائوچوی طبیعی:
کائوچوی طبیعی که از شیره درختی به نام Hevea بدست می‌آید، از پلیمریزاسیون هیدروکربنی به نام 2- متیل -3 , 1- بوتادین معروف به ایزوپرن به فرمول CH2 ═ C (CH3) ─ CH ─ CH2 بوجود می‌آید:
CH2 ═ C (CH3) ─ CH ─ CH2 → (─ CH2 ─ C CH3 ═ CH ─ CH3)n

کائوچوی مصنوعی:
چون در فرمول ساختمانی کائوچوی طبیعی پیوند دوگانه وجود دارد، به همین دلیل وقتی کائوچو را با گوگرد حرارت دهیم، این مونومرها پیوند پی خود را باز می‌کنند و با ظرفیتهای آزاد شده ، اتم گوگرد را می‌گیرند. در نتیجه کائوچو به لاستیک تبدیل می‌گردد. حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا ولکانیزاسیون (Vulcanization) می‌نامند و بهمین دلیل لاستیک حاصل را نیز کائوچوی ولکانیزه گویند.
چند نوع کائوچوی مصنوعی نیز ساخته‌اند که از موادی مانند 1,3- بوتادین و جسمی به نام 2- کلرو 3 , 1- بوتادین معروف به کلروپرن به فرمول CH2 ═ CHCl ─ CH ═ CH2 و جسم دیگری به فرمول CH2 ─ C(CH3) ─ C(CH3) ═ CH2 به نام 3 , 2- دی متیل – 3 , 1- بوتادین به تنهایی یا مخلوط درست شده‌اند.
کلروپرن بسهولت پلیمریزه شده و به نوعی کائوچوی مصنوعی به نام نئوپرن تبدیل می‌شود.

پلیمریزاسیون تراکمی
اگر در یک پلیمریزاسیون ، بر اثر واکنش مونومرها با هم ، مولکولهای کوچکی مثل H2O و NH3 و ... خارج شوند، این نوع پلیمریزاسیون را تراکمی می‌نامند. مثل پلمیریزاسیون گلوکز در تولید نشاسته و سلولز که منجر به خارج شدن آب می‌گردد و یا مثل بوجود آمدن نایلون که مانند مواد پروتئینی یک پلی آمید است و پلیمر شدن یک آمین دو ظرفیتی به نام هگزا متیلن دی آمین به فرمول NH2 ─ (CH2)6 ─ NH2 با یک اسید دو ظرفیتی به نام اسید آدیپیک HOOC ─ (CH2)4 ─ COOH بوجود می‌آید. در این عمل ، عامل OH_ اسید از دو طرف با هیدروژن گروه آمین NH2_ تشکیل آب داده و خارج می‌شوند و باقیمانده‌های مولکولهای آنها با هم ، زنجیر پلیمر را بوجود می‌آورند. به شکل زیر:


... + NH2 ─ (CH2)4 ─ NH2 ─ HOOC ─ (CH2 ─ COOH + ...


نایلون:
nH2O + (─ NH ─ (CH2)6 ─ N(H) ─ CO ─ (CH2)4 ─ CO ─)n

پلیمریزاسیون اشتراکی (کوپلیمریزاسیون)
اگر در عمل پلیمریزاسیون ، 2 مونومر مختلف با هم بطور مشترک پلیمر شوند و یک پلیمر را بوجود آورند، آن را کوپلیمر می‌نامند. مثلا یک نوع لاستیک وجود دارد، به نام بونا _ S که از پلیمریزاسیون دو جسم مختلف یکی به نام 3 , 1- بوتا دی‌ان CH2 ═ CH ─ CH ═ CH2 و دیگری به نام وینیل بنزن (استیرن) C6H5 CH ═ CH2 بوجود می‌آید که قسمتی از فرمول ساختمانی آن به شکل زیر است:

--CH2 ─ CH ═ CH ─ CH2 ─ CH(C6H5) ─ CH2

[Sara12]

کوپلیمریزاسیون
کوپلیمریزاسیون عبارتست از پلیمریزاسیون دو یا چند نوع مونومر و ایجاد مولکولهایی با بیش از یک نوع واحد ساختمانی ، که آنها را کوپلیمر می‌نامند. فرمول عمومی کوپلیمر را می‌توان به صورت...A)n(B)m(C)p) نشان داد که C,B,A و غیره نشان دهنده واحدهای ساختمانی مختلف می‌باشند.

هموپلیمرها (homopolymers)
ساده ترین انواع پلیمرها ، هموپلیمرها هستند که از زنجیره های پلیمری متشکل از واحدهای تکراری منفرد تشکیل شده‌اند. بدین معنی که اگر A یک واحد تکراری باشد، یک زنجیره هموپلیمری ، ترتیبی به صورت… AAAدر زنجیره مولکولی پلیمر خواهد داشت. به عبارت دیگر می توان برای هموپلیمرها فرمول عمومی An را در نظر گرفت. از جمله هموپلیمرها می توان پلیمرهایی مثل پلی‌اتیلن ، پلی‌پروپیلن ، پلی‌استایرن و پلی‌وینیل‌کلراید یا PVC را نام برد.

کوپلیمرها (Coplymers)
کوپلیمرها، پلیمرهایی هستند که از پلیمریزاسیون دو یا چند مونومر مختلف و مناسب با یکدیگر بوجود می‌آیند که از این راه می توان پلیمر را با ساختمانهای متفاوتی بوجود آورد. در کوپلیمریزاسیون دو مونومر B,A ، زنجیرهای پلیمر می‌توانند مونومر A یا مونومر B را در انتهای رشد کننده خود داشته باشند. در نتیجه ، چهار واکنش امکان پذیر است، واکنش زنجیر دارای انتهای A با مونومر A یا B و واکنش زنجیر دارای انتهای B با مونومر A یا B هر یک از واکنش ها ثابت سرعت مشخصی دارند. از روی نسبت داده شده مولکولهای مونومر می‌توان نسبت واحدهای مونومرهای بکار رفته در یک پلیمر را بدست آورد.

نسبت واکنش پذیری
مقدار نسبت های واکنش پذیری در تعیین ترکیب کوپلیمر دارای اهمیت زیادی است. اگر نسبت واکنش پذیری از 1 بزرگتر باشد، رادیکال ترجیحا با زنجیری که دارای واحد انتهایی مشابه با آن است، واکنش می‌دهد (یعنی رادیکال A با رادیکال A). ولی اگر نسبت واکنش پذیری کوچکتر از 1 باشد، مونومر با زنجیرهایی که در انتها دارای نوع دیگری مونومر هستند واکنش می‌دهد. در موارد خاص که نسبت واکنش پذیری برابر 1 باشد، واکنش به عنوان "کوپلیمریزاسیون ایده آل" شناخته می‌شود، چون کوپلیمر به صورت کاملا تصادفی تشکیل شده و ترکیب آن هماننتد ترکیب مخلوط واکنشی است که پلیمریزاسیون در آن انجام می‌شود. هنگامی که به دو نسبت واکنش پذیری ، صفر باشد، مونومرها به هیچ وجه با زنجیرهای پلیمر در حال رشد که دارای واحد انتهایی مشابه آنها باشد، وارد واکنش نمی‌شوند. در نتیجه "کوپلیمریزاسیون متناوب" انجام می‌گیرد.

خواص کوپلیمرها
اگر مونومرهای B و A با هم واکنش بدهند و یک کوپلیمر را بوجود بیاورند این کوپلیمر اغلب خواص کاملا متفاوتی نسبت به مخلوط فیزیکی دو هموپلیمر جداگانه B و A خواهد داشت. خواص یک کوپلیمر به روشنی بستگی به نحوه توزیع واحدهای B و A در زنجیرهای کوپلیمر دارد. توزیع مونومرها نباید الزاما برابر نسبت غلظت مونومرهای B,A موجود مخلوط اولیه باشد. بطور کلی در یک کوپلیمر متشکل از مونومر B و A ، در صورتیکه مونومر A فعالتر باشد کوپلیمری که در مراحل اولیه تشکیل می شود از A نسبت به B غنی‌تر خواهد بود ولی در مراحل بعدی واکنش از آنجا که غلظت مونومر A کم می‌شود کوپلیمر تشکیل شده بیشتر شامل B خواهد بود. این مسئله که ترکیب کوپلیمر در ضمن پلیمریزاسیون تغییر پیدا می‌کند را می‌توان با افزایش تدریجی مونومر فعالتر تا حدودی کاهش داد. از مزیت های کوپلیمریزاسیون این است که کیفیتهای خوب و دلخواهی که هر یک از هموپلیمرها دارند می توانند با هم در یک کوپلیمر جمع شده و خواص مورد دلخواه را به یک کوپلیمر بدهند.

انواع کوپلیمریزاسیون
کوپلیمرها انواع مختلفی دارند و لیکن می توان آنها را به چهار نوع مجزا از کوپلیمرها به صورت تصادفی ، تناوبی ، دسته ای و پیوندی دسته بندی نمود.

کوپلیمرهای تصادفی یابی نظم (Random Copolymers)
این کوپلیمرها بوسیله پلیمریزاسیون مخلوط مناسبی از مونومرهای مختلف که به طور تصادفی در زنجیره های پلیمر مرتب شده اند، تهیه می‌شوند. اگر B و A مونومرهای یک کوپلیمر باشند، در اینصورت آرایش کوپلیمر ممکن است به صورت زیر باشد: ...AABABBBAA
مثالهایی از این نوع ، کوپلیمرهای کلرواتن- اتنیل- اتانوات (وینیل کلراید- وینیل استات) و فنیل اتن- بوتا 1و3 - دین می‌باشند. در مورد کوپلیمر کلرواتن – اتنیل اتانوات حضور اتینل اتانوال باعث افزایش حلالیت و بهبود خاصیت قابلگیری (توسط افزایش میزان جاری شدن) در مقایسه با هموپلیمر کلرواتن می‌شود.

کوپلیمرهای متناوب (alternating copolymers)
در این کوپلیمرها ، واحدهای تکراری مختلف بصورت متناوب درون زنجیر پلیمری قرار گرفته اند. در واقع هنگامی که نسبت واکنش پذیری دومونومر B و A صفر باشد، مونومرها به هیچ وجه با زنجیرهای پلیمر در حال رشد که دارای واحد انتهایی مشابه با آنها باشد، وارد واکنش نمی‌شوند. در نتیجه "کوپلیمریزاسیون متناوب" انجام می گیرد. آرایش یک کوپلیمر متناوب متشکل از مونومرهای B,A به صورت زیر می باشد: ...ABABAB
مثالی از این کوپلیمرها ، محصولی است که از کوپلیمریزاسیون رادیکالی بوتن دیوئیک انیدرید (مالئیک ایندرید) و فنیل اتن با نسبت های مولی تقریبا مساوی بدست می آید. بوتن دیوئیک انیدرید همچنین می‌تواند بصورت رادیکال آزاد با فنیل اتین (فنیل استیلن) کوپلیمر شود.

کوپلیمرهای دسته‌ای (Block Polymers)
این کوپلیمرها بوسیله پلیمریزاسیون واحدهای هموپلیمر با جرم مولکولی کم بصورت دسته- دسته که با یکدیگر واکنش داده و کوپلیمر را تشکیل می دهند، تهیه می‌شوند. آرایش یک کوپلیمر دسته‌ای متشکل از مونومرهای B و A عبارتست از AAAA-BBB-AAAA….
کوپلیمرهای دسته ای را می‌توان با روشهای مختلفی تهیه کرد. یکی از این روشها با مکانیسم آنیونی انجام می‌شود که در مرحله اول یک نوع از مونومرها بصورت آنیونی پلیمر می‌شوند و واکنش تا آنجا ادامه پیدا می کند که مونومرها به مصرف برسند پس به پلیمر زنده بدست آمده مونومر دیگر اضافه می‌شود که این مونومر نیز به زنجیر اضافه می‌گردد و قسمت دوم زنجیر را بوجود می‌آورد و این فرآیند را می‌توان در صورت لزوم به همیتن ترتیب تکرار کرد. کوپلیمرهای دسته‌ای که از نظر تجارتی دارای اهمیت هستند شامل کوپلیمرهای قسمتی فنیل اتن- بوتا- 1و3- دین می‌باشند که از جمله لاستیک های گرمانرم بشمار می‌روند.

کوپلیمرهای پیوندی (Graft Copolymers)
در این کوپلیمرها ، یک شاخه اصلی هموپلیمر با تعدادی شاخه جانبی وجود دارد که هر شاخه جانبی ، هموپلیمر مونومر دیگری می باشد که روی شاخه اصلی پیوند زده شده است. آرایش یک کوپلیمر پیوندی شامل مونومرهای A بعنوان شاخه اصلی و مونومرهای B بعنوان شاخه فرعی بصورت زیر می‌باشد:
AAAAAA

B B

B B

کوپلیمرهای پیوندی را می‌توان با آغاز کردن پلیمریزاسیون مونومری مانند B بصورت رادیکال آزاد در حضور هموپلیمری از مونومر A تهیه کرد. رادیکالهای آزادی که بوجود می آیند باعث برداشته شدنم اتمهایی در امتداد زنجیر پلی (A) می‌شوند. و به این طریق محلهای رادیکالی را بر روی زنجیر بوجود می‌آورند که پس از این محل‌ها پلی (B) می‌تواند رشد پیدا کند. نمونه ای از یک کوپلیمر مهم صنعتی ، کوپلیمری است که از حدود 85 درصد کلرید پلی وینیل و 15 درصد استات پلی وینیل تشکیل شده است و به عنوان ماده پایه در اکثر ثباتهای وینیلی بکار می‌رود. از دیگر کوپلیمرهای پیوندی که از اهمیت صنعتی برخوردارند می‌توان پروپن نیتریل بوتا- 1و3 – دین و فنیل اتن را نام برد.

[Sara12]

پلی اتیلن

نگاه کلی
پلی اتیلن یا پلی اتن یکی از ساده‌ترین و ارزانترین پلیمرها است. پلی اتیلن جامدی مومی و غیر فعال است. این ماده از پلیمریزاسیون اتیلن بدست می‌آید و بطور خلاصه بصورت PE نشان داده می‌شود. مولکول اتیلن دارای یک بند دو گانه C=C است. در فرایند پلیمریزاسیون بند دو گانه هر یک از مونومرها شکسته شده و بجای آن پیوند ساده‌ای بین اتم‌های کربن مونومرها ایجاد می‌شود و محصول ایجاد شده یک درشت‌مولکول است.

تاریخچه تولید پلی اتیلن
پلی اتیلن اولین بار بطور اتفاقی توسط شیمیدان آلمانی "Hans Von Pechmanv" سنتز شد. او در سال 1898 هنگام حرارت دادن دی آزومتان ، ترکیب مومی شکل سفیدی را سنتز کرد که بعدها پلی اتیلن نام گرفت. اولین روش سنتز صنعتی پلی اتیلن بطور تصادفی توسط "ازیک ناوست" و "رینولرگیسون" ( از شیمیدان‌های ICI ) در 1933 کشف شد. این دو دانشمند با حرارت دادن مخلوط اتیلن و بنزالدئید در فشار بالا ، ماده‌ای موم‌مانند بدست آوردند.
علت این واکنش وجود ناخالصی‌های اکسیژن‌دار در دستگاه‌های مورد استفاده بود که بعنوان ماده آغازگر پلیمریزاسیون عمل کرده بود. در سال 1935 "مایکل پرین" یکی دیگر از دانشمندهای ICI این روش را توسعه داد و تحت فشار بالا پلی‌اتیلن را سنتز کرد که این روش اساسی برای تولید صنعتی LDPE در سال 1939 شد.

استفاده از انواع کاتالیزورها در سنتز پلی‌ اتیلن
اتفاق مهم در سنتز پلی اتیلن ، کشف چندین کاتالیزور جدید بود که پلیمریزاسیون اتیلن را در دما و فشار ملایم‌تری نسبت به روش‌های دیگر امکان‌پذیر می‌کرد. اولین کاتالیزور کشف شده در این زمینه تری اکسید کروم بود که در 1951 ، "روبرت بانکس" و "جان هوسن" در شرکت فیلیپس تپرولیوم آنرا کشف کردند. در 1953 ، "کارل زیگلر" شیمیدان آلمانی سیستم‌های کاتالیزور شامل هالیدهای تیتان و ترکیبات آلی آلومینیوم‌دار را توسعه داد.
این کاتالیزورها در شرایط ملایم‌تری نسبت به کاتالیزورهای فیلیپس قابل استفاده بودند و همچنین پلی اتیلن یک آرایش (با ساختار منظم) تولید می‌کردند. سومین نوع سیستم کاتالیزوری استفاده از ترکیبات متالوسن بود که در سال 1976 در آلمان توسط "والتر کامینیکی" و "هانس ژوژسین" تولید شد. کاتالیزورهای زیگلر و متالوسن از لحاظ کارکرد بسیار انعطاف‌پذیر هستند و در فرایند کوپلیمریزاسیون اتیلن با سایر اولفین‌ها که اساس تولید پلیمرهای مهمی مثل VLDPE و LLDPE و MDPE هستند، مورد استفاده قرار می‌گیرند.
اخیرا کاتالیزوری از خانواده متالوین‌ها با قابلیت استفاده بالا برای پلیمریزاسیون پلی اتیلن به نام زیرکونوسن دی کلرید ساخته شده است که امکان تولید پلیمر با ساختار بلوری (تک آرایش) بالا را می‌دهد. همچنین نوع دیگری از کاتالیزورها به نام کمپلکس ایمینوفتالات با فلزات گروه ششم مورد توجه قرار گرفته است که کارکرد بالاتری نسبت به متالوسن‌ها نشان می‌دهند.

انواع پلی اتیلن
طبقه‌بندی پلی اتیلن‌ها بر اساس دانسیته آنها صورت می‌گیرد که در مقدار دانسیته اندازه زنجیر پلیمری و نوع و تعداد شاخه‌های موجود در زنجیر دخالت دارد.

HDPE (پلی‌اتیلن با دانسیته بالا)
این پلی‌اتیلن دارای زنجیر پلیمری بدون شاخه است بنابراین نیروی بین مولکولی در زنجیرها بالا و استحکام کششی آن بیشتر از بقیه پلی اتیلن‌ها است. شرایط واکنش و نوع کاتالیزور مورد استفاده در تولید پلی اتیلن HDPE موثر است. برای تولید پلی‌اتیلن بدون شاخه معمولا از روش پلیمریزاسیون با کاتالیزور زیگلر- ناتا استفاده می‌شود.

LDPE (پلی‌اتیلن با دانسیته پایین)
این پلی‌ اتیلن دارای زنجیری شاخه‌دار است بنابراین زنجیرهای LDPE نمی‌توانند بخوبی با یکدیگر پیوند برقرار کنند و دارای نیروی بین مولکولی ضعیف و استحکام کششی کمتری است. این نوع پلی ‌اتیلن معمولا با روش پلیمریزاسیون رادیکالی تولید می‌شود. از خصوصیات این پلیمر ، انعطاف‌پذیری و امکان تجزیه بوسیله میکروارگانیسمها است.

LLDPE (پلی اتیلن خطی با دانسیته پایین)
این پلی ‌اتیلن یک پلیمر خطی با تعدادی شاخه‌های کوتاه است و معمولا از کوپلیمریزاسیون اتیلن با آلکن‌های بلند زنجیر ایجاد می‌شود.

MDPE
پلی اتیلن با دانسیته متوسط است.

کاربرد
پلی‌اتیلن کاربرد فراوانی در تولید انواع لوازم پلاستیکی مورد استفاده در آشپزخانه و صنایع غذایی دارد. از LDPE در تولید ظروف پلاستیکی سبک و همچنین کیسه‌های پلاستیکی استفاده می‌شود. HDPE ، در تولید ظروف شیر و مایعات و انواع وسایل پلاستیکی آشپزخانه کاربرد دارد. در تولید لوله‌های پلاستیکی و اتصالات لوله‌کشی معمولا از MDPE استفاده می‌کنند.
LLDPE بدلیل بالا بودن میزان انعطاف‌پذیری در تهیه انواع وسایل پلاستیکی انعطاف‌پذیر مانند لوله‌هایی با قابلیت خم شدن کاربرد دارد. اخیرا پژوهش‌های فراوانی در تولید پلی اتیلن‌هایی با زنجیر بلند و دارای شاخه‌های کوتاه انجام شده است. این پلی اتیلن‌ها در اصل HDPE با تعدادی شاخه‌های جانبی هستند. این پلی اتیلن‌ها ترکیبی ، استحکام HDPE و انعطاف‌پذیری LDPE را دارند.

[Sara12]

ازدیاد برداشت از مخازن....تحریک لرزه ای مخازن (Seismic Wave Stimulation

اولین بار در دهه 1950 میلادی در فلوریدا رابطه بین امواج لرزه ای و افزایش بردداشت مشاهده شد. برای مثال با احداث ریل راه آهن در نزدیکی چاهها مشاهده شد که با عبور قطار چاه آب با افزایش سرعت بردداشت همراه است.
در زلزله 21 ژانویه 1952 کالیفرنیا دو چاه از دو مخزن مجاور، یکی به اندازه 14 بشکه افزایش برداشت و دیگری اندازه 48 بشکه کاهش برداشت را نشان می داد که این نشان از پیچیده بودن عملکرد این امواج بر مخزن دارد.
در زلزله دیگری که در تاریخ 14 می 1970 در تاجیکستان رخ داد، تغییر مثبتی در چاههای نفتی مشاهده شد که تا مدت ها ادامه داشت. ناگفته نماند که بهره برداری از این چاهها سالها متوقف شده بود.
کار و تحقییق روی امواج در اواخر قرن 18 و اوایل قرن 19 انجام شد و مشخص شد که زمین لرزه ها قادرند امواج الاستیک را درون زمین منتشر کنند.
بطور کلی دو نوع موج بوسیله زمین لرزه تولید می شود:
1- امواج P که به امواج فشاری یا Compressional معروفند.
2- امواج S که به امواج ثانویه یا Shear معروفند.
با توجه به دانسته های ما از مکانیک سیالات، امواج P قادرند در سیالات (مانند نفت، گاز و آب) و جامدات منتشر شوند در حالی که امواج S فقط در جامدات منتشر می شوند.
استفاده از دو نوع موج لرزه ای برای تحریک چاه متداول می باشد:
1- موج پر قدرت فرا صوتی (High Power Ultra Sonic Wave)
2- موج صوتی با فرکانس پایین (Low Frequency Sonic Wave)
امواج فراصوتی بوسیله ابزاری که دارای نوسان گرهای هیدرو دینامیکی می باشد، بدرون چاه فرستاده می شود و مورد استفاده آن برای تمیز کردن کف چاه از scale ها، کاهش دادن اثر پوسته و Mud Penetration می باشد. در پروژه های نمونه موفقیت این روش در ازدیاد بردداشت 40 تا 50 درصد می باشد. تاثیر این اموج می تواند تا سالها و ماهها وجود داشته باشد. اما مشکل این روش محلی بودن آن می باشد.
استفاده از امواج صوتی با بسامد پایین برای تحریک تمام مخزن می باشد که توسط یک ویبراتور در سطح زمین قرار می گیرد و مانند یک عملیات ساده 3D طراحی و مدیریت می شود. عملیات با توجه به نوع مخزن، سیال و زمین شناسی زیر زمینی منطقه از چند هفته تا 2 الی سه ماه انجام می شود و نتیجه آن می تواند تا یک سال ادامه داشته باشد.

تاثیر امواج لرزه ای بر مخازن
1- تغییر تراوایی که به دلیل تغییر تخلخل، گسترش شکاف و درز و تغییر حجم سنگ مخزن می باشد.
2- تغییر فشار سیالات مخزن
3- جابجایی محل سنگ های مخزن و گرادیان گرمایی در سنگ مخزن
الف) می دانیم که در مخازن سیالات مانند آب و نفت با هم ترکیب می باشند. به عنوان مثال اگر یک فضای خالی را در نظر بگیریم، ملکول های آب و نفت کنار هم قرار گرفته اند و معمولا در مخازن ماسه سنگی معمولا فیلم آب قادر است به دیواره سنگ بچسبد و قطر مخزن را کم می کند و خروج ملکول نفت را مشکل می سازد. اموج لرزه ای باعث کاهش نیرو های کشش سطحی (Interfacial Tension) شده و فیلم آب را ویران می کند و باعث افزایش قطر منفذ شده و حرکت ملکول نفت را آسان می کند.
ب) علاوه بر ویران کردن فیلم آب، امواج فرا صوتی قادرند یک نوع آشفتگی و خلازایی (Turbulancy and Cavitation) در داخل فضای خالی ایجاد کند که باعث افزایش تحرک (Mobility) نفت در مخزن می شود.
ج) امواج لرزه ای فراصوتی هنگام انتشار انرژی خود را از دست داده و باعث افزایش دمای مخزن می شود و گرانروی سیال مخزن به خصوص پارافین و آسفالتین شده و حرکت آنرا آسانتر می کند و در واقع باعث افزایش فشار سیال مخزن می شود.
د) یکی دیگر از کارکردهای اموج لرزه ای بدین گونه است که باعث ایجاد نیرو های جاذبه میان ملکول های فاز سیالی در مخزن که از نظر اندازه حداقل می باشد شده (مثلا در مخازن نفتی با آب همراه بالای 90 درصد مورد ذکر شده برای نفت مطرح می شود) و باعث چسیبده شدن (Coalescence) ملکول های بهم شده و ایجاد یک فاز پیوسته می کند.
ر) حرکت اموج لرزه ای در مخازن ماسه ای باعث حرکت ذرات سازنده سنگ شده که این حرکات باعث تبدیل شدن دانه های درشت تر به دانه های ریز تر می شوند و با توجه به اینکه تخلخل و تراوایی دانه های ریز تر در طبیعت کمتر می باشد این مورد می تواند یک تاثیر منفی به شمار آید.

شرایط مخزنی برای استفاده از اموج فرا صوتی
1- چاه با کاهش تولید همراه باشد و Scale باید علت آن باشد و فقط ناحیه کمی باید تحت تاثیر این امواج قرار گیرد زیرا بسامد بالاست و عمق نفوذ کم می باشد.
2- مخزن نباید افت فشار شدیدی را نشان دهد.
3- تخلخل باید بالای 5 درصد باشد.
4- گرانروی کمتر از 2-10 پاسکال باشد.
5- عملیات باید در چاههای با لوله های جداری شکافدار انجام شود.
6- بهترین دما برای تحریک چاه توسط این اموج 100 تا 110 درجه سلسیوس می باشد.
شرایط مخزنی برای استفاده از موج صوتی با فرکانس پایین
1- عمق چاه بین 1500 تا 1700 متر
2- درصد آب نباید کمتر از 90 درصد باشد. چون این روش برای Coalescencing و چسباندن ذرات نفت مناسب می باشد.
3- گرانروی باید کم باشد.‏‏‏
در واقع استفاده از امواج الاستیک یک روش جدید، ارزان، بدون آلودگی محیط زیست و با کارایی بالا می باشد. دانشمندان پیشنهاد می کنند که از Wave Seismic Excitation و Gas Drive بعنوان روشی در EOR استفاده شود.
چون مطالعات جدی در این زمینه از 15 سال قبل شروع شده هنوز نتایج مدون و دسته بندی شده بدست نیامده است و ذکر جزئیات و محاسبات کمی (Quantity) وجود ندارد.

[Sara12]

اولين هاي صنعت نفت ايران اولين آموزشگاه عالي صنعت نفت
اولین واحد آموزشی وابسته به شرکت ملی نفت – و یکی از قدیم ترین واحدهای آموزشی کشور – در سال 1318 با نام "آموزشگاه فنی آبادان" شروع به کار نمود که در سال 1341 به "دانشکده مهندسی نفت آبادان" تغییر نام یافت .


اولين پژوهشگاه در کشور
در سال 1337 ، نخستین سنگ بنای یک سازمان پژوهشی در شرکت ملی نفت ایران با نام امور پژوهش و آزمایشگاهها گذاشته شد که مدتی بعد به مرکز پژوهش و خدمات علمی وزارت نفت تغییر نام داد ، و بالاخره در سال 1368 به عنوان اولین پژوهشگاه در کشور ، از طرف وزارت فرهنگ و آموزش عالی به رسمیت شناخته شد.

اولين خط لوله نفت / اولين پالايشگاه
در سال 1909 م. مسئولیت احداث اولین خط لوله نفت در ایران از سوی شرکت نفت ایران و انگلیس به نام " چارلز ریش " داده شد.
برای احداث خط لوله اولیه در ایران ، لوله ها را به یکدیگر پیچ می کردند و آنها را در گودالی که در زمین حفر شده بود گذاشته و برای اینکه زنگ به لوله تأثیر نکند اطراف لوله را با پارچه یا نمد و یا چیز دیگری که آ لوده به قیر باشد و از سرایت آب و نم جلوگیری کند ، می پوشاندند و بعد با خاک ، روی گودال را مستور می کردند. لوله های مورد نیاز به قطر 6-8 اینچ با کشتي "آناتونگا" به اسکله آبادان آورده شد. اسکله را با غرق کردن یک کشتی قدیمی به نام دنیا درست کرده بودند. وقتی که کشتی حامل لوله ها یک هفته بعد از آماده شدن اسکله به آبادان رسید و حامل 2300 قطعه لوله بود، همه آن لوله ها ظرف ده روز به کمک نیروی انسانی در ساحل آبادان تخلیه شد. از آنجا که قرار بود خط لوله به موازات رودخانه کارون احداث گردد، برای نصب خط لوله از دوبه استفاده می گردید.

لوله ها با استفاده از دوبه و از طریق رودخانه تا آب گنجی در نزدیکی در خزینه بین شوشتر و مسجد سلیمان حمل می گردید. از آن نقطه به بعد خط باید از ستیغ کوه و ارتفاعات تپه ها با شیبهای تند کشیده شود. قهرمانان این عملیات قاطرهایی بودند که از مناطق مختلف مانند : اصفهان، بغداد و حتی قبرس خریداری شده بودند و بر گردن آنها زنگوله هایی آویزان شده بود. قاطرها را دو به دو می کردند و به تناسب طول لوله که بر روی پشت آنها قرار داده می شد فاصله قاطرها از یکدیگر تنظیم و بدین ترتیب لوله ها حمل می گردید. در کل بیش از 6000 هزار قاطر مورد استفاده قرار گرفت .
وقتی که بالاخره خط لوله احداث شد با مشکل حمل و عبور آن از روی عرض رودخانه بهمنشیر در جزیره آبادان مواجه شدند. عرض رودخانه حدود 25 متر بود. برای این کار همه مسیر رودخانه را از بشکه های خالی قیر که به وسیله سیم به یکدیگر وصل و بر روی آب شتاور می شدند و از دو طرف ساحل رودخانه توسط جراثقالی که خود ساخته بودند پر کردند. بدين ترتيب اقدام به احداث يک پل شناور شد. از آنجا که ارسال نفت به بالای تپه ها نیاز به فشار داشت لذا به نصب پمپهایی در منطقه تمبی در مسجد سلیمان شد که بتواند نفت را در دو بخش از ارتفاعات بین راه تلمبه کند. سپس به فاصله هر 50 کیلومتر در دشت تلمبه هایی نصب گردید به نحوی که ارسال نفت به آبادان به سهولت انجام پذیرد.

در اواسط سال 1911م. " چارلز ریش " آزمایشات اولیه را بر روی خط لوله به پایان رساند و اعلام کرد که خط لوله به طول 130 کیلومتر آماده بهره برداری است.
این خط لوله قادر بود سالیانه 400000 تن نفت خام را از مسجد سلیمان به پالاییشگاه آبادان ( اولین پالایشگاه در ایران ) که تا آن زمان هنوز آماده نشده بود حمل کند.
عملیات ساختمانی پالایشگاه آبادان از سال 1909 آغاز و در سال 1912 آماده بهره برداری شد .


اولين چاه نفت در جنوب (مسجد سليمان)
در سال 1904 با تشویق دریا سالار " لرد فیشر " فرمانده نیروی دریایی انگلستان، کمیته بررسی منابع نفت جهت سوخت ناوگان نظامی بریتانیا با " دارسی " (دارنده امتیاز اکتشاف، استخراج، حمل و نقل و فروش نفت ایران) تماس گرفت تا او را به واگذاری امتیاز نفت ایران راضی کند. پس از مذاکراتی سرانجام توافق کردند شرکت جدیدی به نام سندیکای امتیازات تشکیل دهند. صاحبان شرکت جدید عبارت بودند از : دارسی، لرد استراتکونا و شرکت نفت برمه.
شرکت سندیکای امتیازات، کاوش نفت در ایران را از منطقه چاه سرخ به میدان نفتون منتقل کرد و پس از سه سال تلاش و پیگیری و حفاری و عملیات بالاخره در تاریخ 26 مه 1908 ( 5 خرداد ماه 1287 ه. ش. ) نفت از چاه حفاری شده در مسجد سلیمان فوران کرد. " رینولدز "، فرمانده عملیات به انگلستان چنین گزارش کرد: " مفتخرم گزارش کنم که امروز صبح در ساعت چهار به وقت ایران نفت در عمق 1180 پا از چاه شماره یک فوران کرد. جزئیات دیگر شامل غلظت و مقدار نفت متعاقبأ اعلام خواهد شد" .
تخمین زده می شد که استخراج نفت در این منطقه به حد کافی باشد و روزانه بیست هزار گالن استخراج شود.

اولين پتروشيمي در ايران
فکر و اندیشه ایجاد صنایع پتروشیمی در ایران قدمت حدود یک ربع قرن دارد. برای به ثمر رسیدن این هدف سازمانهای متعددی در وزارتخانه های مختلف به وجود آمد و اولین سازمان نسبتأ متشکل برای این منظور بنگاه شیمیایی وابسته به وزارت اقتصاد بود. عمده ترین فعالیت این بنگاه ایجاد کارخانه کود شیمیایی مرودشت (فارس) در سال 1338 بود، تا اینکه در سال 1343 کلیه فعالیتهایی که برای ایجاد یا توسعه صنایع پتروشیمی توسط واحدهای تابعه وزارتخانه و سازمانهای مختلف دولتی انجام می شد، در شرکت ملی نفت ایران متمرکز گردید و این شرکت برای تأمین منظور نهایی، شرکتی فرعی به نام شرکت ملی صنایع پتروشیمی تأسیس کرد.

مچتمع پتروشیمی شیراز که اولین مجتمع پتروشیمی در ایران است در سال 1342 جهت تولید کود شیمیایی در مرودشت فارس احداث شد. سرمایه اولیه این مجتمع 8/1 میلیون ریال بوده است. این مجتمع در سال 1345 بر اساس قانون به شرکت ملی صنایع پتروشیمی واگذار شد.
محصولات تولیدی این مجتمع عبارتند از :
آمونیاک، اوره، نیترات آمونیم، سودای سبک و سنگین، بیکربنات سدیم، اسید نیتریک، دی آمونیم فسفات، متانول، پرکلرین، آرگون.
موارد مصرف:
تولید کود شیمیایی، صنایع بلور و شیشه، نانوایی، شیرینی پزی، داروسازی، صنایع نظامی، مکمل سوخت بنزین، رنگ و تینر و چسب.

[Sara12]

گاز مايع (LPG, Liquefied Petroleum GAS )


گاز مايع که بصورت مخفف LPG ناميده مي شود معمولاً عمدتاً از دو ترکيب هيدروکربني پروپان و بوتان با فرمول شيميايي C4H10, C3H8 تشکيل شده است. بوتان خود شامل دو ترکيب ايزوبوتان و نرمال بوتان است. LPG که معمولاً در برخي نقاط دنيا به نام ترکيب عمده آن، پروپان، نيز شناخته مي شود بعنوان محصول فرعي فرآيندهاي تصفيه و توليد گاز طبيعي و پالايش نفت خام توليد مي شود. LPG در آمريکا عمدتاً از 90% پروپان، 5/2% بوتان و هيدروکربنهاي سنگين و مقدار کمي نيز اتان و پروپلين تشکيل شده است. گاز مايع فاقد رنگ، بو و مزه است و بطور کلي زيان آور نيست ولي در صورتيکه حجم زيادي ا (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2FCh emical_Industries.asp)ز آن استشمام گردد باعث بيهوشي خواهد شد. به منظور آگاهي از نشت گاز مايع ترکيبات گوگرد دار بنام مرکاپتان شامل "اتيل مرکاپتان" و "متيل مرکاپتان" به گاز مايع افزوده مي شود.


LPG در شرايط فشار و دماي عادي بصورت گاز است و تحت فشار atm10-8 ، اجزا آن به مايع تبديل مي شود. بنابراين نگهداري و حمل و نقل اين محصول به سادگي امکان پذير است. البته ترکيبات LPG براي مکانهاي مختلف و در فصول مختلف متفاوت است. براي مثال گاز مايع ارائه شده به مصرف کنندگان در ايران در فصول مختلف بين (90-50) درصد بوتان و (50-10) درصد پروپان و تا 2% ترکيبات سنگين تر مثلاً پنتان دارد. به علت کيفيت سوخت گاز مايع LPG و کاهش انتشار آلاينده ها، استفاده از اين سوخت در جهان به صورت فزاينده اي مورد توجه بوده و در کشورهاي مختلف مانند ايتاليا (با 1500000 خودرو)، ژاپن، امريکا، انگليس استفاده از اين سوخت جايگزين مورد حمايت و تشويق دولتها مي باشد.
مزاياي LPG شامل در دسترس بودن ( درکشورهاي توليد کننده)، ايمني، نياز به تغييرات جزيي در موتور خودروها و بازدهي مناسب سوخت مي باشد. جهت مايع نمودن، اين گاز در فشار حدود 8 تا 10 اتمسفر در مخازن فلزي با استحکام مناسب ذخيره مي شود. چون اين مخازن مجهز به شير قطع جريان در صورت نشت از خطوط انتقال سوخت هستد استفاده از آنها ايمن تر از بنزين مي باشد.
LPG به موتور محفظه احتراق به صورت بخار وارد مي شود، لذا روغن را از ديواره سيلندرها نمي شويد، يا در شرايط سرد بودن موتور، روغن را رقيق نمي کند. همچنين، مواد آلاينده مانند اسيد سولفوريک، ياذرات کربن را وارد روغن موتور نمي نمايد.
بنابراين موتورهايي که با سوخت گاز مايع کار مي کنند هزينه تعميرات و نگهداري کمتري خواهند داشت. چون LPG داراي عدد اکتان بالا حدود (RON=105) مي باشد قدرت موتور يا بازدهي سوخت بدون افزايش ضربه در موتور، با افزايش ضريب تراکم قابل افزايش است.

معايب LPG:
در مقايسه با بنزين، LPG داراي محتواي انرژي (energy content) کمتر است، لذا مخزن سوخت بايد بزرگتر از مخزن بنزين بوده و بعلت اينکه مخزن تحت فشار مي باشد سنگين تر خواهد بود و هزينه خودروهاي با سوخت LPG بين 2000 –1000 دلار گرانتر از خودروهاي بنزيني مي باشد. البته قيمت LPG در سطح جهاني تقريبا" مشابه قيمت بنزين است.
با توجه به اينکه گاز مايع بعنوان محصول فرعي پالايشگاههاي گاز و نفت توليد مي شود لذا فراواني منابع آن کاملاً محدود است. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2F) لذا بعنوان راه حل اساسي در کاهش الودگي و جايگزيني سوخت در بسياري از نقاط جهان نمي تواند مطرح باشد.

به لحاظ ايمني، چون گاز پروپان سنگين تر از هواست در صورت نشت، بصورت لکه روي سطح زمين باقي مانده و در آبهاي زيرزميني نيز نفوذ مي کند. امکان شعله ور شدن آن روي سطح زمين نيز هست. لذا از اين حيث بايد در حمل و نقل و حين استفاده، نهايت دقت در جلوگيري از نشت LPG صورت گيرد.
از ساير معايب اين سوخت مي توان به افت قدرت موتور در موتورهاي تبديلي به ميزان 10-15 درصد و عدم توانائي مناسب موتور در عبور از سربالائي ها اشاره نمود.
در موتورهاي تبديلي اگر موتور به طور مناسب تبديل نگرديده باشد در تابستانها گاز بصورت خشک سوخته و باعث جوش آمدن موتور مي گردد. و در زمستان نيز براي شروع و استارت موتور داراي مشکل بوده و بايد با بنزين موتور تبديلي روشن گردد.

انتشار گازهاي آلاينده:
از ديدگاه زيست محيطي استفاده از LPG بصورت استانداردداراي کمترين چرخه حيات انتشار گازهاي گلخانه اي د (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Far ticle%2FLNG.asp)ر مقايسه با ساير سوختهاي تجاري است. پتانسيل کاهش اوزون با استفاده از اين سوخت به نصف بنزين کاهش مي يابد، همچنين انتشار هيدروکربنهاي نسوخته 3/1 اکسيدهاي نيتروژن 20%، منواکسيد کربن 60% در مقايسه با بنزين کاهش مي يابد.

[Sara12]

روش هاي استخراج نفت


پس از عمليات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت، به دليل فشار زياد موجود در مخزن، جريان نفت به سوي دهانه خروجي چاه سرازير مي شود. اين مرحله از استخراج كه عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازيافت اوليه نفت موسوم است. در برداشت اوليه نفت ، از انرژي خود مخزن براي توليد نفت استفاده مي شود.البته اين بدان معنا نيست كه اگر نفت خود به خود به سطح زمين نيايد، برداشت اوليه وجود نخواهد داشت،بلكه وقتي از پمپ براي بالا آوردن نفت استفاده ميكنيم،در واقع هنوز در مرحله اول برداشت نفـــــــت قرار داريم.در اين مرحله انرژي خاصي وارد مخزن نمي شود.با افزايش توليد و كاهش فشار، سرعت توليد نيز كاهش مي يابد تا اينكه فشار به حدي ميرسد كه ديگر نفت خارج نمي شود. در اين مرحله ممكن است ار 30 تا 50 درصد كل نفت مخزن استخراج شود. علاوه بر فشار مخزن عوامل ديگري منند خواص سنگ مخزن و ميزان تخلخل آنها و همچنين دماي مخازن نيز در ميزان توليد مؤثرند. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
به عنوان مثال، كل نفت مخازن آمريكا حدود109*400 بشكه بوده است كه تا سال 1970 حدود 109*100 بشكه آن توسط روشهاي اوليه استخراج شده اند.البته هر چه ميزان گاز آزاد در مخزن بيشتر باشد مقدار توليد نفت توسط اين روش بيشتر است، زيرا تغييرات حجم گاز در مقابل تغيير فشار بسيار زياد است. به عنوان مثال در ايالت پنسيلوانياي آمريكا به دليل پايين بودن نفوذپذيري (كمتر از 50 ميلي دارسي) و انرژي كم مخزن كه ناشي از پايين بودن مقدار گاز طبيعي آزاد است، ميزان نفت استخراج شده با روشهاي اوليه بين 5 تا 25 درصد كل نفت بوده است و به همين دليل در اين ايالت روشهاي مرحله دوم از سال 1900 شروع شده است.
وقتي مخزن تخليه شد و ما نتوانستيم نفت را حتي با پمپاژ از مخزن به چاه و از چاه به سطح زمين انتقال دهيم،در اين صورت استفاده از روش EOR از نوع بازيافت ثانويه شروع ميشود كه براي استفاده از اين روش، امروزه در دنيا روش تزريق آب مرسوم است.
در اين روش از چاه تزريقي،آب به مخزن تزريق ميشود و از چاه بهره برداري،نفت مورد بهره برداري قرار مي گيرد.در اين روش،ما با تزريق سيال در سيستم مداخله ميكنيم و سيال تزريقي،نفت را به طرف چاه توليدي هدايت ميكند. البته به جاي آب،ميتوان گاز نيز تزريق كرد كه به آن فرايند تزريق گاز مي گويند. بايد توجه داشت كه استفاده از اين دو روش تزريقي با تزريق آب يا گازي كه به منظور حفظ و نگهداري فشار مخزن انجام ميگيرد متفاوت است. چرا كه در تزريق آب و گاز براي حفظ فشار مخزن، سيال تزريقي باعث حركت نفت نمي شود،بلكه از افت سريع فشار مخزن در اثر بهره برداري جلوگيري مي كند.
در حالت ثانويه برداشت زماني فرا ميرسد كه، ما ضمن تزريق آب به مخزن،در چاه توليدي با توليد آب مواجه مي شويم. در اين حالت، چون نسبت آب به نفت زياد ميشود و توليد در اين صورت بازده اقتصادي ندارد،بايد از روش ديگر براي افزايش برداشت بهره بگيريم.اگر تزريق آب را متوقف كنيم و از فرايند هاي ديگري نظير تزريق گاز CO2 استفاده كنيم. از روشهاي مؤثر در مرحله دوم يكي سيلابزني آبي و ديگري سيلابزني گازي يا تزريق گاز است. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
در روش سيلابزني آبي، آب با فشار زياد در چاههاي اطراف چاه توليد نفت وارد مخزن شده و نيروي محركه لازم راي استخراج نفت را به وجود مي آورد.معمولا در اطراف هر چاه نفت چهار چاه براي تزريق آب وجود دارد.
در روش سيلابزني گازي، گاز (مانند گاز طبيعي ) با فشار زياد به جاي آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجي به جريان مي اندازد. در كشور ونزوئلا حدود 50% گاز طبيعي توليد شده دوباره به چاههاي نفت براي استخراج در مرحله دوم برگردانده مي شود. نحوه تزريق گاز شبيه تزريق آب به صورت چاههاي پنجگانه است. در مواردي كه گرانروي نفت خيلي بالا باشد از تزريق بخار آب براي استخراج مرحله دوم استفاده ميشود. تزريق بخار آب، دما را افزايش و گرانروي را كاهش ميدهد. در اين روش كه از بخار آب به جاي آب استفاده ميشود، با كاهش گرانروي نفت، جريان آن راحت تر صورت گرفته و سرعت توليد بالا مي رود. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
پس از استخراج به كمك روشهاي مرحله دوم هنوز هم حدود 30 الي 50 درصد نفت ميتواند به صورت اسنخراج نشده در مخزن باقي بماند. در اينجاست كه استخراج نفت به كمك روش مرحله سوم صورت گيرد.
يكي از روشهاي مرحله سوم، تزريق محلول مايسلار (micellar solution) است كه پس از تزريق آن، محلولهاي پليمري به عنوان محلولهاي بافر به چاه تزريق مي شود. در آمريكا ممكن است روشهاي استفاده از محلولهاي مايسلار تا 50 درصد كل روشهاي مرحله سوم را شامل شود. محلول مايسلار مخلوطي از آب، مواد فعال سطحي، نفت و نمك است. در روشهاي جديد تهيه محلول مايسلار ، نفت، نمك و مواد كمكي فعال سطحي حذف گرديده اند. محلولهاي مايسلار نيروي تنش سطحي بين آب و نفت را تا حدود dyne/cm 001/0 يا كمتر از آن كاهش ميدهد.
گرانروي محلول پليمري حدود 2 تا 5 برابر گرانروي نفـــــــــــت است. غلظت پليمر حدود ppm1000 مي باشد. در حال حاضر از پلي اكريميد ها و زيست پليمر ها به عنوان پليمر در محلول بافر استفاده مي شود. مواد فعال سطحي معمولا سولفوناتهاي نفتي سديم هستند و از لحاظ خواص و ساختار شيميايي شبيه شوينده ها مي باشند. از الكلها براي مواد كمكي فعال سطحي استفاده مي شود.هزينه تهيه محلولهاي مايسلار براي توليد هر بشكه نفت در سال 1975 حدود 5/1 دلار آمريكا بوده است.
يكي ديگر از روشهاي مرحله سوم، روش احتراق زير زميني است. طي اين روش اكسيژن موجود در هوا در زير زمين با هيدروكربنها مي سوزد و مقداري انري و گاز توليد شده، فشار مخزن بالا ميرود.گرما همچنين گرانروي را كاهش داده و جريان نفت راحتتر صورت ميگيرد. يك روش ديگر مرحله سوم كه اخيرا مورد توجه قرار گرفته است، روش تزريق گاز كربن دي اكسيد مي باشد كه جزئي از روش جابجايي امتزاج پذير است. گاز كربن دي اكسيد بسيار ارزان بوده، در نفت نيز حل ميشودو گرانروي ان را كاهش مي دهد.از روشهاي ديگر مررحله سوم انفجار هاي هسته اي در زير زمين است كه اين انفجار ها شكاف مصنوعي در سنگها به وجود مي آورد و جريان نفت را ساده تر ميكند.
به اين گونه فراينـــــد ها، مرحله سوم برداشت نف‍ــت (Tertiary Oil Recovery) مي گويند.
گفتني است كه مراحل برداشت نفت را به گونه اي ديگر ميتوان تقسيم بندي كرد، يعني به جاي اينكه بگوئيم مرحله اول،دوم يا سوم، مي توانيم بگوييم Primary Recovery ، مرحـله Improved Oil Recovery يا IOR و مرحله EOR يا Enhanced Oil Recovery. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
برداشت بهبود يافته يا IOR فرايندي است كه براي تعديل كردن تكنولوژي هاي مورد استفاده براي افزايش برداشت بكار ميرود. حال اين فرايند مي تواند در مرحله اول توليد انجام شود يا در مراحل دوم و سوم.
تكنولوژي هايي چون حفاري افقي يا مشبك كاري انتخابي و يا تزريق ژل در جا (Insitu gelation) از نوع IOR ميباشند. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
بنابراين در IOR فرايند توليـد عوض نميشود، بلكه تكنولوژي به گونه اي تعديل مي شود كه با همان فرايند قبلي،نفت بيشتري از مخزن توليد مي گردد.
در حالي كه ازدياد برداشت يا EOR به فرايندي اطلاق مي شود كه در آن سعي ميشود تا ميزان درصد اشباع نفت باقيمانده تا آنجا كه ممكن است پايين بيايد و نفت باقيمانده در مخزن به حداقل ممكن برسد. فرايند هايي چون سيلابزني شيميايي، تزريق CO2 و احتراق درجا از اين قبيل ميباشند. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
بعد از عمليات تزريق آب ميتوان فرايند را تغيير داد. روش ديگري اين است كه عمليات تزريق آب را تعديل كنيم. بدين منظور در لايه هاي با خاصيت گذر دهي متفاوت، آب وارد لايه هاي با خاصيت گذردهي بالا شده و به سمت چاه توليدي هدايت ميگردد، لذا بايد كاري كرد كه اين لايه ها بسته شوند. اين كار با تزريق ژل در لايه هاي مورد نظر صورت مي گيرد.فرايند جابه جايي امتزاجي (Miscible Displacement) به معني بازيافت نفت به وسيله تزريق ماده اي است كه با نفت قابل امتزاج باشد. در جابه جايي مذكور سطح تماس نفت و ماده تزريق شده از بين مي رود و جابه جايي بصورت حركت تك فازي انجام ميشود. در صورتي كه شرايط از هر لحاظ براي امتزاج ماده تزريق شده و نفت فراهم باشدبازيافت چنين فرايندي در مناطق جاروب شده 100% ميباشد. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
گاز تزريقي داراي ويسكوزيته كمتر نسبت به نفت مخزن است و در نتيجه تحرك بيشتري نسبت به آن دارد.اين خاصيت گاز تزريقي،يكي از دلايل امكان امتزاج آن با نفت مخزن است، زيرا تحرك زياد گاز نسبت به نفت باعث مي شود كه گاز در مراحل مختلفي با نفت تماس پيدا كرده و در نهايت حالت امتـزاج بين نفت مخزن و گاز تزريقي حاصل آيد. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)
مسئله اي كه از تحرك زيــاد گاز ناشي مي شود اين است كه گاز تمايل به Fingering و Channeling پيدا ميكند و در نتيجه مناطقي از مخزن به وسيله گاز جاروب نمي گردد و لذا اين امر باعث پايين آمدن Recovery Factor در جابه جايي امتزاجي ميشود. (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fwww.irche.com%2Fmi neral.asp)

[Sara12]

مكانيزم احتراق گرين سوخت جامد


گرين سوخت جامد از سطح مي‌سوزد. در سوختن نرمال از سطح گرين، لايه‌لايه برداشته مي‌شود. مؤلفه سرعت جبهه شعله‌گرين در جهت عمود بر سطح آن، سرعت سوخت ناميده مي‌شود. سرعت سوخت به كمك تركيب شيميايي سوخت تعيين و در يك رنج تقريبا و سيع بر حسب فشار محفظه و درجه حرارت گرين تغيير مي‌كند. براي تعيين سرعت سوخت معمولا از رابطه تجربي زير استفاده مي‌شود:
U=u0*b/(b+(20-t))*p
كه u0 سرعت سوختن گرين در درجه حرارت t=20c و تحت فشار 1kg/cm2 است. p فشار در محفظه بر حسب kgf/cm2ضرايب تعيين شده تجربي است. براي همه سوختهاي جامد امروزي u0‌دررنج 0.2-0.6cm/s‌ و در رنج B=300-600c قرار دارد. در صورتي كه سرعت احتراق مشخص باشد، به راحتي مي‌توان دبي جرمي سوخت را تعيين كرد.
G=VSU
كه V وزن مخصوص سوخت، معمولا در رنج 1.6-1.8kgf/lit و s سطح سوختن گرين است. در حين سوختن شكل‌گرين تغيير مي‌كند و سطح s ممكن است كاهش يا افزايش يابد كه در نتيجه باعث كاهش يا افزايش دبي جرمي، فشار و پيش‌ران مي‌شود.
با شكل مفروض اوليه گرين، نحوه تغيير اين پارامترها معمولا با روش اختلاف محدود مشخس مي‌شود. براي مشخص كردن آن لازم است كه ابتدا نحوه تغيير سطح sرا در سوختن سطحبا ضخامت uDtتعقيب كرد.
كه vt وزن مخصوص سوخت، معمولاً در رنج kgf/lit 8/1-6/1 و –s سطح سوختن گرين است. در حين سوختن شكل گرين تغيير مي‌كند و سطح s ممكن است كاهش يا افزايش يابد كه در نتيجه باعث كاهش يا افزايش دبي جرمي، فشار و پيش ران مي‌شود.
با شكل مفروض اولية گرين، نحوة تغيير اين پارامترها معمولاً با روش اختلاف محدود مشخص مي‌شود. براي مشخص كردن آن لازم است كه ابتدا نحوه تغيير سطح s را در سوختن سطح با ضخامت uDt تعقيب كرد. در گرين‌هاي پيچيده اين كار معمولاً گرافيكي انجام مي‌شود و سرعت سوختن u در اين حالت به عنوان يك مقدار متغير برحسب فشار بررسي مي‌شود.
انتخاب شكل اوليه گرين، براي تعيين محدودة معين تابع تغييرات فشار و پيش‌ران برحسب زمان لازم است. به عنوان مثال كاهش تدريجي فشار در حين كاركرد موتور مي تواند جبران كنندة كاهش مشخصه‌هاي مقاومت مصالح مواد در نتيجه گرم شدن محفظه باشد و در نتيجه وزن كاهش يابد. گاهي اوقات با بالا بردن پيش ران اوليه، سپس كاهش تدريجي آن مي‌تواند به سرعت نهايي بيشتري در موشك بالستيك دست يافت. به رابطه 2-3 برمي‌گرديم. مشهود است كه سرعت سوختن علاوه بر فشار، همچنين تابعي از درجه حرارت است. منظور درجه حرارت خود گرين است، يعني درجه حرارتي كه قبل از محترق شدن دارد و تا پايان كار ثابت مي‌ماند. شعله باعث سوختن لاية سطحي مي‌شود و جبهه آتش به عمق گرين سريع‌تر از جريان حرارتي نفوذ مي كند. به همين دليل در رابطه 2-3 اثر درجه حرارت آب و هوايي (زمستان-تابستان) منظور شده است. در حالت كلي اين مقدار oC 40 file:///C:/DOCUME%7E1/ADMINI%7E1/LOCALS%7E1/Temp/msohtml1/03/clip_image002.gif در نظر گرفته مي‌شود. براي بعضي از سوخت‌ها، سرعت سوختن در رنج درجه حرارت ذكر شده ممكن است تا مقدار 30% تغيير كند. در نتيجه فشار و پيش ران نيز سريعاً تغيير مي‌كند. بنابراين محفظه براساس بدترين شرايط از نظر مقاومت مصالح محاسبه مي‌شود علاوه بر اين بايد توجه داشت كه بر اساس زمان احتراق سوخت، برد موشك‌هاي بدون سيستم كنترل تغيير مي‌كند. بنابراين، در هنگام شليك به هدف لازم است كه تصحيح مربوط به درجه حرارت گرين را اعمال كرد.
براي اين كه اثر درجه حرارت را كاهش دهيم، براي موشك‌هاي بدون سيستم كنترل حتي از نازل‌هاي مختلف استفاده مي‌شود. به عبارت ديگر از نازل‌هاي تابستاني با مقطع عبور بزرگ و رمستاني با مقطع عبور كوچك‌تر استفاده مي‌شود. در بعضي حالت‌ها براي موشك‌هاي تاكتيكي از گرين‌هايي استفاده مي‌شود كه از قبل دماي آن ثابت نگه داشته شده است و يا قبل از شليك آن را گرم مي‌كنند، يا در كانتينرهايي با تنظيم كنندة درجه حرارت نگهداري مي‌شوند. همچنين براي موشك‌هاي بالستيكي مي‌توان از اين نوع گرين‌ها استفاده كرد.
در همه حالت‌ها لازم است قبل از هرچيز، تركيب سوختي را انتخاب كرد كه رابطه ضعيفي بين سرعت سوختن و درجه حرارت آن وجود داشته باشد، كه در اين صورت مقدار بزرگي براي پارامتر B به دست مي‌آيد.
مكانيزم اثر درجه حرارت گرين روي سرعت سوختن تقريباً مشخص است. بر اثر حرارت اعمالي به گرين سوخت، ذراتي از سوخت نزديك سطح سوختن در ابتداي گازي شكل مي‌شود و واكنش‌هاي شيميايي در آن انجام مي‌گيرد. در اين فرايند نقش اساسي را شرايط انتقال حرارت از گاز به سطح گرين بازي مي‌كند. در درجه حرارت‌هاي پايين‌تر، زمان گازي شدن قدري بيشتر و در نتيجه باعث كاهش سرعت سوختن مي‌شود. به همين صورت نقش فشار نيز روشن مي‌گردد. هرچه فشار بيشتر باشد، تعداد مولكول گاز داغ بيشتري به سطح گرين برخورد خواهد كرد و با شدت بيشتري انتقال حرارت صورت مي‌گيرد. چون اين فرايند مرتبط با شرايط انتقال حرارت است، در نتيجه سرعت سوختن بايد همچنين توام با سرعت جريان گازي عبوري در طول سطح گرين افزايش يابد. در طول مسير جريان. با نزديك شدن به نازل، لحظه به لحظه مقادير جديد گاز اضافه مي‌شود و سرعت جريان افزايش مي‌يابد. بنابراين گرين از سمت نازل سريعتر مي‌سوزد. بنابراين در حين طراحي گرين و مجموعة موتور بايد به اين مطلب توجه داشت.

[Sara12]

CNG و LNG و GTL در انتقال گاز طبیعی



انتقال گاز برای فواصل طولانی همواره با مشکلات خاصی روبرو میباشد. امروزه تکنولوژی LNG به عنوان راهکاری کاملاً اقتصادی و قابل اطمینان در این زمینه مطرح است. اما پیشرفت‌های اخیر در زمینة استفاده از سایر تکنولوژی‌ها نیز باعث گردیده است که روش‌هایی نظیر CNG و هیدرات هم به عنوان راه‌حلی برای انتقال گاز به فواصل طولانی مطرح گردند. این مطلب سعی نموده تا تحلیلی از وضعیت این تکنولوژی‌ها ارایه دهد: بدون شک گاز طبیعی منبع مهم تامین انرژی در قرن جدید است. امروزه تکنولوژی‌های بسیاری برای استحصال، انتقال و به‌کارگیری از منابع گازی رشد یافته‌اند. توسعة سریع صنعت گاز نیز تاثیرپذیر از تکنولوژی‌های مهمی بوده است که از اواسط قرن بیستم مطرح شده‌اند. انتقال گاز طبیعی به واسطة ماهیت گازی آن عموماً با دشواری مواجه است و حتی استفاده از ساده‌ترین روش انتقال یعنی خطوط لوله در فواصل طولانی با مشکلات زیادی روبرو می‌شود. با توجه به تواناییهای موجود تکنولوژی برای انتقال گاز به فواصل دوردست، روش LNG گاز طبیعی مایع‌شده به عنوان یک روش اقتصادی توانسته دشواری حمل گاز را مقدار زیادی مرتفع سازد. برخی از کارشناسان تبدیل گاز به فراوردههای مایع (GTL) را نیز راهکاری مناسب جهت انتقال گاز به بازارهای دوردست بیان مینمایند؛ زیرا معتقدند با وجود این که هنوز تکنولوژی GTL به طور گسترده مورد استفاده کشورهای دارنده گاز قرار نگرفته است، حمل فرآوردههای مایع به بازارهای مصرف بسیار سادهتر و کم هزینه‌تر از روش تبدیل به LNG میباشد. علاوه بر آن فرآوردههای مایع گاز را به سهولت میتوان در بازار مصرف به فروش رساند ولی به دلیل نوع خاص تقاضای LNG که به تاسیسات دریافت خاصی نیازمند است, فروش LNG همواره دشواری بیشتری دربردارد. به واسطه هزینههای بالا برای انتقال گاز طبیعی در هر یک از تکنولوژیهای فوقالذکر, تحقیق و پژوهش برای یافتن راهکارهای دیگر همواره ادامه دارد. در این راستا علاوه بر تکنولوژی LNG و GTL، تکنولوژی‌های CNG و هیدرات نیز ممکن است بتوانند به عنوان راهکاری مناسب و ارزان برای انتقال گاز مطرح شوند. تکنولوژی CNG تکنولوژی CNG یا گاز طبیعی فشرده شده، برای انتقال گاز طبیعی در مسافت‌های طولانی، قابلیت مهمی به شمار میرود. CNG را می‌توان در کشتی‌های مخصوصی ذخیره و سپس به مقاصد مورد نظر حمل نمود. اگرچه یک کشتی حامل CNG نمی‌تواند گاز را به مقادیر بارگیری شده در کشتی‌های LNG انتقال دهد، ولی روش مایع‌سازی و همچنین تبدیل مجدد به گاز در تکنولوژی CNG سهل‌تر و بسیار کم‌هزینه‌تر از LNG است. ذخیره‌سازی گاز در کشتی‌های CNG به صورت نگهداری گاز در لوله‌هایی با تحمل فشار ۳۰۰۰-۱۵۰۰ psi و به قطر ۱۸ تا ۳۶ اینچ می‌باشد. این لوله‌ها که به‌صورت افقی و عمودی در کشتی تعبیه شده‌اند, توانایی ذخیرهسازی مقادیر زیادی گاز را در خود دارند. برای کاهش خطرات احتمالی, دمای این لوله‌ها در ۲۰- درجه سانتی‌گراد حفظ می‌شود. به دلیل فشار بالای CNG در مخازن لوله‌ای شکل، بالابودن احتمال خطر انفجار از مشکلات اساسی عملی‌نشدن کاربرد وسیع تکنولوژی CNG در جهان می‌باشد. امروزه استفاده از تکنیک‌های جدید در ساخت کشتی‌های CNG یعنی به‌کارگیری لوله‌هایی به قطر ۶ اینچ که به‌صورت قرقره‌های بزرگ در درون کشتی تعبیه می‌شوند، پیشنهاد شده است. این کشتی‌ها توانایی ذخیره‌سازی بیشتری از گاز را در خود دارند. تکنولوژی CNG برای انتقال گاز مخازن آب‌های عمیق که عملاً انتقال گاز آنها با خط لوله به ساحل با دشواری و هزینه بالا روبرو است, می‌تواند کاربرد یابد. سادگی فرایند تولید CNG و تکنولوژی‌ ساده‌تر ساخت کشتی‌های حمل آن نسبت به LNG, طرح‌های CNG را به عنوان گزینة بالقوه‌ای برای انتقال گاز مطرح نموده است. با توجه به شرایط موجود تکنولوژی CNG, استفاده از آن تنها برای انتقال گاز تا فواصل ۲۵۰۰ مایل مطمئن به نظر می‌رسد. تحقیقات در زمینة استفاده از تکنولوژی CNG برای انتقال گاز طبیعی در کشورهای آمریکا و استرالیا همچنان ادامه دارد. تکنولوژی هیدرات هیدرات جامدی است بلوری که از مولکول‌های آب تشکیل شده است و در حقیقت مولکول‌های گاز در درون آن به دام افتاده‌اند. گازهای زیادی هستند که قابلیت تشکیل هیدرات را دارند. از آن جمله می‌توان به هیدروکربن‌هایی با تعداد اتم‌های پایین نظیر متان اشاره کرد. شرایط تشکیل هیدرات عبارتند از: ۱- فشار و دمای مناسب ۲- وجود مولکول آب ۳- وجود مولکول گاز از دهة ۱۹۶۰ که هیدرات گازی به عنوان عاملی مزاحم در خطوط لوله گاز به‌وجود آمد, ایده انتقال گاز طبیعی به‌وسیلة هیدرات در ذهن بسیاری از دانشمندان شکل گرفت. به دلیل آنکه دمای حمل هیدرات بالاتر از دمای حمل LNG می‌باشد، هیدرات گازی را به سهولت می‌توان انتقال داد. از این رو تکنولوژی ساخت کشتی‌های حمل هیدرات پیچیدگی بسیار کمتری نسبت به کشتی‌های حمل LNG خواهد داشت و تاسیسات تولید هیدرات بسیار ساده‌تر از تاسیسات LNG می‌توانند طراحی گردند. اما مشکل اساسی, حجم کمتر گاز منتقل شده می‌باشد. براساس مطالعات انجام شده در این زمینه, هر یک متر مکعب هیدرات, ۱۷۵ متر مکعب گاز را در خود جای می‌دهد. در صورتیکه در تکنولوژی LNG کاهش حجم به یک ششصدم می‌رسد و این موضوع در اقتصادی‌بودن طرح‌های انتقال گاز به‌خصوص فواصل دوردست بسیار پراهمیت است. با این وجود, هنوز امیدهای زیادی وجود دارد تا هیدرات به عنوان یک راه‌حل کاملاً اقتصادی جهت انتقال گاز بهکار رود. در این زمینه, شرکت BP با همکاری مراکز علمی دیگر مانند دانشگاه گودسن در حال ساخت پایلوتی است که توان تولید روزی ۱۰۰ کیلوگرم هیدرات را دارد. جمع‌بندی آنچه مسلم است پیشرفت‌های تکنولوژی در زمینه هیدرات و CNG همچنان ادامه دارد ولی گمان می‌رود تا سال ۲۰۲۰, راهحل مطمئن و اقتصادی برای انتقال گاز طبیعی به مناطق دوردست، استفاده از تکنولوژی‌ LNG و یا تبدیل به فرآورده‌های مایع GTL و حمل آن به مناطق موردنظر ‌باشد. تکنولوژی CNG در صورت کاهش‌دادن خطر انفجار در هنگام انتقال آن، می‌تواند رقیبی برای تکنولوژی ‌LNG در فواصل کوتاه‌تر (۲۵۰۰مایل) باشد. برای کشورهایی نظیر کشور ما که دارای ذخایر عظیم گازی است، تحقیق و توسعه در زمینه طرح‌های هیدرات و CNG به عنوان راهکارهای جدید انتقال گاز، حرکت مهمی در تحقیق و پژوهش صنعت گاز میتواند به شمار رود .

[Sara12]

انتقال گاز طبیعی با فناوری های جدید


انتقال گاز به نقاط دوردست، همواره با مشکلات فراوانی روبه روبوده است. امروزه فناوری ال.ان.جی به عنوان راهکاری بسیار اقتصادی و قابل اطمینان در این زمینه مطرح است، اما پیشرفت های اخیر در زمینه استفاده از سایر فناوری ها نیز سبب شده است که استفاده از روش هایی نظیر cng(گاز طبیعی فشرده شده) و هیدرات هم به عنوان راه حلی برای انتقال گاز به مناطق طولانی مطرح شوند.

بدون شک گاز طبیعی منبع مهم تامین انرژی در قرن جدید است. امروزه فناوری های بسیاری برای استحصال، انتقال و به کارگیری از منابع گازی رشد یافته اند. توسعه سریع صنعت گاز نیز از فناوری های مهمی تأثیرپذیرفته است که از اواسط قرن بیستم مطرح شده اند. انتقال گاز طبیعی به واسطه ماهیت گازی آن با دشواری روبه رو است و حتی استفاده از ساده ترین روش انتقال یعنی خطوط لوله در فواصل طولانی با مشکلات زیادی روبه رو می شود. با توجه به توانایی های موجود فناوری برای انتقال گاز به مناطق دوردست، روش ال.ان.جی یا گاز طبیعی مایع شده به عنوان یک روش اقتصادی، توانسته است دشواری حمل گاز را تا حد زیادی برطرف سازد. برخی از کارشناسان تبدیل گاز به فرآورده های مایع (gtl) را نیز راهکاری مناسب برای انتقال گاز به بازارهای دوردست بیان می کنند، زیرا معتقدند با این که هنوز فناوری یا تبدیل گاز به فرآورده های مایع به طور گسترده مورد استفاده کشورهای دارنده گاز قرار نگرفته ، اما حمل فرآورده های مایع به بازارهای مصرف بسیار ساده تر و کم هزینه تر از روش تبدیل ال.ان.جی است.
در فناوری gtl، گاز طبیعی در یک رشته فعل و انفعالات شیمیایی به مایعات میان تقطیر هیدروکربوری مانند نفتا، سوخت جت، دیزل و پایه های روغنی و … تبدیل می شود. در این روش، گاز طبیعی نخست به گازهای سنتز منوکسید کربن و هیدروژن تبدیل می شود، سپس در یک رشته واکنش های شیمیایی تحت تاثیر بستر کاتالیستی محصولات هیدروکربوری مایع که در حال حاضر دارای بازار خوبی هستند، تولید می شوند.
علاوه بر آن، فرآورده های مایع گاز را به آسانی می توان در بازار مصرف به فروش رساند، ولی به دلیل نوع خاص تقاضای ال.ان.جی که به تاسیسات دریافت خاصی نیازمند است، فروش ال.ان.جی همواره با دشواری بیشتری روبه رو است. به واسطه هزینه های بالا برای انتقال گاز طبیعی در هر یک از فناوری های گفته شده، تحقیق و پژوهش برای یافتن راهکارهای دیگر همواره ادامه دارد. اگر چه هنوز استفاده از فناوری gtl در جهان گسترش زیادی نیافته، سرمایه گذاری قابل توجه کشورهای صاحب منابع گاز همانند قطر، برای استفاده از این فناوری، نشانگر توسعه و سودآوری این فناوری در آینده ای نزدیک است.

فناوری gtl با پیشینه بیش از ۷۰ سال، در مقیاس تجاری هنوز در آغاز راه توسعه قرار دارد. فناوری تبدیل گاز به فرآورده های مایع گرچه برای بسیاری از توسعه دهندگان عمده این فناوری، مانند شل، ساسول، اکسون موبیل و سنترلیوم شناخته شده است، اما تعداد واحدهای بزرگ تجاری در جهان در این زمینه بسیار محدود و امروزه مقدار کمی از منابع مالی موسسه های بزرگ به این امر اختصاص یافته است.
علاوه بر فناوری های ال.ان.جی و gtl، فناوری cng و هیدرات نیز ممکن است بتوانند به عنوان راهکاری مناسب و ارزان برای انتقال گاز مطرح شوند. فناوری cng ، برای انتقال گاز طبیعی در مسافت های طولانی، قابلیت مهمی به شمار می روند. Cng را می توان در کشتی های مخصوصی ذخیره، سپس به مقاصد مورد نظر حمل کرد. اگر چه یک کشتی حامل cng نمی تواند گاز را به مقادیر بارگیری شده در کشتی های lng انتقال دهد، ولی روش مایع سازی همچنین تبدیل مجدد به گاز در فناوری cng آسان تر و بسیار کم هزینه تر از ال.ان.جی است. ذخیره سازی گاز در کشتی های cng به صورت نگهداری گاز در لوله های با تحمل فشار ۳۰۰۰-۱۵۰۰ پی.اس.آی و به قطر ۱۸ تا ۳۶ اینچ است.
این لوله ها که به صورت افقی و عمودی در کشتی تعبیه شده اند، توانایی ذخیره سازی مقادیر زیادی گاز را در خود دارند. برای کاهش خطرهای احتمالی، دمای این لوله‌ها در ۲۰- درجه سانتی‌گراد حفظ می‌شود. به دلیل فشار بالای cng در مخازن لوله‌ای شکل، بالابودن احتمال خطر انفجار، از مشکلات اساسی عملی‌نشدن کاربرد وسیع فناوری cng در جهان است. امروزه استفاده از تکنیک های جدید در ساخت کشتی های cng یعنی به کارگیری لوله هایی به قطر ۶ اینچ که به صورت قرقره های بزرگ درون کشتی تعبیه می شوند، پیشنهاد شده است. این کشتی ها توانایی ذخیره سازی بیشتری از گاز را در خود دارند. فناوری cng برای انتقال گاز مخازن آب های عمیق که انتقال گاز آنها با استفاده از خط لوله به ساحل با دشواری و هزینه بالا روبه رو است، می تواند کاربرد یابد. سادگی فرآیند تولید cng و فناوری ساده تر ساخت کشتی های حمل آن نسبت به ال.ان.جی، طرح های cng را به عنوان گزینه ای بالقوه برای انتقال گاز مطرح کرده است. با توجه به شرایط موجود فناوری cng، استفاده از آن تنها برای انتقال گاز تا فواصل ۲۵۰۰ مایل مطمئن به نظر می رسد. تحقیقات در زمینه استفاده از فناوری cng برای انتقال گاز طبیعی در کشورهای آمریکا و استرالیا همچنان ادامه دارد.

فناوری cng در صورت کاهش دادن خطر انفجار در هنگام انتقال آن، می تواند رقیبی برای فناوری lng در فواصل کوتاه تر باشد. برای کشورهایی همانند کشور ما که دارای ذخایر عظیم گازی است، تحقیق و توسعه در زمینه طرح های gtl و cng به عنوان راهکارهای جدید انتقال گاز، در تحقیق و پژوهش صنعت گاز می تواند به شمار رود. توسعه و توجه بیشتر به این فناوری ها و به ویژه فناوری gtl در کشور می تواند بازارهای صادراتی گاز را به همراه داشته باشد. یکی از عوامل موثر در میزان سرمایه گذاری در بخش gtl در ایران، وجود توانمندی های فنی و مهندسی بالقوه در صنایع نفت و گاز این کشور، به لحاظ مدیریتی و فنی است. در حدود دو سوم ماشین آلات و مخازن مورد کاربرد در یک واحد تولیدی gtl را در صنایع نفت و گاز ایران می توان یافت. از طرفی از لحاظ نیروی انسانی ماهر و متخصص، شرکت های مهندسان مشاور ایران تاکنون دو واحد تولیدی متانول و یک واحد تولیدی mtbe را بدون کمک شرکت های خارجی به پایان رسانده اند و یا در حال تکمیل آنها هستند. به همین دلیل، این اعتقاد که انجام مهندسی تفصیلی پروژه های gtl در ایران با قیمتی کمتر از نصف عرف جهانی امکان پذیر است، دور از ذهن نخواهد بود. در ضمن وجود نیروی انسانی آموزش دیده در ایران می تواند هزینه های عملیاتی یک واحد تولیدی gtl را به میزان قابل ملاحظه ای در قیاس با دیگر نقاط جهان کاهش دهد.
وجود مخازن عظیم گازی یکی ازعوامل اساسی در اقتصادی بودن یک طرح gtl است. برای مثال میزان گاز مورد نیاز برای یک واحد تولیدی gtl به ظرفیت ۷۰ هزار بشکه در روز و به مدت ۲۵ سال حدود ۵/۵ تریلیون فوت مکعب است. منطقه ویژه اقتصادی پارس جنوبی در بندر عسلویه و میدان های، نار و کنگان در نزدیکی پارس جنوبی، یکی از مناسب ترین مراکز برای ساخت واحد تولیدی gtl است.

ویژگی های فناوری gtl برای ایران
در دهه اخیر، مخازن گازی متمرکز، عظیم و متعددی در آب های خلیج فارس و در مناطق جنوبی ایران کشف شده اند. بسیاری از این میدان ها، هنگام فعالیت های اکتشافی شرکت ملی نفت ایران و شرکت های بین المللی خارجی برای یافتن میدان های نفتی جدید به اثبات رسیده اند. هم اکنون احتمال اکتشاف های جدید دیگری از مخازن گازی متمرکز در نواحی خشک و در آب های دریای خزر و خلیج فارس، وجود دارد.
بهره گیری از فناوری gtl برای تحرک بخشیدن به صادرات گاز و تولید محصولات سوختی با کیفیت بالا از جمله هدف هایی است که ایران نباید حتی یک لحظه از آن غافل باشد. واقع شدن این میدان های گازی نزدیک به آبراه ها و در فاصله کمی از خشکی یکی از عواملی است که پروژه های صادراتی گاز طبیعی را به شکل gtl و lng اقتصادی می کند. یکی دیگر از ویژگی های اجرای پروژه های gtl در ایران این است که صرف نظر از سهم ایران در سازمان کشورهای صادرکننده(اوپک) می توان از مایعات میان تقطیری برای مصارف داخلی به جای نفت خام بهره برد؛ از این رو به همان میزان، نفت خام صادراتی و درآمد ملی افزایش می یابد. سهم تخصیصی از سوی اوپک بر اساس تولیدات کشورهای عضو اوپک تعیین می شود؛ از این رو اگر ایران بتواند تولیدات نفت خام خود را از این طریق افزایش دهد، سهم آن نیز بیشتر از میزان صادرات کنونی خواهد بود. از لحاظ مقدار، تولید هر بشکه محصولات فناوری gtl دو بشکه نفت خام برای صادرات را در پی دارد. بنابراین با توجه به روند روبه رشد مصرف آینده محصولات سوختی برای ایران، استفاده از gtl لازم و ضروری به نظر می رسد.

[Sara12]

آشنایی با روش‌های بهبود بازیابی نفت http://www.nafttimes.com/articles/wp-content/themes/nafttimes-articles/images/point_2.jpg

از آن جا که بیشتر مخازن کشور در نیمه دوم عمر خود به‌سر می‌برند و هر چه از عمر مخزن می‌گذرد برداشت از آن دشوار‌تر می‌شود باید با روش‌های خاصی با توجه به شرایط مخزن، برداشت از آن را بهتر و بیشتر کرد، البته این نکته را نباید فراموش کرد که در روش‌های ازدیاد برداشت باید از میان روش‌های مختلف بهترین آن را از لحاظ عملی و اقتصادی انتخاب کرد. در این مقاله سعی شده روش‌های مختلف ازدیاد برداشت معرفی و موارد کاربرد آن ها توضیح داده شود.

روش‌های بهبود بازیابی نفت Enhanced Oil Recover) )

مقدمه:
مخزن هیدروکربوری ساختاری است متخلخل و نفوذپذیر در زیرزمین که انباشتی طبیعی از هیدروکربورها را به صورت مایع و یا گاز در خود جای داده و به‌وسیله‌ی سنگ‌های غیرتراوا از محیط اطراف مجزا گردیده است. درتوصیفی ملموس‌تر می‌توان مخازن هیدروکربوری را به بادبادکی پر از هوا تشبیه کرد که پوسته‌ی این بادبادک نقش همان سنگ‌های غیرتراوا را بازی می‌کند و به محض سوراخ کردن این محیط متعادل سیال‌های مخزنی (هم‌چون هوا که به سرعت از بادبادک خارج می‌شود) توسط نیروهای هیدرولیکی به درون چاه رانده می‌شوند. البته قدرت این رانش طبیعی هم‌زمان با تولید از مخزن کاسته می‌شود، چنان‌که برای نمونه گفته می‌شود مخازن ایران به‌ طور متوسط سالانه ۱۰-۸ درصد افت طبیعی فشار مخزن و افت دبی‌ تولید از چاه - افت دبی‌ تولید از چاه با افت فشار مخزن رابطه مستقیم دارد - دارند.
با افت مداوم فشار مخزن، دبی‌ تولید رفته‌رفته کم شده تا جایی که دیگر تولید طبیعی از مخزن مقرون به‌صرفه نخواهد بود. این نقطه زمانی اتفاق می‌افتد که بازیابی (Recovery) نفت از مخزن به نسبت پائین است. این بازیابی برای مخازن ایران حدود ۱۵-۲۰ درصد است؛ به عبارتی ۸۵ تا ۸۰ درصد کل نفت مخزن در سازند باقی می‌ماند. بنابراین برای برداشت نفت‌های باقی‌مانده در مخزن نیازمند روش‌های جدید و تکنیک‌های پیشرفته هستیم.
ازاین رو می‌توانیم مراحل تولید از یک چاه را به‌طور کلی به دو دسته‌ی زیر تقسیم کنیم (که البته این تقسیم‌بندی به نحوه‌ی برداشت از مخزن اطلاق می‌شود):
۱/ تولید طبیعی (Primary Recovery)
2. تولید بهبودیافته (IOR or Improved Oil Recovery)
واژگان

فشار اشباع(Bubble Point Pressure):
با افت فشار مخزن، گاز محلول در نفت توانایی آن را پیدا می‌کند که از نفت خارج شود، «فشار اشباع» فشاری است که اولین حباب گاز از نفت جدا می‌شود. روشن است که در فشار‌های بالاتراز آن تنها یک فاز مایع و در فشار‌های پایین ‌تر از آن دو فاز مایع و گاز وجود دارد.

کلاهک گازی (Gas Cap):
در صورتی که در یک مخزن نفتی هر سه سیال آب، نفت و گاز وجود داشته باشد، ترتیب قرار گرفتن سیالات درون مخزن به گونه‌ای است که از پایین به بالا ابتدا آب، بعد نفت و سپس گاز قرار می‌گیرد. به سازند‌ی که در آن گاز قرار دارد، سازند گازی و به سازندهای دیگر سازندهای نفتی و گازی می‌گویند.
به بخش بالایی مخزن که حدفاصل میان پوش سنگ و سطح تماس نفت و گاز است، کلاهک گازی مخزن نفتی می‌گویند. گفتنی است که برخی از مخازن فاقد کلاهک گازی، برخی دیگر فاقد بخش آب ده هستند و برخی فاقد هر دوی آن‌ها هستند.

سفره آبی(Aquifer):
سازند آبی‌ای که در پایین مخزن می‌تواند وجود داشته باشد.

امتزاج‌پذیری (Miscibility):
دومایع را وقتی امتزاج‌پذیر می‌گویند که کاملاً درهم حل شده و امولیسون نسازند.

اوپک (OPEC):
اوپک که شکل خلاصه شده‌ی (Organizations of Petroleum exporting Countries) یعنی سازمان کشورهای صادرکننده‌ی نفت است . این سازمان در ۱۴-۱۰ سپتامبر ۱۹۶۰ توسط ۵ کشور ایران، عربستان، ونزوئلا و کویت و عراق تشکیل شد که بعد از آن ۹ کشور دیگر الجزائر، قطر، نیجریه، امارات، اندونزی، لیبی، الجزیره، اکوادور، آنگولا به آن‌ها اضافه شدند. هدف از تشکیل این سازمان کنترل سیاست‌های قیمتی نفت بود.

تولید طبیعیPrimary Recovery) )
برداشت اولیه یا تولید طبیعی به استحصال نفت تحت مکانیسم‌های رانش طبیعی موجود در مخزن و بدون استفاده از انرژی خارجی نظیر آب و گاز اطلاق می‌شود. همان‌گونه که بیان شد از یک مخزن تا مدت تقریباً کمی می‌توان به‌طورطبیعی تولیدی اقتصادی داشته باشیم . در تولید طبیعی از مخزن رانش نفت به‌علت مکانیسم‌های خاصی انجام می‌پذیرد که درزیر به بیان آن‌ها خواهیم پرداخت:
- انبساط سنگ و سیال (Rock and Fluid expansion)
- رانش توسط گازمحلول (Solution Gas Drive)
- رانش کلاهک گازی (Gas Cap Drive)
- رانش توسط آب ورودی به مخزن (Aquifer Drive)

انبساط سنگ و سیال:
دراین مکانیسم فشار وزنی لایه‌های بالا برروی سازند مخزن و انبساط خود سیال باعث رانش نفت به درون چاه خواهد شد.

رانش توسط گازمحلول:
به طور طبیعی نفت درشرایط دما و فشار مخزن مقداری گاز درخود به‌صورت حل شده دارد که با تولید و رساندن نفت به سطح زمین این گاز آزاد می‌شود. بنابراین می‌توان گفت حجم نفت درشرایط مخزن بیشترازحجم آن درسطح زمین است. البته شاید این‌گونه به نظر برسد که در این جا این پدیده بدون درنظرگرفتن تفاوت دما و فشار سازند با سطح زمین توضیح داده شده است. درصورتی‌که با کمی دقت متوجه می‌شویم که تغییرات دما و فشار نفت از سازند به سطح زمین به ترتیب باعث کاهش حجم و افزایش حجم می‌شوند، چون دما و فشار درسازند نفتی نسبت به دما و فشار درسطح زمین بالاتر است که این کاهش درمورد دما باعث کاهش حجم و درمورد فشار باعث افزایش حجم می‌شود. در این صورت کاهش و افزایش حجم پدید آمده تقریباً اثر یکدیگر را خنثی می‌کنند، بنابراین می‌توان گفت مهم‌ترین عامل تغییر حجم نفت از سازند به سطح زمین همان گازحل شده درنفت است. نسبت حجم نفت در شرایط دما و فشار مخزن به حجم نفت در شرایط دما و فشار سطح زمین را با ضریب حجمی سازند تعریف می‌کنند که با توجه به توضیحات قبلی همواره بزرگتر از یک خواهد بود.
به دلیل آن که با تولید از مخزن فشار آن افت می‌کند، اگر این افت فشار تا رساندن فشار مخزن به فشار اشباع ادامه یابد مقداری از کل گاز محلول درشرایط مخزن آزاد شده که انبساط این گاز باعث رانش نفت به درون چاه خواهد شد.

رانش کلاهک گازی:
دربرخی از مخازن دربالای سازند نفتی کلاهک گازی وجود دارد که انبساط این کلاهک گازی در زمان تولید از مخزن، نفت را مانند پیستونی از بالا به سمت پائین می‌راند که مسلماً هرچه کلاهک گازی بزرگتر باشد بازیابی نفت ازاین مخزن بالاتر خواهد بود.

ورود آب به سازند نفتی:
بر خلاف شیوه رانش گازی، به جای آن‌که گاز از بالا به سیال (نفت) نیرو وارد ‌کند و باعث تولید طبیعی نفت ‌شود، می‌توان لایه‌ی آبی‌ای را تجسم کرد که از پائین سازند نفتی همانند پیستون نفت را به درون چاه می‌راند.
البته باید توجه کرد که درتولید طبیعی نفت، انبساط سنگ و سیال و گازمحلول درتمامی مخازن به‌عنوان نیروی رانشی نفت به درون چاه عمل می‌کند اما می‌توانیم مخازنی داشته باشیم که هردو یا یکی ازدوعامل کلاهک گازی و سفره آبی را داشته باشند و یا اصلاً هیچ‌یک را نداشته باشد.

تولید بهبودیافته (IOR or Improved Oil Recovery )
پیش از توضیح تولید بهبود یافته می‌توان این‌گونه بیان کرد که اصولاً تولید طبیعی نفت ازهر مخزنی به فشار اولیه مخزن، نفوذپذیری سنگ مخزن و گرانروی نفت رابطه دارد. روشن است که هرچه فشاراولیه مخزن و نفوذپذیری سنگ مخزن بالاتر و گرانروی نفت پائین‌تر باشد، بازیابی اولیه بالاتر خواهد بود. عدم تعادل دراین پارامترها باعث می‌شود که تکنیک‌های دیگری دربازیابی نفت به‌کار برده شود. کلیه روش‌هایی که طی آن به مخازنی که تحت شرایط طبیعی خود قادر به تولید اقتصادی نیستند و از بیرون انرژی داده شده و یا موادی درآن‌ها تزریق می‌شود، روش‌های ازدیاد برداشت نامیده می‌شوند. (Enhanced Oil Recovery : EOR)
البته دربعضی مواقع که سیال (نفت) درته چاه وارد شده و فشار سیال درته چاه توانایی بالا آوردن آن را به سرچاه ندارد، تکنیک‌های دیگری مانند فرازش گاز (بدین‌گونه که گاز را ازسطح زمین به درون چاه تزریق می‌کنند واین گاز با نفت درون چاه مخلوط امتزاج‌پذیری را به وجود می‌آورد که چگالی آن از چگالی نفت اولیه پائین‌تر است و می‌توان با همان فشار ته‌چاه ، نفت را به سرچاه انتقال داد) و یا پمپ‌های درون چاهی (که نفت را از ته چاه به سر چاه پمپاژ می‌کنند) به‌کار گرفته می‌شود؛ اما اصولاً ازاین تکنیک‌ها به‌عنوان یکی ازروش‌های ازدیاد برداشت یاد نمی‌شود؛ آن‌چه روش‌های ازدیاد برداشت(EOR) اطلاق می‌شود روش‌هایی است که ازطریق تزریق مواد به درون مخزن به سیال انرژی داده می‌شود و هدف این روش‌ها، کاهش میزان نفت پس‌ماند مخزن است، این روش‌ها را به دودسته زیر تقسیم می‌کنند:
۱- برداشت ثانویه (Secondary Recovery)
2- برداشت ثالثیه (Tertiary Recovery)

1-2) برداشت ثانویه (Secondary Recovery):
این روش، افزودن انرژی‌های خارجی بدون اعمال هیچ‌گونه تغییر در خواص فیزیکی سیالات و سنگ مخزن است . به زبان ساده‌تر، سیال تزریقی تنها نقش هل‌دهنده و تعقیبی دارد. لازم به ذکر است اگر چه این تکنیک درابتدا با تزریق هوا که ارزان‌ترین و دردسترس‌ترین ماده بوده است، اجرا شده، اما تاکنون در موارد قلیلی، ازهوا به‌عنوان ماده تزریقی استفاده شده است. تزریق هوا گرچه معمولاً تولید را برای مدت‌کوتاهی افزایش می‌داد اما به سرعت مشکلات عملیاتی زیادی را پدید می‌آورد.
بسیاری از مشکلات پدید آمده درتزریق هوا، ناشی از وجود اکسیژن در آن است. چراکه اکسیژن به شدت واکنش‌دهنده است و مشکلات عدیده‌ای را درتسهیلات سرچاهی و داخل مخزن پدید می‌آورد. برخی ازاین مشکلات عبارتند از:
- اشتعال خود به خودی نفت در نزدیکی چاه تزریق
- خوردگی (که مهم‌ترین عامل آن اکسیژن است)
- تشکیل امولسیون‌ها
این مشکلات و مشکلات دیگر باعث شد که از هوا به‌ عنوان ماده تزریقی در روش‌های ازدیاد برداشت ثانویه استفاده ‌نشود. امروزه از گاز و آب‌ به ‌جای هوا در این تکنیک استفاده می‌شود. اولین برنامه بازیابی ثانویه درایران درسال ۱۳۵۵ درمیدان هفتکل با روش تزریق گاز به مرحله اجرا در‌آمد پس ازآن درسال ۱۳۵۶ تزریق گاز درمیدان گچساران با هدف فشارزدائی و تثبیت فشار شروع شد که تزریق گاز دراین دو میدان عظیم نفتی کشورهم‌چنان ادامه دارد و باعث بالابردن بازیابی از حدود ۲۰-۱۵ درصد به حدود ۲۵-۳۰ درصد شده است. هم‌اکنون ایران از برنامه‌ی تزریق گاز به مخازن عقب است و بر اساس گزارش مرکز پژوهش‌های مجلس شورای اسلامی محاسبات انجام شده نشان می‌دهند که ۲۴ مخزن از کل مخازن نفتی مناطق نفت‌خیز جنوب در اولویت تزریق – گاز- قرار دارند که در۱۶ مخزن زمان تزریق سپری شده و هر چه سریعتر باید از افت فشار آنها جلوگیری به عمل آید، ۸ مخزن دیگر نیز ظرف ۲۰ سال آینده نیاز به تزریق خواهند داشت.

۲-۲)روش‌های ازدیاد برداشت ثالثیه http://ir.asrejavan.tk/images/smilies/frown.gifTertiary Recovery)
دراین روش انرژی خارجی به مخزن اعمال می‌شود و درنتیجه‌ی آن تغییرات اساسی فیزیکی و شیمیایی درخصوصیات سیال مخزن پدید می‌آید. به زبان ساده‌تر دراین‌جا ماده‌ی تزریقی با تغییردادن خصوصیات سیستم سیالی (مانند کم کردن گرانروی و یا تغییر چسبندگی میان سنگ و سیال) باعث ازدیاد برداشت خواهد شد. عملیات ثالثیه را می‌توان به موارد زیر تقسیم کرد:
- سیلاب‌زنی امتزاجی با گاز
- سیلاب‌زنی شیمیایی
- فرآیندهای حرارتی
- فرآیندهای استفاده از کف
- فرآیندهای تزریق میکروب (البته دربعضی تقسیم‌بندی‌ها تزریق میکروب را به‌عنوان فرآیندهایی جدا از “EOR” و تحت عنوان (MEOR (Microbial Enhanced Oil recovery می‌شناسند. در این روش میکروب‌ها و مواد غذایی را به درون چاه تزریق می‌کنند و این میکروب‌ها تحت عواملی یا تولید اسید می‌کنند که برای حل کردن سنگ‌های کربناتی بکار می‌رود و یا تولید گاز کرده که باعث بالابردن فشارمخزن و یا پائین آوردن گرانروی نفت می‌شوند.
متأسفانه در حال حاضر در بزرگ‌ترین کشورهای تولید‌کننده عضو اوپک (OPEC) همچون ایران، کویت، عربستان و عراق روش‌های ازدیاد برداشت ازنوع سوم (ثالثیه) هنوز به مرحله‌ی اجرا درنیامده است اما در برخی از مخازن ایران و کویت روش‌های بازیابی حرارتی مانند تزریق بخار آب در حال بررسی است. کل روش‌های ازدیاد برداشت را به تازگی به ‌صورت زیرتقسیم می‌کنند: (برخلاف تقسیم‌بندی قدیم به صورت ثانویه و ثالثیه)
۱- گرمایی:
- تزریق بخارآب (Steam Flooding)
- سیلاب‌زنی آب گرم (HOT Water Flooding)
- احتراق درجا (In situe combustion ) [خشک (Dry) یا مرطوب (Wet)]
- گرم کردن حرارتی ( تزریق آب) (Water Flooding)

2- غیرگرمایی:
- سیلاب شیمیایی(Chemical flooding)(پلیمری یا قلیایی)
-جابه‌جایی امتزاج‌پذیر(Miscible Flooding ):
- رانش گازغنی‌ شده
- سیلاب الکلی
- سیلاب گاز Co2
- سیلاب گاز N2
- جابه‌جایی غیرامتزاج‌پذیر(immisible Flooding )(- گاز طبیعی یا گاز طبیعی سوخته شده)

[Sara12]

آشنایی با مبانی چاه‌نگاری (‌نگار‌های الکتریکی، هسته‌ای، صوتی، الکترومغناطیسی، دماسنجی، تصویر ساز، شیب سنجی و تکنیک های جدید چاه‌نگاری)


این مقاله سعی می‌کند ضمن آشنایی خوانندگان با تعریف چاه‌نگاری (well logging) به توضیح چگونگی کاربرد تحلیل‌های حاصل از این عملیات‌ها در زمینه‌های اکتشاف، تخمین نفت درجا، تشخیص خواص مخزن و به طور کلی مطالعه‌ و شبیه‌سازی مخزن بپردازد.
در این مقاله انواع دستگاه‌های چاه‌نگاری و کاربرد‌های آن‌ها معرفی شده است. تلاش شده است پیشرفته ترین فناوری‌ها و تکنیک‌هایی که تاکنون در سطح دنیا در چاه‌نگاری بکارگرفته شده است معرفی شوند.
خواننده با مطالعه‌ی این مقاله تا حدودی می‌تواند درک کند که در مراحل مختلف مدیریت یک مخزن به چه فناوری‌هایی در چاه‌نگاری نیاز است. در واقع این مقاله با ادبیاتی غیرفنی مفاهیمی فنی را برای خواننده توضیح می‌دهد که با استفاده از آن تا حدودی می‌توان به ارزیابی عملکرد مدیریت مخزن در انجام عملیات‌های چاه‌نگاری بپردازد. پدید آمدن این امکان برای خبرنگار یا سیاست‌پژوه، توانایی ارزیابی و پرسش‌گری بالاتر و دقیق‌تری را در بررسی کلی سیاست‌ها و ظرفیت‌های شرکت‌های نفتی ایجاد می‌کند. تعریف ساده واژه‌های تخصصی‌، قبل از استفاده از آن ها، امکان درک مطلب را برای هر خواننده‌ای با هر تخصص و دانشی فراهم می‌کند.

واژگان

مقاومت ویژه الکتریکی:
میزان مقاومت مواد در برابر جریان الکتریسیته (حرکت الکترون) در درون آن است. با بدست آوردن مقاومت ویژه می‌توان برخی از این خواص را شناسایی کرد. مقاومت ویژه الکتریکی مبنای محاسبه میزان شوری سیال است. نوعی از مقاومت ویژه که در ادامه به آن پرداخته شده است، مبنای محاسبه تحرک پذیری سیال واقع می شود. همچنین تشخیص نوع و حجم سیال درون سازند و پارامتر‌های مهم دیگری از طریق محاسبه مقاومت ویژه امکان پذیر است.

«گل کبره» و «**********ای گل»:
هنگامی که گل حفاری به درون سنگ وارد می‌شود، ابتدا قسمت جامد گل در خلل و فرج بخشی از سنگ گیر می‌کند. به این بخش از گل حفاری که در درون سنگ گیر افتاده گل کبره گویند. اما بخش محلول گل که بیشتر در سنگ نفوذ می‌کند و منطقه بیشتری از آن را تحت تأثیر خود قرار می‌دهد، **********ای گل گویند.

«زون رخنه» و «زون دست نخورده»:
هنگام حفاری مقداری از گل حفاری به درون سازند نفوذ می‌کند که زون‌های مختلفی را پدید می‌آورد؛ زون رخنه بخشی از سازند است که تحت تأثیر گل حفاری قرار گرفته است و گل حفاری در درون آن نفوذ کرده است. در بخشی از زون رخنه گل کبره و در بخش دیگر **********ای گل نفوذ می‌کند.
زون دست نخورده بخشی از سازند است که تنها سیال واقعی خود سازند در درون است و گل حفاری در آن منطقه نفوذ نکرده است.

آب سازند:
آبی که به طور طبیعی از میلیون‌ها سال پیش در درون سازند باقی مانده است.

شعاع بررسی:
شعاع بررسی یک لاگ مشخص می‌ کند که دستگاه تا چه شعاعی پیرامون چاه می‌تواند خصوصیات سنگ و سیال را مشخص کند.

توانایی تحرک نفت (Mobility):
منظور توانایی تحرک نفت در درون سازند است که در یک فشار مشخص و در برابر فشار تزریق مشخص سیال دیگری محاسبه می‌شود.

مقاومت ظاهری :
مقاومتی است که توسط لاگ اندازه گیری می‌شود، معمولاً با مقدار واقعی مقاومتی که قصد اندازه گری آن را داریم، متفاوت است. چرا که اثر لایه‌های مجاور نازک بودن لایه، دقت اندازه‌گیری لاگ، خطا در انجام عملیات لاگ کیری و … موجب می‌شود، مقاومت مورد نظر به درستی اندازه‌گیری نشود. به همین دلیل باید تصحیحات لازم روی داده‌های لاگ انجام شود تا بر دقت کار افزوده شود.
۱- Rt
مقاومت ویژه زون دست نخورده
۲- Rmf
مقاومت ویژه‌ گل حفاری **********ه شده داخل سازند
۳- Rw
مقاومت ویژه آب سازندی
۴- Rxo
مقاومت ویژه بخشی از سنگ که توسط گل حفاری **********ه شده اشغال شده است.
این مقاومت در بررسی توانایی تحرک نفت در درون سازند (Mobility) کاربرد دارد که با روشن شدن آن ، می‌توان پارامتر‌های دیگری همچون حجم درجای نفت را محاسبه کرد.
۵- Rt
مقاومت ویژه زون دست‌نخورده
نکته:
هنگامی که هدف ما بررسی Rt است، باید توجه داشته باشیم، آنچه در واقع دستگاه‌ اندازه‌گیری می‌کند، مقاومت ظاهری محیط بررسی است و برای رسیدن به هدف بررسی یعنی Rt باید اثر بقیه پارمترها مثل مقاومت ویژه گل حفاری ، قطرچاه واثر Rs (مقاومت لایه های مجاور لایه مورد مطالعه است)را حذف کنیم.
۶- R0
مقاومت ویژه سنگی که ۱۰۰ درصد فضای خالی آن، ازآب اشباع شده است
قدرت تفکیک قائم یا جداسازی قائم:
توانایی دستگاه در مشخص کردن مرز بین لایه‌هاست. هر چه قدرت جداسازی قائم بیشتر باشد، لایه‌های نازک بهتر قابل شناسایی هستند.

بازه(AM):
فاصله میان چشمه(فرستنده) و گیرنده را «بازه» گویند. هر چه این فاصله بیشتر باشد شعاع بررسی بزرگ تر، اما جداسازی قائم کم‌ترمی‌شود.

اثر کامپتون:
هنگامی که پروتوی گاما به الکترونی برخورد می‌ کند، مقداری از انرژی خود را صرف خارج کردن آن الکترون از اتمش می‌کند و بخش دیگر انرژی آن در امتداد دیگری منتشر می‌شود. به این پدیده اثر کامپتون می‌گویند.
پرتوهای گاما ذرات بدون جرمی هستند که با سرعت نور منتشر می شوند.
دبی (Rate):
مقدار حجم سیالی که در واحد زمان (معمولا یک روز) از چاه تولید می‌شود مانند متر مکعب در روز یا گالن در روز.
غلظت وزنی:
غلظت وزنی کانی پرتوزا مشخص می‌کند که از نظر وزنی، چه مقدار از سازند از کانی‌های پرتوزا تشکیل شده است.
چگالی:
چگالی نسبت جرم به حجم هر ماده است.


چاه نگاری

۱- نگار(logg):
نگار ابزاری است که اطلاعاتی درباره‌ی تغییرات خواص فیزیکی سازندهایی که چاه‌ آن‌ها را قطع کرده و همچنین سیال (همچون نفت، گاز و آب) موجود در آن‌ها را در اختیار مهندسین نفت قرار می‌دهد. هر لاگ شعاع بررسی مشخصی دارد.

۲- لوازم و وسائل مورد نیاز در چاه‌نگاری:
مجموعه تجهیزات چاه‌نگاری از یک سوند(sound) و کامیون یا اتاقکی که تجهیزات الکترونیکی مرتبط با سوندها در درون آن جای می‌گیرد، تشکیل می‌شود.
پارامتر‌های فیزیکی مورد بررسی در هرنوع عملیات چاه‌پیمایی، از طریق سوند‌ها به سطح زمین انتقال داده می‌شود. سوند‌ محفظه‌ی استوانه‌ای شکلی است که فرستنده و در بعضی موارد گیرنده‌ امواج نیز درون آن قرار می‌گیرند. سوند به کمک کابل های ویژه‌ای به درون چاه فرستاده می شود. کابل‌ روی قرقره‌ای می‌چرخد که همراه لوزام دیگر کنترل کننده و تجهیزات الکترونیکی مورد نیاز در هر نوع عملیات چا‌هنگاری در کامیون آزمایشگاهی یا اطاقک ثابتی جای می‌گیرد.

کاربرد چاه نگاری و اهمیت آن در اکتشاف و مطالعه مخازن نفت و گاز
اطلاعات یک مخزن نفتی یا گازی از شیوه‌ههای مختلفی به دست می‌آید. یکی از این شیوه‌ها نمونه گیری یا مغزه گیری از سنگ مخزن است. نمونه‌گیری از یک سازند ابتدا از برون زد (out crops) آن سازند (قسمتی از سازند که در سطح زمین قابل رویت است و از زیر زمین بیرون آمده است) آغاز می‌شود، اما در زیر سطح زمین یعنی در چاه‌های نفت، نمونه‌گیری با گرفتن مغزه (Coring) (دستگاهی را به درون چاه می‌فرستند و یک مغزه استوانه‌ای شکل از آن سازند مورد نظر کنده و به سطح می‌آورند) و یا با استفاده از کنده‌های حاصل از حفاری (Cutting) انجام می شود.
اهمیت گرفتن لاگ از این جهت قابل توجه است که می‌تواند اطلاعات حاصل از نمونه گیری و مغزه گیری را تکمیل کند. لاگ یک فناوری مهم بررسی تکمیلی برای تکمیل اطلاعات حاصل از چاه محسوب می‌شود که بدون آن هرگز مطالعاتی که تحت عنوان مطالعات جامع مخزنی برای شبیه‌سازی مخزن انجام می‌گیرد نمی‌تواند ضریب اطمینان قابل قبولی داشته باشد.
البته ممکن است این پرسش مطرح شود که اگر می‌توان به طور پیوسته از تمام سازندهای موجود یک چاه مغزه گیری شود، در این صورت اطلاعات چاه نگاری، چه نقشی می‌تواند در مطالعات اکتشافی داشته باشد؛ چرا که در این صورت زمین شناس و مهندس مخزن می‌تواند تمام اطلاعات مورد نیاز خود را از راه آزمایش مغزه به‌دست آورد. اما مسائل و مشکلاتی در این زمینه وجود دارد که انجام عملیات چاه‌نگاری را گریزناپذیر می‌کند:
۱) بدست آوردن اطلاعات مشکل از طریق مغزه‌گیری مشکل تر و بسیار پرهزینه‌تر است.
۲) کافی نبودن حجم مغزه برای انجام آزمایش‌های مختلف روی آن.
۳) مطالعه کمی به وسیله کامپیوتر آن‌گونه که روی دادهای چاه‌نگاری میسر است، به ۲ دلیل از طریق مغزه‌ گیری امکانپذیر نیست.
الف) پیوستگی اطلاعات چاه نگاری: به وسیله عملیات چاه نگاری می‌توان به صورت پیوسته از سازند‌ها اطلاعات گرفت، در حالی که مغزه از تمام سازند‌های چاه گرفته نمی‌شود، بلکه تنها از برخی از نقاط چاه مغزه گرفته می‌شود.
ب) داده‌های لاگ به طور مستقیم برای نرم افزار تحلیل اطلاعات لاگ قابل استفاده است، در حالی که مغزه گیری به خودی خود اطلاعاتی به دست نمی‌دهد، بلکه ابتدا باید روی مغزه‌ها آزمایشاتی صورت گیرد، پس از آن اطلاعات به دست آمده برای تحلیل به نرم افزار وارد شود.
به این ترتیب می‌توان به راحتی دریافت که تنها تکیه بر اطلاعات حاصل از مغزه‌ها و نادیده‌ گرفتن اطلاعات چاه‌نگاری از نظر اقتصادی و دقت علمی، منطقی نیست. علاوه بر آن به دلایل تکنیکی، از آن‌جایی که امکان شکستن، یا ریزش مغزه به داخل چاه وجود دارد، همیشه مغزه‌گیری از چاه در اندازه‌ی مورد نظر امکان‌پذیر نیست.
آن‌چه که گفته شد برخی از مهمترین دلایلی بودند که باعث شدند در ۵۰ سال گذشته تکنیک‌های بررسی تکمیلی برای رفع تنگناهای موجود گسترش پیدا کنند.
بررسی‌های چاه‌نگاری یکی ازمهمترین این تکنیک‌هاست. در سال‌های گذشته انواع نگارها با کارایی‌های مختلف و نیز روش‌های جدید تفسیر به طور روز افزونی گسترش یافته‌اند. نگارها به تعبیری نقش چشم‌ زمین شناس را پیدا کردند. چشمی که کامل نیست، اما نابینا هم نیست. این دستگاه‌ها برای مهندسین مخزن جایگاه ویژه‌ای احراز کرده و نقش مهمی در تکمیل اطلاعات حاصل از مخزن و کاهش هزینه‌های کسب اطلاعات ایفا می‌کنند.
دسبراندز در سال ۱۹۸۶ طی بررسی‌هایی که انجام داد، هزینه ثبت چاه‌نگاری را در یک چاه باز برابر ۲ درصد هزینه‌ی کل چاه برآورد کرده است‌، این در حالی‌ست که اطلاعات حاصل از این داده‌ها هزینه‌ای در حدود پنجاه تا شصت برابر کمتر را در مقایسه با مغزه گیری نشان می‌دهد. این تفاوت اهمیت اقتصادی چاه‌نگاری را به‌خوبی نشان می‌دهد.
اولین مطالعات چاه‌نگاری منسوب به مارسل و کنواد شلومبوژه است که برای اولین بار در محلی بنام «شل برن» فرانسه، مقاومت ویژه طبقات را اندازه‌گیری و تحت عنوان «مغزه‌گیری الکتریکی» ارائه دادند، به دنبال آن، پیشرفت‌های علمی و تکنیکی باعث شد ثبت پارامترهای مختلف با دستگاه‌هایی که هر روز پیشرفته‌تر می‌شد امکان پذیر شود، استفاده کنندگان عمده این تکنیک‌های ژئوفیزیکی، مهندسین نفت هستند که از این اطلاعات برای بدست آوردن تخلخل و درجه اشباع نفت… سود می‌برند.
با این توضیحات به شرح ابزارهای مورد نیاز و انواع لاگ‌هایی می‌پردازیم و تا حدودی با آنها و کاربردهایی که دارند آشنا می‌شویم:

انواع نگار‌ها
۱ نگارهای الکتریکی
۲ نگارهای هسته‌ای
۳ نگارهای صوتی
۴ نگارهای الکترومغناطیسی
۵ نگار دماسنجی
۶ نگار شیب سنجی
۷ نگار تصویرساز
۸ تکنیک‌های جدید چاه‌نگاری


«نگار‌های اندازه‌گیری مقاومت ویژه الکتریکی»
مقاومت ویژه الکتریکی، با استفاده از روش‌های مختلفی اندازه‌گیری می‌شود، هریک از این روش ها دستگاه های ویژه‌ی خود را دارند. البته اساس کار همه‌ی آن‌ها یکسان است که در زیر توضیح داده می‌شود:
یک انتشار دهنده (الکترود یا پیچه) جریان الکتریکی را به درون سازند می‌فرستد. گیرنده که در فاصله مشخصی نسبت به چشمه انتشار جریان الکتریکی قرار دارد عکس‌العمل این جریان را در درون سازند ثبت می‌کند.
برمبنای بزرگی بازه، سوندهای مختلفی قابل ارائه می‌باشند:

دستگاه‌های بزرگ بازه‌ شامل:
۱ - سوندهای نرمال و جانبی
۲ - سوندهای القائی (I ‌L)
3 - سوندهای لاترولاگ (LL)
4 - نگار کروی کانونی (SFL)
این نگارها مقاومت ویژه‌ای، کم و بیش نزدیک به RT (مقاومت ویژه زون دست‌نخورده)را محاسبه می‌کنند.
هر چه شعاع بررسی سوند بزرگتر باشد، کمتر تحت تاثیر گل حفاری در زون رخنه قرار می‌گیرد.

دستگاه‌های کوچک بازه شامل:
۱- میکرولاگ‌ (ML)
2- نگار پراکسی‌میتی (proximity)
3- نگار ریزکروی کانونی (MSFL)
با توجه به این که شعاع بررسی این نگار‌ها خیلی کم است، معمولاً این نگارها تنها امکان محاسبه‌ مقاومت ویژه‌ای، نزدیک به RXO را دارند (مقاومت ویژه محدوده‌ای که توسط گل حفاری **********ه شده اشغال شده است).

سوند‌های بزرگ بازه :
دستگاه‌های کوچک بازه و بزرگ بازه هریک به انواع متمرکز و غیر متمرکز تقسیم می‌شوند. در دستگاه‌های متمرکز، جریانی که به درون سازند فرستاده می‌شود، در راستای مشخصی گسیل می‌شود، اما دردستگاه‌های غیر متمرکز جریان مسیر مشخصی ندارد و به صورت متمرکز وارد سازند نمی‌شود.

غیر متمرکز(بزرگ بازه) :
شیوه آرایش الکترود‌ها در دستگاه‌های بزرگ بازه به ۲ گونه نرمال و جانبی تقسیم می‌شود:

نرمال(Normal):

آرایش الکترودها:
در این روش الکترود گیرنده در نزدیکی الکترود فرستنده(جریان) در درون چاه قرار دارد.
بازه (AM) آرایش نرمال در دستگاه‌های شلومبرژه این گونه تعریف می‌شود:
۱/اگر بازه ۱۶اینچ(”AM=16) باشد به آن نرمال کوچک ‌بازه گویند‌.
۲/اگربازه ۶۴ اینچ(”AM=64) باشد به آن نرمال بزرگ ‌بازه گویند.
شعاع بررسی:
تقریبا ۲ برابر بازه سوند

جانبی یا انورس (Inverse):

آرایش الکترود‌ها:
در این آرایش الکترودها نسبت به نگار نرمال بسیار نزدیک به هم هستند
شعاع بررسی:
در روش (Inverse) شعاع بررسی تقریبا برابر با بازه سوند می‌باشد.

نکته:
در شرایط یکسان لاگ نرمال، شعاع بررسی بیشتری نسبت به لاگ انورس دارد.
همانطورکه گفته شد آنچه که در واقع دستگاه‌ لاگ اندازه‌گیری می‌کند مقاومت ظاهری محیط بررسی است و برای رسیدن به هدف بررسی یعنی Rt باید اثر بقیه پارامترها را حذف کنیم، این تصحیحات درلاگ‌های جانبی با نمودارهای تصحیح کننده انجام می‌شود و همچنین نمودارهای ساده‌تری هم به نام منحنی‌های تصحیح کننده ساده شده وجود دارد که در بازه‌های مشخص کابرد دارند.

ایرادات سوند‌های غیر متمرکز:
چاه‌نگاری مقاومت ویژه از طریق سوندهای غیر متمرکز که در پیش توضیح داده شد دارای معایبی است که در زیر به آن اشاره می‌شود:
- عدم اندازه‌گیری‌های دقیق مقاومت ویژه حقیقی در طبقات نازک به دلیل اثر لایه‌های فوقانی و تحتانی .
- مقدار مقاومت ویژه واقعی سازند مورد نظر حتی با استفاده از منحنی‌های تصحیح کننده به سختی به دست می‌آید.
- ستون گل ،اغلب اندازه‌گیری‌ها را به شدت تحت تاثیر قرار می‌دهد.
- تعیین دقیق مرزبالا و پایین لایه‌های مختلف در بیشتر اوقات بسیار مشکل است.

متمرکز(بزرگ بازه) :
محدودیت‌های پیش گفته باعث شد که به تدریج با کنار گذاشتن دستگاه‌های غیر متمرکز از وسایلی استفاده شود که می‌توانند جریان‌های الکتریکی تزریقی را در امتدادهای مشخصی متمرکز کنند این دستگاه‌ها به ۲ دسته تقسیم می‌شوند:
الف) دستگاه‌هایی که از الکترود استفاده می‌کنند: لاترولاگ‌ (LL)‌ و نگارکروی کانونی (SFL)
ب) دستگاه‌هایی که از پیچه استفاده می‌کنند: سوند القایی (IL)

نگار لاترولاگ (Latero Log)
در این آرایش جریان را با الکترودهای محافظ به طور متمرکز داخل سازند مورد نظر می‌فرستند سیستم مورد استفاده در این سوندها به گونه‌ای است که جریان به صورت سفره‌ای از خطوط موازی و عمود بر محور سنگ، به سنگ واقع در جدار چاه وارد می‌شود.
جواب‌های حاصل از این دستگاه‌ها نسبت به سوندهای نرمال و جانبی بسیار کمتر تحت تاثیر گل حفاری و سازندهای مجاور است زیرا جریان به صورت متمرکز در ضخامت کمی از سازند اصلی وارد شده و در نتیجه جواب حاصل به واقعیت نزدیک است چندین دستگاه از این نوع وجود دارد:

الف) لاترولوگ ۳ (LL3):
این دستگاه‌ برای سازندهای رسانا کاربرد دارد.

ب) لاترولاگ ۷ (LL7):
LL7 نسبت به LL3 برای اندازه‌گیری سازندهایی با مقاومت بیشتر طراحی شده است.

ج) لاترولاگ ۸ (LL8):
این دستگاه مشابه لاترولاگ ۷ است با این تفاوت که بازه آن نسبت به لاترولاگ ۷ کوتاه‌تر است .

د) لاترولاگ‌ دو تایی (DLL):
این دستگاه دو لاگ با شعاع بررسی کم(LLs) و زیاد(LLd) را به دست می‌آورد.
شعاع بررسی :
با توجه به آنچه گفته شد بیشترین شعاع بررسی با استفاده از LLd و به دنبال آن LLs و LL7 که مشابه یکدیگرند بدست می‌آید. در شرایط یکسان مقدار حاصل LLd بیشتر به Rt نزدیک است دستگاه‌های دارای کمترین شعاع بررسی عبارتند از LLs و LL8 این دستگاه‌ها بیشتر تحت تاثیر مقاومت زون رخنه(RXO )هستند. معمولا دستگاه‌های LL3 و LL7 به صورت مجزا در چاه به کار گرفته می‌شوند، اما LLd و LLs به صورت همزمان در یک سوند به نام( DLL (Dual Latero Logاندازه‌گیری می شوند.

نگار( SFL(Spherical Focused Log :
این دستگاه‌ از آرایش‌های متمرکزجدید است که با آن اندازه‌گیری مقاومت ویژه، به خصوص در زونهای مقاوم و محکم را انجام می‌دهند این نگار کمتر تحت تاثیر چاه قرار می‌گیرد و قدرت جداسازی بهتری نبست به نرمال “۱۶ دارد.

نگارالقایی (I‌ L) :
در این دستگاه‌ یک نوسانگر جریان متناوبی با فرکانس بالا را در یک پیچه فرستنده، ایجاد می‌کند میدان الکترومغناطیسی متناوب حاصل، سبب گسیل جریان های هم محور با چاه می‌شود، جریان‌های مذکور به نوبه خود میدان‌های الکترومغناطیسی ایجاد می‌کنند، میدان کلی حاصل توسط یک پیچه گیرنده، آشکار سازی می‌شود.سیگنال های‌ ایجاد شده در آشکار ساز تابع رسانایی زمین‌های اطراف سوند است. یکی از انواع این لاگ‌ها DIL است که دو لاگ با شعاع بررسی کم و زیاد به دست می‌آورد.
شعاع بررسی:
قسمت‌ اعظم بررسی میدان الکترومغناطیسی از زونی که در فاصله‌ی بین L/4 تا L )L،همان بازه سوند است)قرار دارد به دست می‌آید و بطور خلاصه‌ و بنابر آنچه گفته شد می‌توان نتیجه گرفت که:
الف) سوندهای القایی، دستگاهایی هستند که برای اندازه‌گیری Rt از چاه‌هایی که توسط هوا، گل شیرین و یا گل همراه نفت حفر می‌شوند، و توسط لاگ‌های الکتریکی مقاومت الکتروددار قابل اندازه‌گیری نیستند، مناسبند.
ب)سوندهای القایی برای حالت‌هایی که گل بسیار شور است و یا مقاومت ویژه‌ زیاد باشد مناسب نیستند و خطای اندازه‌گیری زیادی دارند.
ج) اگر ضخامت لایه‌ها کم باشد سوند القایی امکان اندازه‌گیری دقیق مقاومت ویژه لایه‌ها را فراهم نمی‌سازد.

غیر متمرکز کوچک بازه:

نگار میکرولاگ (ML) :
این سوند شامل یک بالشتک کائوچوئی است که توسط یک سیستم قوی مناسب به قسمتی از جدار چاه‌ می‌چسبد و به این ترتیب بالشتک مستقیما روی سازند مورد بررسی قرار می‌گیرد. دستگاه‌ میکرولاگ به طور همزمان از یک آرایش میکرو نرمال(”۲) و یک آرایش میکرو انورس (”۱×”۱) تشکیل شده است.
شعاع بررسی
در صورت ضخیم بودن گل کبره اثر آن بر اندازه‌گیری قابل توجه خواهد بود. اما از آنجایی که دستگاه‌ مذکور ۲ نگار (میکرونرمال و میکروانورس) را بدست می‌دهد با شناخت ضخامت گل‌ کبره و مقاومت آن می‌توان مقاومت ویژه زون شسته شده (RXO) را بدست آورد.

متمرکز کوچک بازه:

میکرو لاترولاک (MLL) :
این دستگاه کاملا مشابه لاتروگ ۷ است که روی یک بالشتک کائوچوئی و توسط فنر به دیواره چاه می‌چسبد . جداسازی قائم آن معادل ۱/۷ اینچ است همانطور که گفته شد شعاع بررسی این دستگاه کوچک است به طوری که اگر رخنه با گسترش کافی وجود داشته باشد زون دست نخورده تاثیری در اندازه‌گیری نخواهد داشت.

نگار پراکسی میتی (Proximity log) :
اصول کار این دستگاه نزدیک به لاترولاگ ۳ است ولی الکترودهای آن مستطیلی شکل و هم مرکزاست. تاثیر گل کبره بر این دستگاه‌ نسبت به دستگاه‌های دیگر(MLL) کاهش می‌یابد، بنابراین تأثیر **********ای گل حفاری روی آن بیشتر است، البته به دلیل شعاع بررسی بزرگتر،تاثیر Rt روی آن افزایش می‌یابد.

نگار ریز آرایش کروی کانونی (MSFL) :
سوند مذکور مشابه‌ آرایش SFL است اما اکترودهای آن روی بالشتک قرار داشته و به دیواره چاه می چسبند. این سوند دارای ۲ مزیت است:
الف) توانایی تلفیق با سایر دستگاه‌ها مانند DLL و DIL را دارد که به این ترتیب می‌توان در زمان اندازه‌گیری و ثبت ، صرفه‌جویی کرد.
ب) به دست‌ دادن مقداری نزدیک به Rxo حتی با وجود گل کبره ضخیم و رخنه ضعیف.
شعاع بررسی:
شعاع بررسی این دستگاه بین M LL وproximity log) PL)است.

نگار پتانسیل خود زا (SP) :
برای اولین بار در سال ۱۲۲۸ شلومبرژه پدیده پتانسیل خود زا را در درون چاه‌ها کشف کرد. بین الکترود ثابت واقع در سطح والکترود دیگری که در چاه جابه‌جا می‌شود، یک اختلاف پتانسیل الکتریکی خود بخودی و طبیعی وجود دارد. این پتانسیل که از سازندی به سازند دیگر متفاوت است، دارای تغییراتی در حدود چند ده یا چند صد میلی ولت است.
در نمودارهای حاصل از این لاگ‌ ،مقدار sp حاصل از رس را به عنوان پتانسیل صفر در نظر می‌گیرند و مقدار جابجایی منحنی را در زون‌های دیگر نسبت به خطی به نام «خط مبنای شیل یا رس» که همان صفر است می‌سنجند.

کاربردها :
به دنبال بررسی پارامترهای زمین که موثر بر اندازه‌گیری sp است، می‌توان گفت که منحنی sp در موارد زیر کاربرد دارد:
الف) آشکارسازی طبقات متخلخل و تراوا: عموما در این طبقات جابه‌جایی sp از خط مبنای شیل قابل مشاهده است.
ب) تعین مقاومت ویژه آب سازند (Rw)
پ) تعیین لیتولوژی (شناخت افقهای رسی یا ذغالی و ارزیابی مقدار رس موجود در یک مخزن)
د ) همبستگی چاه‌ها(به این صورت که در چاه‌های مجاور سازند‌های مختلفی را که به وسیله لاگ مشخص شده‌اند، با هم مقایسه کرده و با وصل کردن لایه‌های مشابه به یکدیگر مسیر گسترش آن لایه را تشخیص می‌دهند)
ه ) امکان بررسی‌های درجه اشباع نفت یا گاز در ماسه‌های شیلی
و) امکان بررسی محل تماس گاز و آب در ماسه‌های شیلی

«چاه نگاری هسته‌ای»
در چارچوب چاه‌نگاری هسته‌ای می‌توان از اندازه‌گیری‌های زیر نام برد:
۱- نگار اندازه‌گیری پرتو زایی گامای طبیعی (چاه‌نگاری‌GR (پرتوی گاما))
۱- نگار اندازه‌گیری پرتوزایی گامای طبیعی (چاه‌نگاری GR(پرتوی گاما))
بعضی مواد و سازند‌ها دارای پرتوزایی طبیعی هستند.
کانی‌ها و سنگ‌های پرتوزا عبارتند از:
۱- کانی‌ها و سنگ‌های پتاسیم دار
۲- کانی‌ها و سنگ‌ها اورانیم دار
۳- کانی‌ها وسنگ‌های توریوم دار

اندازه‌گیری پرتوزایی گاما:
پرتوزایی گاما طبیعی به کمک دستگاه‌هایی مانند «شمارشگر گایگر مولر» و «اطاق یونیزاسیون» اندازه‌گیری می شود، اما شمارشگر «سوسوزن»، به دلیل بازده بیشتر،ابعاد کوچکتر و قدرت جداسازی قائم بهتر، بر دو دستگاه‌ دیگر برتری دارد. پاسخ حاصل از هر دستگاه‌ تابعی از غلظت وزنی کانی پرتوزا در سازند و نیز چگالی آن است.

کاربردها :
اندازه‌گیری پرتوزایی گامای طبیعی به طور عمده در موارد زیر انجام می‌شود:
الف) تعیین لیتولوژی یا جنس سنگ (شناخت رس‌ها، نمک‌های تبخیری، ‌کانی‌های سنگین و پرتوزا)
ب) ارزیابی درصد رس موجود در مخزن
ج) همبستگی چاه‌ها
د) کنترل عمق حفاری و دستگاه‌های آزمایش‌کننده سیال و نیز استفاده از آن بجای sp زمانی که این اندازه‌گیری قابل اجرا نیست(چاه‌های سیمانی شده ودارای لوله جداری)
و) ارزیابی تقریبی تراوایی

۲- نگار طیف سنجی پرتوزایی گامای طبیعی
میزان انرژی پرتوی گامای هر کانی‌ی پرتوزا با عناصر دیگر متفاوت است. در واقع انرژی پرتوی گامای ساطع شده از عناصر مختلف، طیف متغیری دارد. در این صورت مقدار انرژی پرتوی گاما می‌تواند مشخص کننده کانی‌ای باشند که این پرتو را ایجاد می‌کند. بنابراین اگر فناوری چاه‌نگاری توانایی آن را داشته باشد که طیف انرژی پرتوی گاما را مشخص کند، می‌تواند عنصری که این پرتو از آن ساطع شده است را نیز مشخص کند.
در نگاری که پیش از این توضیح داده شد (چاه‌نگاری پرتوزایی گامای طبیعی)، پرتوزایی کلی گامای طبیعی حاصل از سازند اندازه‌گیری و ثبت می‌شود. این نوع چاه نگاری تنها مشخص می‌کند که سازند دربردارنده چه اندازه از کانی‌های سنگین و پرتوزا هست. اما توانایی تشخیص جنس کانی ها‌ی پرتوزا را ندارد. در حالی که نگار «طیف سنجی پرتوزایی گامای طبیعی»، دقیقاً طیف انرژی پرتوی گاما و در نتیجه جنس کانی‌ای که این طیف پرتوی گاما را تولید کرده است نیز مشخص می‌کند. همانطور که توضیح داده شد، پرتوزایی (گامای طبیعی) وابسته به سه عنصر پرتوزای پتاسیم و توریوم و اورانیوم و یا عناصر پرتوزای حاصل از آن‌ها است.

کاربردها
۱ تعیین لیتولوژی.
۲ تعیین محیط (دریایی، رودخانه‌ای، دلتایی و… ) رسوب گذاری
۳ بررسی‌های ژئوشیمیایی
۴ همبستگی‌ چاه‌ها(تعیین ارتباط میان سازند‌های مختلف در چاه‌های مختلف)

۳- چگاه‌نگاری نوترون
در این روش سازند را از طریق یک چشمه ساطع کننده نوترون‌ بمباران می‌کنند. زمانی که سازند با نوترون‌های سریع بمباران می‌شود چندین نوع برهم‌کنش بین نوترون‌ها و هسته‌ اتمی مواد می‌تواند رخ دهد. در اثر برهم‌کنش‌های مختلف ۳ مرحله افت انرژی حاصل می‌شود، در نتیجه هر نوع برهم‌کنش، می‌تواند موضوع یک روش اندازه‌گیری در بررسی‌های چاه‌نگاری باشد.
۱- در مرحله اول افت انرژی ، انرژی نوترون به بین ۱/۰تا ۱۰۰ الکترون ولت افت می ‌کند که به این نوترون‌ها ، نوترون‌های اپی‌ترمیک گویند.
۲- در مرحله بعدی افت انرژی، انرژی نوترون به بین ۱/۰ تا ۰۲۵/۰ الکترون ولت افت می‌کند که به آن‌ها نوترون‌های ترمیک گویند.
۳- در مرحله آخر نوترون‌ها گیر افتاده و اصطلاحا به دام می‌افتند و در این مرحله پرتوی گاما ساطع می‌شود). انواع روش‌های چاه‌نگاری نوترون عبارتند از:

چاه‌نگاری نوترون – گاما:
چنان‌که توضیح داده شد در مرحله سوم افت انرژی نوترون، نوترون‌ها به دام می‌افتند و پرتوی گاما ساطع می‌شود. در این روش، مقدار پرتوهای گامای حاصل از به دام افتادن نوترون‌ها توسط سازند را اندازه‌ می‌گیرند. از آن جایی که هیدروژن بیشترین مقطع گیر اندازی نوترون را دارد، هر چه تعداد نوترون بیشتری به دام بیافتد، نشان‌دهنده‌ی آن‌ است که سازند دارای هیدروژن بیشتری و بالطبع دارای آب یا نفت است.

چاه‌نگاری نوترون- نوترون ترمیک:
در این روش تعداد نوترون‌های ترمیک اندازه‌گیری می‌شود. بنابراین در مرحله‌ی قبل از گیراندازی نوترون‌ها، این اندازه گیری انجام می‌گیرد.

چاه‌نگاری نوترون- نوترون اپی ترمیک
در این روش تعداد نوترون‌های اپی ترمیک اندازه‌گیری ‌ می‌شود. بنابراین در مرحله قبل از تشکیل نوترونهای ترمیک این اندازه گیری انجام می‌شود.

دستگاه‌ های نوترون شامل:
الف) GNT: این دستگاه‌ به طور هم‌زمان نوترون‌های ترمیک و پرتوهای گاما را اندازه‌گیری می‌کند و واحد مورد استفاده در آن API است.
ب) SNP: این دستگاه‌ نوترون‌های اپی‌ترمیک را اندازه‌گیری می‌کند. چشمه و آشکارسازی روی بالشتکی سوار شده و به دیواره چاه می‌چسبد.
ج) CNL: نوع A این دستگاه نوترون‌های ترمیک و نوع G آن نوترون‌های ترمیک و اپی‌ترمیک را به طور هم‌زمان دریافت می‌کند.
دستگاه‌ (CNL-A) برای کاهش اثر چاه از ۲ آشکارساز استفاده می‌کند. نسبت و رابطه شمارش ۲ آشکار ساز با یکدیگر به وسیله نرم افزار و دستگاه‌هایی که در سرچاه قرار دارد، مستقیما به واحد تخلخل یا شاخص هیدروژن(مقدار هیدروژن موجود در ترکیب سنگ و سیال موجود در آن) تبدیل می‌شود.

کاربردها
به طور فهرست‌وار کاربردهای اندازه‌گیری شاخص هیدروژن عبارتند از:
الف) ارزیابی تخلخل
ب) جداسازی زون‌های گازدار، زون‌های حاوی نفت یا آب
ج) تعیین لیتولوژی همراه با دیگر بررسی‌های چاه‌نگاری
د) همبستگی‌ چاه‌ها

۴- چاه‌نگاری کلرین
کاربرد این دستگاه‌ در تعیین فصل مشترک نفت و آب و ارزیابی درجه شوری آب سازندی واقع در پشت لوله جداری است. اساس تعیین فصل مشترک سیالات تفاوت در میزان شوری سیالات است.

۵- چاه‌نگاری: گاما‌- گاما یا چگالی
در این روش سازند، تحت تاثیر پرتوهای گامایی که از یک منبع خاص منتشر می‌شود قرار می‌گیرد.
۱- به کمک‌ نگار«چگالی» می‌توان تخلخل را با شناخت چگالی خمیره(بخش جامد سنگ) و سیال موجود به طور مستقیم یا با همراهی روش نوترون محاسبه کرد. (به این ترتیب که هرچه تخلخل بیشتر باشد، چگالی کمتر است البته جنس سنگ و دیگر پارامتر ها هم تاثیر گذار هستند).
۲- نگار «چگالی» به طور مستقیم در تعیین لیتولوژی سازندهای غیر متخلخل و یا از طریق همراهی با سایر روش‌ها در بررسی مخزن‌های متخلخل می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد.
۳- مطالعه‌ی تغییر و تحول چگالی‌ رس‌ها و یا ماسه‌ها بر حسب عمق در بررسی تغییرات‌ تراکم مواد مذکور می‌تواند بکار رود.
۴- با مقایسه پاسخ‌های حاصل از روش نوترون و چگالی وبا کمک لاگ های مقاومت ویژه می توان به شناسایی سریع سیالات موجود در مخزن‌ها و همچنین تعیین حدود زون‌های تماس گاز- نفت ، گاز- آب و نفت - آب دست یافت.

«چاه نگاری صوتی»
به کمک یک مولد که در سطح قرار دارد قطار موجی با فرکانس مشخص انتشار می‌یابد مدت زمان برنامه مذکور بسیار کوتاه است ولی چندین بار در ثانیه تکرار می‌شود. این نگار با محاسبه سرعت و یا دامنه صوت به بررسی ویژگی‌های سنگ و سیال می‌پردازد.

الف)‌ اندازه‌گیری سرعت صوت:

کاربردها
اندازه‌گیری زمان انتشار امواج صوتی عمدتاً در تعیین تخلخل مخزن‌ها بکار می‌رود. اما بایستی توجه داشت که تاثیر پارامترهای مختلف بر اندازه‌گیری و در نتیجه مشکلات تفسیر از یک سو و ابداع دستگاه‌های هسته‌ای مدرن از سوی دیگر از نقش‌ چاه‌نگاری صوتی در این مورد کاسته است.
- از این بررسی‌ها در تعیین تخلخل، به خصوص زمانی که اندازه‌گیری حساسیت زیادی نسبت به تغییرات قطر چاه نداشته باشد و نیز برای تعیین تخلخل ثانویه در منابع کربناته به طور سیستماتیک استفاده می‌شود.
توضیح:
تخلل به دو دسته اولیه و ثانویه تقسیم بندی می‌شود، تخلخل اولیه به خلل و فرجی گفته می‌شود که در هنگام رسوب ‌گذاری در سنگ ایجاد می‌شود، اما تخلخل ثانویه بعد از رسوب‌گذاری در اثر فعالیت‌های تکتونیکی(حرکت صفحه‌های زمین نسبت به یکدیگر)، فعالیت موجودات زنده، حل شدن بخشی از سنگ…. در سنگ ایجاد می‌شود.
- اندازه‌گیری‌های صوتی به خصوص همراه با لاگ های نوترون و چگالی می‌تواند در تعیین لیتولوژی به کار رود.
- از آن‌جا که این اندازه‌گیری‌ها حساسیت‌ زیادی نسبت تغییرات قطر چاه ندارد می‌توان از‌ آن برای بررسی تراکم سازندهای رسی- ماسه‌ای استفاده کرد.
- از مقایسه اندازه‌گیری‌های صوتی با نگارهای دیگر (نوترون- چگالی- مقاومت ویژه) می‌توان سیال‌های موجود در سازند را تفکیک کرد.
- نظر به قدرت خوب جداسازی قائم چاه‌نگاری صوتی، از این مطالعات می‌توان برای تعیین ضخامت لایه‌ها استفاده کرد.

ب) اندازه‌گیری تضعیف دامنه‌ امواج صوتی [نگار چگالی متغیر (VDL)]
- از کاربرد های این روش تشخیص شکستگی‌ها است .

«چاه نگاری الکترو مغناطیسی(EPT)»
اندازه‌گیری زمان انتشار و آهنگ تضعیف یک موج الکترومغناطیسی
در اغلب حالت‌ها به‌دلیل ترکیب غیرمغناطیسی سنگ‌ها، تراوایی مغناطیسی(امکان عبور امواج مغناطیسی) آن‌ها همانند هوا است، به طور معمول تغییرات این پارامترها به‌دلیل کوچک بودن قابل توجه نیست. این در حالی است که تراوایی مغناطیسی سیال کم‌تر از سنگ است.
رسانایی یا مقاومت ویژه الکتریکی(نارسانایی) از نظر ارزیابی درجه اشباع زون‌های متخلخل حاوی آب و هیدروکربور بیشترین توجه را به خود اختصاص داده است. اما در حالت‌هایی که آب سازند از درجه شوری پائینی برخودار است، تشخیص هیدروکربور از آب به وسیله پارامترهای رسانایی یا مقاومت ویژه، با مشکل روبرو می‌شود. در واقع نگار مقاومت ویژه امکان تشخیص آب‌های شیرین از هیدروکربور‌ها را ندارد.
اما در روش الکترو مغناطیسی، امکان تشیص آب شیرین نیز وجود دارد، بنابراین مستقل از درجه شوری آب، عمل می‌کند. برای تشخیص درجه‌ی شوری آب نیز می‌توان از لاگ‌های مقاومت الکتریکی استفاده کرد. بدین ترتیب با مقایسه‌ی نتایج نگار الکترو مغناطیسی با نتایج حاصل از دیگر نگارها، امکان تعیین درجه شوری در زون شسته و ارزیابی هیدروکربور جابجا شده فراهم می شود.
EPT در یک سوند مشترک همراه با نگار‌های نوترون و چگالی به درون چاه فرستاده می‌شود.

کاربردها
لاگ EPT در گل‌های شیرین و سازند هایی با درجه تخلخل متوسط تا زیاد دارای کاربرد موثری است. در صورتی که عملیات چاه نگاری درست انجام گیرد، از این اندازه‌گیری‌ها می‌توان برای موارد زیر استفاده کرد:
الف) ارزیابی تخلخل آبدار: در صورتی که تخلخل کلی شناخته شده باشد، می‌توان میزان اشباع زون شسته شده از سیال‌ها مختلف را به وسیله این نگار مشخص کرد.
همچنین در صورتی که آب سازند درجه شوری کمی داشته باشد و امکان تشخیص آب از هیدروکربور‌ها به وسیله نگار الکتریکی وجود نداشته باشد، به وسیله این نگار می‌توان هیدروکربورها را شناسایی کرد. این کاربردها در تفسیر و بررسی سریع در محل چاه می‌تواند به اجرا درآید.
ب‌) تعیین ترکیب سنگ‌ها به کمک چگالی ظاهری خمیره که حاصل از دستگاه‌های نوترون و چگالی است.
ج) ارزیابی میزان شیل سازند
ه) شناخت هیدروکربورها در تناوب ورقه‌های نازک ماسه- شیل


«چاه نگاری دما‌سنجی»
دمای سازند با افزایش عمق زیاد می شود، این آهنگ افزایش دما بر حسب عمق، شیب زمین گرمایی یا گرادیان(Gradient) زمین‌گرمایی نامیده می‌شود. در واقع گرادیان زمین گرمایی مشخص می‌کند به ازای افزایش عمق چه میزان به دما افزوده می‌شود. این گرادیان برحسب محل جغرافیایی و رسانندگی گرمایی سازندها تغییر می‌کند. گرادیان‌ها معمولا در سازندها با رسانایی کم زیاد است اما از طرف دیگر تعادل حرارتی در نزدیکی چاه بر اثر گردش گل مغشوش می‌شود و یک تبادل گرمایی بین گل و سازند انجام می‌شود. این تبادل گرمایی بین گل و سنگ که دارای اثر مشخصی است باعث می‌شود، نمایش یا پروفیل(Profile) دما در چاه با پروفیل زمین گرمایی اولیه تفاوت زیادی داشته باشد. به همین دلیل در قسمت کف چاه با گذشت زمان از قطع گردش گل، دمای کف چاه به سمت دمای اولیه افزایش ‌یابد.

کاربردها
الف) در چاه‌های باز (بدون لوله جداری):
در برخی از چاه‌ها که سنگ مخزن آن ها استحکام لازم را داشته باشد(Stable) و نبود لوله جداری مشکلی در بهره‌برداری و نگهداری چاه نداشته باشد، مخزن را بدون لوله جداری مورد بهره‌برداری قرار می‌دهند که به این چاه‌ها چاه‌های باز می‌گویند.
اندازه‌گیری دما امکان تعیین نظام زمین گرمایی کنونی را فراهم می‌سازد که شناخت آن در مسائل مختلف می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از این بررسی‌ها می‌توان دمای متوسط هر چاه یا هر زون را مشخص کرد.
تعادل حرارتی که با حفر چاه بر هم خورده است، دیر یا زود برحسب رسانندگی حرارتی سنگ‌ها دوباره به حالت عادی نزدیک می‌شود در این حالت با استفاده از تغییرات دما می‌توان واحدهای لیتوگرافی و به تعبیری مرز‌های لایه‌های سنگی مختلف را مشخص کرد، به این ترتیب می‌توان ورود به رس‌های تحت فشار را تشخیص داد. باید توجه کرد که رسیدن مته حفاری به رس‌های تحت فشار، امکان فوران چاه را دربردارد، که باید به وسیله گل حفاری آن را کنترل کرد. همچنین می‌توان زون‌های فرار گل را که با افزایش دما و یا برعکس ورود سیالات(به خصوص گاز) که با کاهش دما همراه است تشخیص داد.

ب) چاه پوشش دار( دارای لوله جداری):
کاربرد اصلی دماسنجی در چاه‌های پوشش دار به طور عمده در چاه‌نگاری بهره‌برداری است:
۱- تعیین ارتفاع سیمان واقع در پشت لوله جداری
۲-آشکارسازی زون‌های تولید کننده(گاز یا سیال دیگر)
۳- تعیین عمق نقطه شروع جوش
۴- آشکارسازی زون‌های ورودی سیال تزریقی

«نگار شیب سنجی»
( اندازه‌گیری‌ شیب )
این نگار از انواع نگارهای الکتریکی است. هدف این چاه‌نگاری تعیین زاویه شیب و سمت صفحاتی است که چاه آنها را قطع می‌کند منظور از صفحات می‌تواند هر یک از موارد زیر باشد.
الف) مرز طبقات ولایه‌های زمین شناسی
ب) شکستگی‌ باز یا بسته در سازند‌ها
ج) سطح فرسایشی (سطحی که در اثر عوامل فرسایشی مانند آب، باد و… دچار فرسایش شده‌است).

«نگار تصویر ساز»
امروزه تکنیک‌های زیادی برای به تصویرکشیدن چاه‌های نفت و گاز بکارمی‌رود. نگار‌های تصویرساز از تکنیک‌های بسیار کارآمد برای بدست آوردن تصویرهایی از شکاف‌ها در دیواره چاه‌ است. باتوجه به منبع مورداستفاده‌ ، این لاگ‌ها به ۲ نوع تقسیم بندی می‌شوند:
۱-(ATV (Acoustic TeleViewer: که دارای منبع صوتی است.
۲-(FMI (Formation Micro Imaging و ( FMS (Formation Micro Scaling : دارای منبع الکتریکی ست و با استفاده از تغییرات مقاومت ویژه الکتریکی ، شکاف‌های داخل چاه را شناسایی می‌کند.
هر یک ازاین دستگاه‌ها برای مواردی کاربرد دارند به عنوان نمونه اگر گل حفاری، پایه روغنی باشد یا گلی باشد که رسانندگی خوبی نداشته باشد از لاگ ATV استفاده می‌شود .
دستگاه‌ دیگری به نام Acoustic television وجود دارد که از دیواره‌ی چاه تصویربرداری می‌کند اما اگر گل ما شفاف نباشد نمی‌تواند بخوبی این عمل را انجام دهد در ضمن این دستگاه محدوده‌ی عمقی برای استفاده دارد و دراعماق زیاد باتوجه به افزایش زیاد دما و فشار قابل استفاده نیست. اما اگر شرایط برای استفاده این نگار تصویربردار در داخل چاه فراهم باشد اطلاعات دقیق‌تری درباره شکستگی‌ها نسبت به ‌ATV و سایر لاگ‌ها دراختیار قرارمی‌دهد.

«تکنیک‌های جدید چاه‌نگاری»
در شرکت‌های بزرگ نفتی تکنیک‌های جدیدی که برای لاگ‌های بهره‌برداری استفاده می‌شوند شامل:

۱ -Combinable production Logging Tools
این نوع لاگ‌ نمایشی (Profile) برای تولید در چاه‌های تولیدی دراختیار قرار می‌دهد و اطلاعاتی شامل دبی جریان (flow rate) و چگالی سیال (fluid density) موجود در سازند ها و دما و فشار در جا را در اختیار قرار می‌دهد؛ همچنین لاگ‌ قطر سنجی (Caliper log) که شامل ۳ بالشتک است و به دیواره چاه می چسبد نیز می‌تواند همراه این وسیله به درون چاه بدون لوله جداری فرستاده شود. از دیگر کاربردهای این دستگاه‌ این است که می‌تواند نمایش (profile) تزریق سیالات را در چاه‌های تزریقی (به منظور ازدیاد برداشت نفت) نشان دهد. همچنین از وضعیت وجود کانال‌ها و حفره‌ها درسیمان پشت لوله‌های جداری خبر می‌دهد.

۲-Flow scanner
این لاگ‌ برای چاه‌های با انحراف مختلف استفاده می‌شود. دستگاه‌هایی که قبلا وجود داشت برای چاه‌های نزدیک به عمود (vertical well) یا چاه‌هایی که انحراف خیلی کمی داشتند استفاده می‌شد، اما این دستگاه‌ در چاه‌ با انحرافات مختلف می‌تواند تجزیه و تحلیل سیال‌ داخل سازند را انجام دهد و هر نوع فاز (جامد- مایع- گاز) را تشخیص دهد. این دستگاه‌ براساس تغییر سرعت امواج داخل سیالات و تاثیر آن روی دامنه (amplitude)امواج می‌تواند سیالات مختلف را برای چاه‌های مختلف با انحراف مختلف (از چاه‌های عمودی تا چاه‌هایی با انحراف بالا) شناسایی کند.

۳- (Multi-Isotope spectroscopy Tool) MIST
این نوع لاگ‌ به وسیله اشعه گاما کار می‌کند که میان ایزوتوپ‌های مختلفی که اشعه گاما را جذب و حذف می‌کنند تبعیض می‌گذارد و آن ها را از هم جدا می‌کند تا تجزیه و تحلیل درستی از شبیه‌سازی چند مرحله‌ای در محل چاه فراهم آید. دراین دستگاه‌ انرژی اشعه‌ی گاما از طریق ۱۶ دریچه انرژی دریافت می‌شود. نمایش‌ها و انرژی‌ها به‌وسیله‌ کامپیوتر د کنار یکدیگر قرار می‌گیرند و از آن‌ها برای مشخص کردن ایزوتوپ منشاء استفاده می‌شود. کاربرد مهم دیگر آن تخمین شکاف‌های سازند است.
۴- Phase velocity sonde) PVS
PVS یک لاگ تولیدی است که همراه با لاگ Resistivity saturation tools) RST) سرعت ۲ فاز جدا (آب و نفت) را در چاه‌های افقی و یا با انحراف زیاد اندازه می‌گیرد. به این ترتیب که یک نشانه (marker) شیمیایی را که مقطع گیراندازی نوترون ترمیک بالایی دارد و تنها در فاز مورد نظر( آب یا نفت‌) قابل حل است به درون چاه تزریق می‌کنند و مسیر پائین رفتن آن را توسط لاگ‌ RST مشخص می‌کنند.
لاگ‌ PVS جریان روبه بالا یا روبه پائین را می‌تواند اندازه گیری کند و این بستگی‌ به موقعیت آن (بالا یا پائین) نسبت به RST دارد. سرعت سیالات می‌تواند از طریق فاصله بین گیرنده و تزریق کننده و همچنین مدت زمان رسیدن از تزریق کننده به گیرنده اندازه‌گیری شود. این لاگ همچنین می‌تواند حجم سیالات مختلف را محاسبه کرده و جریان سیالات در شرایط مخزن را نیز شناسایی و با جریان سیالات مختلف در شرایط سطح زمین مقایسه کند.

۵- PL Flagship production Logging
سرویس تشخیص جریان داخل چاه : مجموعه واحدی است که برای تخمین چاه‌های افقی بکار می‌رود. جریان‌های لایه- لایه‌، جریان‌های رو به پایینی (down flow)، مخازن آب (water sumps)، تله‌های نفتی و گازی و جریان‌های سه فازی همه پدیده‌هایی هستند که در چاه‌های افقی مورد توجه هستند. لاگ‌های تصویر ساز از جمله ابزارهایی هستند که برای شناسایی رژیم جریان‌های چند فازی به آن‌ها نیاز داریم. هیچ تکنیکی به تنهایی نمی‌تواند یک اندازه‌گیری قوی در چاه‌های افقی به دست دهد و پیچیدگی‌هایی که وجود دارد مانند از کار افتادن پکرها (Packer)(ابزار‌هایی که برای نگه داشتن لوله بهره برداری درون چاه و جلوگیری از امتزاج سیالات سازندهای مختلف بکار می‌روند)، وجود قسمت‌های غیر سیمانی شده و همچنین جریان‌های داخل فضای حلقوی، به وسیله این لاگ قابل شناسایی هستند.
۶- Logging while fishing )LWF)
این روش هم زمان و هم هزینه را کم می‌کند و قابلیت انجام عملیات چاه‌نگاری را همراه باعملیات مانده‌یابی (fishing) به ما می‌دهد.

[Sara12]

معرفی روش های جدید حفاظت از خوردگی کف مخازن نفت و مایعات گازی


خوردگی کف مخازن را می توان با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.
خوردگی کف مخازن نفتی یکی از مشکلات مهم ذخیره سازی نفت خام و مایعات گازی است. نشست مخازن بزرگ نفتی موجب آلودگی آب های زیرزمینی و وارد آمدن خسارت های جبران ناپذیر به محیط زیست می شود. در گذشته کف مخازن (قسمت بیرونی مخزن که با زمین در ارتباط است) با به کارگیری حفاظت کاتدی نتوانسته است به طور کامل مانع از نشت و جلوگیری از خوردگی کف مخازن ذخیره نفت شود.
در این مقاله دلایل ناتوانی سیستم حفاظت کاتدی در جلوگیری از خوردگی کف مخازن نفتی و آخرین روشهای مورد استفاده برای حفاظت کف مخازن بررسی می شود.
به کارگیری سیستم حفاظت کاتدی، بازدارنده های خوردگی از نوع فاز بخار و به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و بازدارنده های خوردگی فاز بخار از جمله روش های حفاظت از خوردگی کف مخازن است.

مشکلات روش های حفاظت کاتدی:
نتایج تجربی نشان می دهد سیستم حفاظت کاتدی به تنهایی قادر به حفاظت خوردگی کف مخازن نیست و در موارد متعدد دچار نشت شده است. این درحالی است که کف مخازن در پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد.
یکی از روش های توزیع مناسب پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن به کارگیری بستر آندی است. به گونه ای که موجب توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخازن شود که شامل، به کارگیری آندهای کم عمق در اطراف مخزن، آندهای افقی و سیمی در زیر کف مخزن است.
در روش اول به علت تخلیه جریان حفاظت کاتدی در لایه سطحی زمین، باعث افزایش ضریب حفاظتی (Over protection) در خطوط لوله مدفون در خاک و مجاور مخازن می شود، بنابراین از این روش نمی توان در پالایشگاه ها استفاده کرد. در روش دوم آندهای سیمی به صورت مارپیچ در فونداسیون کف مخزن قرار می گیرد و این روش برای مخازن موجود قابل استفاده نیست.
یکی دیگر از روش های توزیع پتانسیل حفاظت کاتدی در کف مخزن عایق سازی الکتریکی هر یک از مخازن از یکدیگر است. در این روش هر یک از مخازن توسط فلنچ عایقی به همراه مقاومت الکتریکی از یکدیگر جدا می شوند.
به کارگیری پوشش در کف مخزن ها نیز یکی دیگر از روش هایی است که در توزیع حفاظت کاتدی در کف مخزن استفاده می شود. به دلیل مشکلات اجرایی اعمال پوشش بر روی ورق فولادی کف مخازن نفتی و گازی امکان پذیز نمی باشد. حرارت ناشی از جوشکاری صفحات کف مخزن، باعث از بین رفتن پوشش آنها می شود، در نتیجه پوشش مناسبی برای حفاظت از این نواحی نیست.
بنابراین به جای پوشش دادن ورق فولادی کف مخزن، محل نصب مخزن به خوبی پوشش داده می شود و اطراف مخزن را به خوبی آب بند می کنند. پوشش مزبور چسبندگی به کف مخزن ندارد، در چنین شرایطی این پوشش در حکم سپر برای جریان حفاظت کاتدی عمل می کند و اگر به دلایلی الکترولیک به ناحیه بین پوشش و کف مخزن نفوذ کند، حفاظت کاتدی قادر به مقابله با خوردگی آن نخواهد بود.
به دلیل آن که پوشش مزبور حالت سپر الکتریکی دارد، اندازه گیری پتانسیل کف مخزن چنین حالتی را نشان نمی دهد و کف مخزن در محدوده پتانسیل حفاظت کاتدی قرار دارد ولی خوردگی در کف آن اتفاق می افتد.
از طرف دیگر اگر کف مخزن مستقیما بر روی فونداسیون بتنی قرار گیرد، کلیه نواحی کف مخزن قادر به ایجاد ارتباط الکتریکی مناسب با فونداسیون بتنی نخواهد بود و بنابراین حفاظت کاتدی نمی تواند به خوبی کف مخزن را تحت حفاظت خود قرار دهد.
نتایج تجربی موجود نشان می دهد مخازن نفتی با وجود حفاظت کاتدی کف آنها دچار خوردگی می شود و نشت مواد نفتی به آبهای زیر زمینی موجب ایجاد خسارت های زیادی به آب های زیر زمینی شده است.

روش های جدید حفاظت خوردگی کف مخازن
امروزه می توان خوردگی کف مخازن را با به کارگیری همزمان حفاظت کاتدی و ممانعت کننده خوردگی از نوع فاز بخار و یا تنها با به کارگیری وی سی آی (VCI) تحت کنترل قرار داد.
مواد وی سی آی، ممانعت کننده فاز بخار، می توانند در محیط بسته سطح فلز را در برابر عوامل خورنده مثل آب، بخار، کلریدها، سولفید هیدروژن و مواد خورنده دیگر در محیط های صنعتی حفاظت کنند.
فشار بخار مواد مذکور کم است، بنابراین در فشار اتمسفر و دمای محیط بخار می شوند. در محیط بسته بخارهای ایجاد شده بر روی سطح میعان کرده و توسط مولکول های سطح قطعات جذب شده و منجر به توقف یا تاخیر در انجام واکنش های خوردگی می شوند. روش مذکور به عنوان یکی از روش های استاندارد محافظت کف مخازن نفتی مطرح شده است.
روش دیگر تزریق مداوم وی سی آی از طریق شبکه ای از لوله های سوراخ دار است. این لوله ها در زیر مخزن و در داخل فندانسیون بتنی کف قرار می گیرند. مواد بازدارنده خوردگی از طریق لوله های مزبور در کف مخزن تزریق می شود. بدیت ترتیب با توزیع وی سی آی در کف مخزن، از خوردگی آن جلوگیری می شود.
برای جلوگیری از ایجاد جرقه در نتیجه تمرکز الکتریسیته ساکن، باید مقاومت سطح پوشش درونی مخزن کمتر از ۱۰۸ اهم باشد.

سیستم های پوشش دهنده درون مخازن ذخیره نفت:
جهت دیواره و کف از پوشش اپوکسی فنولیک با هاردنر آمین و با خاصیت آنتی استاتیک استفاده شود. که این پوشش به دلیل ایجاد کراس لینک (Cross-linK) بالا، منجر به ایجاد پوشش سخت و مقاوم خواهد شد.
روش دیگر استفاده از پوشش پلی اورتان با خاصیت آنتی استاتیک که برای دیواره مخازن استفاده می شود. چنانچه کف مخزن توسط کامپوزیت کلاس اپاکسی (Glass-Epoxy) یا کلاس پلی استر (Glass-Polyester) روکش شده است، لازم است ژل کت سطحی آن دارای خاصیت آنتی استاتیک باشد.
مقاومت پوشش ها در حدود ۱۰ اهم است و چنین مقاومتی تنها مانع از بروز جرقه توسط انباشته شدن الکتریسیته ساکن می شود و از لحاظ الکتریکی چنین موادی تقریبا در ردیف مواد نیمه رسانا قرار دارند.
آندهای فدا شونده که در داخل مخازن به کار می روند علاوه بر جلوگیری از خوردگی، عامل تخلیه بارهای الکتریسته ساکن نیز محسوب می شود.
به طور کلی مخازن نفتی زیادی در کشور دچار نشت شده است. این موضوع ضررهای اقتصادی جبران ناپذیری به محیط زیست وارد کرده است. با توجه به اهمیت بالای حفظ محیط زیست و نیز جلوگیری از هدر رفتن نفت خام و مایعات گازی لازم است روش های جدید مقابله با خوردگی کف مخازن نفتی مورد توجه قرار گیرد.

[Sara12]

رهاسازی و ترک (Abondon) منطقه‌ی دارای پوشش شنی (gravel pack zone) بوسیله‌ی ژل


این تکنیک هم در هزینه و هم در زمان برای جداسازی یک منطقه‌ی بدون تولید در یک چاه‌ دریایی صرفه‌جویی کرد.
استفاده از تکنولوژی ژل برای بستن و ترک یک منطقه‌ی بدون تولید در مناطق دریایی لوییزیانا موجب شده است تا هم در زمان دکل-روز و هم در هزینه‌ی مربوطه صرفه‌جویی شود. مقدار هزینه‌ی صرفه‌جویی شده برای اپراتور در مقایسه با روشهای مرسوم حدود ۲۸۲۰۰۰ دلار می باشد.
هدف از این کار بستن و ایزوله کردن شبکه‌ی زون‌های بدون تولید پیش از تکمیل دوباره‌ی یک زون پرفشار عمیق‌تر می‌باشد. معمولا یک چاه ابتدا از پایین‌ترین زون تکمیل می‌شود. وقتی یک لایه‌ی تولیدی تخلیه شد، سیمان به درون شبکه‌ها پمپ شده و یک پلاگ مسدود کننده درون لوله‌ی جداری تولیدی در بالای زون تخلیه ‌شده بسته (set) می‌شود. پس از بسته شدن شبکه‌ها ، یک منطقه‌ی تولیدی جدید در عمق کمتر ایجاد می‌شود. این پروسه تا تخلیه‌ی تمامی زون‌های تولیدی تکرار می‌شود. سرانجام ممکن است چاه به مسیر دیگری انحراف داده شود(side Track) و یا بطور موقت/همیشه رها شود. در این چاه بخصوص، به جای مشبک‌کاری در یک عمق کمتر، یک منطقه‌ی تولیدی جدید در حدود ۱۰۰ فوت پایین‌تر پیشنهاد شد. برای پیچیده کردن بیشتر موضوع، زون تخلیه شده‌ی فعلی دارای پوشش شنی (gravel packed) بود که برای اپراتور یک نوع چالش منحصر به فرد به شمار می‌آمد. منطقه‌ی تولیدی جدید عمیق‌تر از زون تولیدی فعلی بود و این یعنی اینکه اگر سیمان برای ایزوله کردن منطقه‌ی تخلیه شده استفاده شود، پیش از ایجاد شبکه‌های جدید نیاز به حفاری سیمان توسط لوله مغزی سیار وجود داشت. گزینه‌ی دیگر (گرانتر) آوردن دکل حفاری به سر چاه، بیرون کشیدن لوله مغزی و رشته‌ی تکمیل، تزریق سیمان به درون زون تخلیه شده (Squeeze)، انجام تعمیر کامل چاه (Full Work Over) و تکمیل دوباره‌ی زون جدید بود. انجام هر دو پروسه نیاز به چندین روز زمان ،تجهیزات و انرژی بسیار بود که نهایتا به هزینه‌ی زیاد منجر می‌شد.
راه حل:
با توجه به منحصر به فرد بودن پروژه، هیئت مهندسی در Superior Energy Services استفاده از ژل WellPRO HydroFIX Gel را در یک اقدام توصیه کرد تا زون بدون تولید با این ژل بسته شده و امکان استفاده از مناطق تولیدی عمیق‌تر فراهم آید. شرکت چندین دلیل برای استفاده از این محصول بیان کرد. اول از همه، ماده‌ی درزگیر (Sealant) به درون سازند و پوشش شنی (Gravel Pack) نفوذ کرده و آن را کاملا مسدود می‌سازد و پس از آن با تلاش اندکی ژل از درون چاه و رشته تکمیل پاک (حذف) می‌شود. دلیل دیگر که آنها در چنین موقعیتی از ژل بجای دوغاب سیمان استفاده کردند این بود که خاصیت نفوذ ژلهای مسدودکننده بسیار بیشتر از سیمان است که این بدلیل نداشتن ذرات جامد می‌باشد. در ازای آن ژل دارای پلیمرهای یونی با وزن مولکولی پایین می‌باشد که وقتی با عامل چندزنجیره‌ای پیچیده‌ی کربوکسیلی ترکیب شود یک ژل لاستیک مانند ایجاد می‌کند. پیش از ایجاد زنجیره‌های متقاطع، ژل دارای ویسکوزیته‌ی بسیار پایین بوده که موجب تزریق بسیار آسان آن شده و همچنین به راحتی به درون توری شنی و شبکه‌ها نفوذ می‌کند. پس از آنکه ژل بست حرکت سیال متوقف می‌شود.
پیش از توصیه‌ی این عامل درزگیر (Sealant)، یک برآورد مهندسی اجرایی در مورد قسمت‌های چاه و پارامترهای عملیاتی بعمل آمد. از لاگ بستن سیمان (Cement Bonding Log) بازدید و کیفیت جداسازی لایه‌ها آنالیز شد. در این عملیات معلوم شد که مطمئنا شرایط سیمان هنگام سیمانکاری لوله‌ی جداری مناسب بوده و جداسازی دو زون بخوبی انجام گرفته است. در پروسه‌های ارزیابی مهندسی، این مرحله بسیار حیاتی بود. اگر پیوستگی سیمان نامرغوب یا کم بوده باشد، احتمال اینکه ژل به درون یک زون اشتباه تزریق شود، وجود داشت. پس از اینکه از ایزوله بودن زون‌ها اطمینان حاصل شد، ترکیب درزگیر(Sealant) و غلظت کندساز(Retarder) در آزمایشگاه بهینه‌سازی و تست‌هایی در شرایط چاه (۸۰۰۰ پام و ۲۲۰فارنهایت) بر روی آن انجام شد. تکینیک جاگذاری مورد نظر حین تست‌های آزمایشگاه شبیه‌سازی شد. در آخر، روش انجام کار نهایی، اصلاح و پیش از رسیدن به محل در طول یک کنفرانس تلفنی با پرسنل مربوطه مطرح و تمامی جزئیات طرح‌های احتمالی معین شد.
پس از بازدید از مشخصات سازند و شرایط چاه، مشخص شد که یک حجم از ژل دارای وزن مولکولی پایین (LMW) که با حجم کوچکتری از ژل دارای وزن مولکولی بالا (HMW) دنبال می‌شود، بهترین ترکیب ممکن درزگیرها را در این شرایط خاص می‌دهد. تنها با مقدار کمی اختلاف فشار ژل دارای وزن مولکولی کم به درون پوشش شنی (Gravel Pack) و سازند نفوذ می‌کند، یعنی جایی که ژل با وزن مولکولی بالا نمی‌تواند وارد شود. چون چاه روی خلا نسبی است (Vacuum)، ژل دارای وزن مولکولی بالا اضافه می‌شود تا از نفوذ زیاد درزگیر (Sealant) به درون سازند جلوگیری کند.
هفده بشکه از ژل درزگیر (Sealant) دارای وزن مولکولی پایین بوسیله‌ی یک میکسر در سطح مخلوط شده، سپس از طریق لوله مغزی سیار به درون چاه پمپ ‌شد. به دنبال این ژل، حدود شش بشکه از ژل دارای ورن مولکولی بالا تزریق ‌شد که این ژل با مقادیری از خاک دیاتومه (Diatomaceous Earth) مخلوط شده بود. DE از فرار ژل جلوگیری کرده و اجازه می‌دهد در سطح سازند ببندد(سفت شود). سپس هر دو درزگیر (Sealant) در حالی که رشته لوله مغزی سیار در مقابل پوشش شنی (Gravel Pack) گردش می‌کرد به درون چاه تزریق ‌شدند. چون ستون سیال مشخص نبود، درزگیر (Sealant) از درون لوله مغزی سیار خارج شده و فرصت داشت تا به درون سازند کشیده شود. البته در محل به درزگیرها مطابق نتایج آزمایشگاهی که پیش از عملیات انجام شده بود فرصت کافی برای آماده‌سازی داده شد.
پس از آنکه به ژل مدت زمان کافی برای سخت شدن داده شد، رشته‌ی تکمیل با گردش جت مانند گل توسط لوله مغزی سیار تمیز شد و برگشت کامل گل بعد از شروع گردش، مشاهده شد. قبل از شستن تور سیمی پوشش شنی (Gravel Pack)، یک گردش کامل گل انجام شد تا چگالی معادل گردش گل(Equivalent Circulating Density) در رشته‌ی تکمیل کاهش یابد و احتمال گیر کردن لوله مغزی سیار در چاه از بین برود. اگر گل برگشتی یکباره هرز می‌رفت، ب درون منطقه‌ی دارای پوشش شنی (Gravel Pack) نفوذ کرده بود و راهی برای خروج ژل از رشته‌ی تکمیل نبود. هنگامی که گل تمیز در خروجی مشاهده شد، رشته‌ لوله مغزی سیار تا پایین شبکه‌های جدید پایین آورده شد که سرتاسر محدوده‌ی تولیدی جدید را تمیز کرد. در آخر رشته لوله مغزی سیار تا بالای پوشش شنی (Gravel Pack) بالا کشیده شد که گردش گل برای آخرین بار تمیز بود.
پس از شستن محدوده‌ی تولیدی جدید واحد ای-لاین (E-Line) برپا شد و گان مشبک‌کاری (Perforating Gun) به درون چاه فرستاده شد. فشار اولیه‌ی ته چاه (BHP) حدود ۴۸۰۰پام و پس از افزایش فشار ۸۰۰ پام به درون رشته‌ی تکمیل به سرعت حدود ۵۶۰۶ پام شد. محدوده‌ی جدید در یک زون تحت فشار مشبک‌کاری شد که فشار ته چاه ناگهان به ۷۱۲۱ پام رسید در حالی که فشار در سطح به ۲۳۱۵ پام افزایش یافت. به درون زون تخلیه شده هیچ سیالی نفوذ نکرد و هیچگونه افت فشاری هنگام مشبک‌کاری زون جدید مشاهده نشد. مجموعه‌ی ای-لاین بدون هیچ نیروی کشش یا دراگ از چاه بیرون کشیده شد و تمامی اجزا از چاه بیرون آمد. چاه شروع تولید گاز طبیعی با دبی یک و نیم میلیون فوت مکعب در روز کرد.
نتیجه‌گیری:
استفاده از ژل ویژه بهمراه تجهیزات و سایر خدماتی که توسط شرکت سرویس‌دهنده فراهم شده‌اند، تشریح می‌کند که چگونه استفاده از تکنولوژی جدید در طول تجهیزات تعمیرات محلی می‌تواند پروسه‌ی جدا کردن گاز و نفت را از قسمت‌های عمیق زمین بهبود بخشد.
همانطور که پیشتر اشاره شد، درزگیر گازی(Gas Sealant) که در این عملیات استفاده شد یک مایع دارای ویسکوزیته‌ی پایین می‌باشد که توانایی نفوذ در پوشش شنی (Gravel Pack)/ سازند را تا چندین فوت دارد. پس از اینکه این مایع برای مدتی معین در معرض دما و فشار قرار گرفت، به یک ژل سخت مبدل می‌گردد که راه نفوذ تمامی سیالات و گازها را از سازند مسدود می‌سازد. در مقایسه‌ی این ژل با سیمان می‌توان گفت که سیمان تنها توانایی نفوذ چندین اینچ را به درون سازند دارد و درزگیری کامل با وجود پوشش شنی (Gravel Pack) به راحتی بوجود نمی‌آید.
کل زمان صرف شده جهت تزریق درزگیر گازی، تمیز کردن چاه و مشبک‌کاری زون جدید حدود ۳۶ ساعت بود. اپراتور (در مقایسه با روش‌های متداول) هم در زمان و هم در هزینه صرفه‌جویی کرد و چاه به تولید روزانه خود برگشت داده شد.

[Sara12]

آشنایی با مفاهیم ژئوشیمی نفت و گاز


آن‌چه که در پی می‌آید، ویرایش نخست مقاله‌ی « آشنایی با مبانی ژئوشیمی آلی نفت و گاز» از مجموعه‌ی متون آموزشی آشنایی با مفاهیم مهندسی نفت، ویژه‌ی خبرنگاران سیاستی و سیاست‌پژوهان بخش بالادستی نفت و اقتصاد انرژی است که در سرویس مسائل راهبردی دفتر مطالعات خبرگزاری دانشجویان ایران، تدوین شده است.
امروزه علوم زیادی وجود دارند که تلفیقی از ۲ یا چند علم مختلف هستند. هدف ازتلفیق این دو یا چند علم مختلف، رفع مشکلات و جواب دادن به سؤالاتی است که هیچ یک از این علوم به تنهایی توانایی انجام آن را ندارند، مانند علم ژئوفیزیک که ترکیبی از علوم زمین‌شناسی و فیزیک است. با ترکیب این دوعلم می‌توان اطلاعات زمین شناسی را با کمک علم فیزیک مورد بررسی قرارداد. یکی دیگر از این علوم، علم ژئوشیمی آلی است که ترکیبی ازعلوم زمین شناسی و شیمی آلی است که در این مقاله مورد بررسی قرارمی گیرد.
همان‌طورکه درمقاله مبانی شناخت مخزن گفته شد نفت در سنگ منشأ تشکیل می‌شود. برای تشکیل نفت در سنگ منشأ فرآیندهای مختلفی بر روی مواد آلی اتفاق می‌افتد تا این مواد تغییر ماهیت داده و به نفت و گاز و دیگر فرآورده‌ها تبدیل شوند. در ابتدا لازم است اطلاعاتی درخصوص سنگ منشأ‌ بدست آوریم؛ به عنوان نمونه سنگ منشأیی که مطالعه می‌شود چه نوع هیدروکربوری (نفت و گاز)‌ تولید می‌کند یا اصلا توانایی ایجاد هیدروکربور را در خود دارد یا خیر؟
مواد آلی در درون سنگ منشأ‌ تبدیل به کروژن (Kerogen) می شوند؛ کروژن به مواد آلی درشت دانه‌ای گفته می‌شود که توانایی انحلال در اسیدهای آلی را ندارند. نفت ازتغییر و تحول و بلوغ کروژن تولید می‌شود؛ به طورکلی چهار نوع کروژن داریم:
۱- کروژن نوع اول
۲- کروژن نوع دوم
۳- کروژن نوع سوم
۴- کروژن نوع چهارم

- کروژن نوع اول
محیط تشکیل این نوع کروژن‌ محیط ‌های آبی شیرین و دریاچه‌های آب شیرین است. این نوع کروژن مرغوب‌ترین نوع کروژن است و فقط تولید نفت می‌کند. موجودات تشکیل دهنده این نوع کروژن ، جلبک‌ها هستند.

- کروژن نوع دوم
این نوع کروژن در محیط‌ های دریایی و اقیانوسی تشکیل می‌شود وبخش عمده‌ی تولیدات آن نفت ومقداری هم گازاست. کروژن نوع دوم فراوان‌ترین کروژن است؛ به‌ این دلیل که در گذشته بیشتر قسمت‌های زمین را محیط‌ های دریایی تشکیل داده بودند.

- کروژن نوع سوم
این نوع کروژن در محیط‌ های خشکی تشکیل می‌شود. البته این نکته را باید یادآور شد که رودخانه نیز جزء محیط ‌های خشکی به حساب می‌آید. تولید این نوع کروژن گاز است؛ زیرا این نوع کروژن از مواد آلی گیاهی و درختان به‌وجود آمده است.

- کروژن نوع چهارم
در نهایت کروژن نوع چهارم که هیچ هیدروکربوری به‌وجود نمی‌آورد و صرفاً کربن خالص یا اصطلاحاً گرافیت تولید می‌کند.
برای این‌که کروژن موجود در ” سنگ‌های منشأ ” توانایی تولید نفت را پیدا کند، باید دانه‌های درشت مواد آلی به تدریج شکسته شوند و تبدیل به مواد آلی ریزدانه‌تر و قابل انحلال در اسیدهای آلی شوند.
این مسیر تغییر و تحولات مواد آلی درون سنگ منشأ را ” بلوغ (Maturation) مواد آلی” گویند.
مراحل بلوغ به شرح زیر است.

۱- دیاژنز ( Diagenesis )
این تغییرات بلافاصله بعد ازنهشته شدن مواد آلی در درون رسوبات سنگ منشأ‌ آغاز می‌شود؛ فعالیت‌های موجودات زنده ای که در کف دریا زندگی می‌کنند و همچنین بعد از گذشت مدتی، فشار رسوبات بالایی -که روی رسوبات در برگیرنده مواد آلی نشسته‌اند- می‌توانند عامل این تغییرات باشند.در این مرحله از بلوغ ، گازی به نام گاز بیوژنیک (Biogenesis) تولید می‌شود.

۲- کاتاژنز (Katagenesis )
دراین مرحله سنگ منشأ به بلوغی می‌رسد که می‌تواند نفت و گازتولید کند در واقع دما و فشار به حدی می‌رسد که مواد آلی تولید نفت و گازمی‌کنند. در مرحله کاتاژنز در یک رنج دمایی خاص، نفت شروع به تولید می‌کند که به آن (Oil window) گویند.

۳- متاژنز (methagenesis )
در این مرحله بلوغ، فقط گاز تولید می‌شود که به گاز تولید شده دراین مرحله گاز ژنتیک (genetic gas) گویند. اگرشکسته شدن مواد آلی و تبدیل به مولکول‌های کوچکتر ادامه یابد، بلوغ به مرحله متامورفیزم (metamorphism) می‌رسد. در این مرحله کربن خالص یا گرافیت تولید می‌شود که همان ذغال‌سنگ است.

تشخیص بلوغ
برای تشخیص بلوغ هرسنگ منشأ روش‌های مختلفی وجود دارد. مانند استفاده از دستگاه Rock eval که اطلاعات زیادی را در اختیارمتخصصین قرارمی‌دهد. روش دیگر استفاده از میکروسکوپ و مطالعه ماده آلی ( Vitrinite ) است که تغییرات رنگ آن منجر به تشخیص مرحله بلوغ سنگ منشأ می‌شود. روش‌های دیگری نیز وجود دارد که می‌توان به‌وسیله آن بلوغ سنگ منشأ را تخمین زد.

تشخیص نوع کروژن
اما برای تشخیص نوع کروژن موجود، می‌توان با مطالعه “میسرالی” (macelar) که در درون آن است نوع آن را تشخیص داد. هر کروژن یک macelar خاص خود را دارد که با مشاهده آن در نمونه سنگ منشأ می‌توان پی به نوع کروژن برد. به عنوان نمونه میسرال کروژن نوع دوم ویترینایت(vitrinite) نام دارد.میسرال درون سنگ منشأ یا کروژن، حکم فسیل در سنگ را دارد. همان‌طور که با دیدن فسیل یک سازند خاص می‌توان به نوع سازند پی برد، با دیدن میسرال هر نوع کروژن می‌توان به نوع کروژن آن پی برد.

کاربردها
یکی از کاربردهای ژئوشیمی، در مطالعه سنگ منشأ است که می توان به‌ وسیله این نوع مطالعه تشخیص داد که آیا این “سنگ منشأ” توانایی تولید هیدروکربور را دارد و اگر دارد چه نوع هیدروکربوری (نفت یا گاز)‌ می تواند تولید کند؟ آیا تولید نفت آن مقرون به صرفه و قابل توجه است یا خیر؟
از کاربردهای دیگر ژئوشیمی آلی ، در اکتشاف نفت و مطالعه مخازن نفتی است. از کارهایی که در ژئوشیمی آلی انجام می‌شود مطابقت نفت با نفت (oil-oil correlation) یا نفت با سنگ منشأ (oil-source correlation) است، به‌این معنی که در مطابقت نفت با سنگ منشأ‌، نفت موجود دریک سنگ مخزن با سنگ‌های منشأ‌ اطراف از جهات مختلف مطابقت داده می‌شود و به این ترتیب می‌توان سنگ منشأ نفت موجود در مخزن را مشخص کرد و ازاین طریق این امکان را بررسی کرد که آیا در مسیر بین سنگ منشأ و سنگ مخزن ، تله‌ی نفتی دیگری هم وجود دارد یا خیر و به این ترتیب اولویت‌های حفاری برای اکتشاف یا حفاری‌های بعدی با حداقل ریسک را مشخص کرد و یا درمطابقت نفت با نفت (oil-oil correlation) نفت دو یا چند مخزن را با هم مقایسه و مطالعه کرد؛ به این منظورکه آیا دارای سنگ منشأ یکسانی هستند یا خیر؟ این تطبیق کمک زیادی در اکتشاف تله‌های نفتی بعدی می‌کند.
از دیگر کاربردهای ژئوشیمی آلی مطالعه نفت موجود در مخازن است. امروزه بعضی از مخازن کشور با مشکل رسوب آسفالتن روبرو هستند. به این ترتیب که در پایین این مخازن یک لایه نازک آسفالتن تشکیل می‌شود و باعث می‌شود به عنوان نمونه، قسمت آبران مخزن که در قسمت زیرین مخزن قرار دارد از قسمت نفتی جدا شود و نتواند به‌خوبی انرژی لازم برای حرکت نفت را فراهم کند.
با مطالعات ژئوشیمیایی آلی نفت موجود در مخزن می‌توان عامل تشکیل آسفالتن را پیدا کرد و مانع از تشکیل آن شد. از دیگر مشکلات این است که در سطح تماس آب با نفت، آب می‌تواند قسمت‌های سبک نفت را درخود حل کند (Water washing) و با خود به جاهای دیگر ببرد و این نیز زیان آور است و باعث سنگین شدن نفت باقی مانده می‌شود و یا میکروب‌هایی که از طریق آبهای زیرزمینی به نفت وارد می‌شوند باعث سنگین‌تر شدن نفت می‌شوند. از آن‌جا که خوراک این میکروب‌ها مواد نفتی سبک است، این میکروب‌ها با مصرف این مواد ؛ باعث می‌شوند نفت موجود در این مخازن به نفت سنگین تبدیل شود. با مطالعات ژئوشیمیایی آلی و اعمال روش‌های پیشنهادی آن می‌توان این آثار زیان بار را کم کرد. همچنین در ازدیاد برداشت به روش میکروبی یا MEOR ، که برای نفت سنگین باقی‌مانده در مخزن به‌کار می‌رود، نیز نیاز به مطالعه نفت موجود در آن مخزن داریم تا با پی‌بردن به ترکیب نفت و میکروب‌های موجود در آن ، شرایط را برای رشد میکروب‌هایی فراهم کنیم که با مصرف مواد نفتی و ایجاد گاز در مخزن ، فشار مخزن را افزایش می‌دهند و باعث ازدیاد برداشت نفت باقی‌مانده می‌شود

[Sara12]

کار روغن موتور چیست؟


وظایف اصلی روغن موتور عبارت است: روان سازی قسمت‌های متحرک موتور، به حداقل رساندن اصطکاک و فرسایش، کمک به کاهش حرارت و جذب ذرات معلق و رسوبات لجنی حاصل از احتراق. از آنجا که روغن موتور باید این چند کار را به طور همزمان انجام دهد، فرمولاسیون شیمیایی پیچیده‌ای را می‌طلبد اما برای آگاهی از عملکرد روغن موتور چگونگی رده‌بندی آن و انتخاب نوع صحیح روغن موتور برای خودرویتان، نیازی نیست شیمیدان یا مهندس شیمی باشید بلکه کافی است با انواع مختلف روغن موتور، رده‌بندی و علائم و اختصارات آن آشنا شوید.
انواع روغن‌ها
در حال حاضر روغن‌های موتور به سه نوع کلی تقسیم می‌شوند:
الف: مینرال
ب: سنتتیک
چ: نیمه سنتتیک (Premium)
الف ـ مینرال: روغنی است که برپایه نفت خام ساخته می‌شود و سال‌هاست در خودروها به کار می‌رود و همه ما با آن آشنایی داریم.
ب ـ سنتتیک: روغنی است که از ترکیبات شیمیایی یا پولیمراسیون هیدروکربن‌ها (Olefins) تولید می‌شود نه از تصفیه نفت خام. این نوع روغن اولین بار در موتورهای جت به کار گرفته شد و به دلیل مزایایی که نسبت به نوع مینرال داراست، در سالیان اخیر مصرف آن در خودروها نیز فزونی یافته است. روغن‌های سنتتیک انواع مختلف با مواد تشکیل دهنده متفاوت دارند که این موضوع آنها را از لحاظ کیفیت و نوع مصرف نیز با یکدیگر متمایز می‌کند. از بین صدها نوع روغن سنتتیک با فرمولاسیون‌های مختلف که هر یک محاسن و معایبی دارند، نوعی که برپایه Poly alpha olefins یا به اختصار (PAO) ساخته می‌شود و مقادیر کمی هم Ester دارد، دارای کارایی و مقبولیت بیشتری است.
بیشتر روغن‌های سنتتیک از مزایای زیر برخوردارند:
۱. کاهش مصرف روغن به دلیل عمر بیشتر آن ۲. غیرخورنده و غیرسمی بودن ۳. تبخیر شوندگی پایین ۴. دمای سوختن بال ۵. مقاومت در برابر اکسیداسیون بالا ۶. دارا بودن شاخص ویسکوزیته بالا به صورت طبیعی (عکس‌العمل سریع در مقابل تغییرات دما) ۷. کاهش مصرف سوخت تا ۴/۲ درصد ۸. نقطه روان شدن پایین ۹. قابلیت استفاده از روغن‌های با گستره ویسکوزیته زیاد بدون نگرانی از شکست پلیمرها (در ادامه توضیح داده خواهد شد.) عیب این نوع روغن‌ها نیز قیمت بالای آنها و عدم تطابق کامل با موتورهای دارای تکنولوژی قدیمی است.
ج ـ نیمه سنتتیک: مخلوطی است از روغن سنتتیک و مینرال (ارگانیک). این نوع روغن کیفیت روغن‌های سنتتیک را ندارد اما در شرایط سخت نظیر دماهای بالا و یا بار زیاد عملکرد بهتری نسبت به نوع مینرال از خود نشان می‌دهد و بیشتر در وانت‌ها و SUVها مصرف می‌شود و قیمت آن نیز کمی بیشتر از مینرال‌هاست. برای آگاهی از این که کدام روغن برای خودروی شما مناسب است، بهترین منبع و مأخذ دفترچه راهنمای خودرو یا برچسب‌های داخل محفظه موتور (در صورتی که نوع روغن مشخص نشده، معنای آن استفاده از همان نوع قدیمی مینرال است). استفاده از روغن مینرال یا نیمه سنتتیک برای موتوری که تنها استفاده از روغن سنتتیک در آن توصیه شده، می‌تواند برای موتور خطرآفرین باشد اما در مقابل استفاده از روغن‌های سنتتیک یا نیمه سنتتیک برای موتورهایی که برای استفاده از نوع مینرال طراحی شده‌اند (موتورهای قدیمی) با تمهیدات خاصی، از نظر تولیدکنندگان روغن‌های سنتتیک بلامانع است، اما بسیاری از متخصصان به دلایل زیر این کار را نیز اشتباه و مضر می‌دانند:
۱. هر یک از انواع مختلف روغن‌های سنتتیک با توجه به فرمول شیمیایی، قابلیت تطابق با برخی انواع لاستیک‌ها و الاستومرها را ندارد و در نتیجه اگر از روغن سنتتیکی با فرمول خاصی برای موتورهای با واشرها و درزبندهایی که با آن فرمول روغن سازگار نباشد، استفاده شود باعث نشتی روغن و مسائلی از این قبیل خواهد شد (روغن‌های مینرال سبب تورم واشرها و جلوگیری از نشتی آنها می‌شوند اما روغن‌های سنتتیک در مورد برخی انواع واشرها فاقد این خاصیت هستند و حتی بعضی از آنها باعث خورده شدن برخی از انواع واشرها می‌شوند. حتی استفاده از روغن سنتتیک با مواد تشکیل دهنده‌ای متفاوت با مندرجات دفترچه راهنمای خودرو، برای خودروهایی که با این نوع روغن کار می‌کنند نیز می‌تواند خطرساز باشد، چه رسد به استفاده از این نوع روغن‌ها در موتورهایی که برپایه استفاده از روغن مینرال طراحی شده‌اند. به عنوان مثال روغن سنتتیک برپایه Poly glycol با پلی استرها، پلی کربنیک‌ها، ABS، پلی ونیل کلرین‌ها Poly phenylene Oxide (همگی پلاستیک هستند) و Buna S، بوتیل، Neoprene و لاستیک طبیعی (همگی الاستومر هستند) سازگاری خوبی ندارد و یا روغن سنتتیک برپایه PAO نیز که بیشتر روغن‌های سنتتیک موجود در بازار بر این پایه هستند، سازگاری ضعیفی دارد. مزیت برخی از انواع روغن‌های سنتتیک و قابلیت تطابق آنها با انواع الاستومرها و لاستیک‌ها، همچنین حلالیت هر کدام در افزودنی‌ها و لجن موتور به همراه خواص و عدد VI (در ادامه بررسی خواهد شد) هر کدام را در نمودار می‌بینید.
۲. روغن‌های سنتتیک در مقایسه با روغن‌های مینرال با لایه نازکتری روی قطعات موتور می‌نشیند (به همین دلیل فاصله قطعات ثابت و متحرک موتورهایی که با روغن سنتتیک کار می‌کنند، کمتر است) لذا استفاده از این نوع روغن برای موتورهایی که براساس تکنولوژی قدیمی مینرال طراحی شده‌اند باعث نشتی پیستون خواهد شد. البته این مورد از طرف سازندگان روغن‌های سنتتیک با دلایل قابل قبولی رد می‌شود اما در عمل این مشکل در خودروهای قدیمی دیده شده است. اگر سال‌هاست از روغن مینرال استفاده می‌کنید و خودرویتان دارای تکنولوژی قدیمی است، از این نوع روغن‌ها استفاده نکنید اما در صورتی که خودرویی با تکنولوژی نسبتاً جدید دارید و از بی‌خطر بودن تعویض روغن از مینرال به سنتتیک یا نیمه سنتتیک مطمئن هستید، از نوعی که برپایه PAO ساخته شده است استفاده کنید و این موضوع را نیز از یاد نبرید که با تعویض روغن از مینرال به سنتتیک، رسوبات پخته شده روغن‌های مینرال از روی قطعات موتور کنده و در موتور غوطه‌ور می‌شوند و پس از مدتی موتور از کار می‌افتد. به همین علت قبل از این تعویض باید موتور را یا به طور کامل رسوب زدایی و یا از روغن‌های فلاشینگ (Flush Oil) استفاده کنید (این نوع روغن فقط مخصوص تمیزکردن موتور است)؛ به این ترتیب که روغن مینرال را بدون تعویض ف ی ل ت ر تخلیه و روغن فلاشینگ را جایگزین کنید و اجازه دهید موتور ۲۰ دقیقه در جا کار کند، پس از آن می‌توانید روغن فلاشینگ را تخلیه، ف ی ل ت ر را تعویض و روغن سنتتیک یا نیمه سنتتیک را جایگزین کنید.

[Sara12]

ارزیابی اختصاصات مخزنی و لیتولوژی سازند آسماری


ارزیابی اختصاصات مخزنی شامل مطالعه پارامترهای پتروفیزیکی نظیر تخلخل، نفوذپذیری و اشباع سیالات؛ تغییرات لیتولوژیکی نسبت به عمق و اختصاصات هیدروکربنی از جمله ضخامت مفید، غیرمفید و ستون مفید هیدروکربوری است. سنگهای کربناته همراه با ماسه سنگها، سنگهای مخزنی نفت و گاز عمده ای را در دنیا تشکیل می دهند. مخزن آسماری میدان نفتی منصوری از جمله مخازن کربناته ترشیری ایران است که در ۴۰ کیلومتری جنوب اهواز قرار دارد. این مخزن به ۸ زون تقسیم شده که هر زون دارای لیتولوژی و اختصاصات پتروفیزیکی مربوط به خود است. با توجه به اینکه در مخزن آسماری میدان منصوری هر سه لیتولوژی عمده مخازن (ماسه سنگ، سنگ آهک و دولومیت) وجود دارد، مطالعه لیتولوژی و تاثیر آنها بر پارامترهای پتروفیزیکی مخازن از اهمیت زیادی برخوردار است. بررسی مقاطع نازک و نمودارهای چاه پیمایی حاکی از آن است که زون یک عمدتا کربناته (آهکی و دولومیتی)، زونهای ۲، ۳،۴ و ۵ عمدتا ماسه سنگی (بخش ماسه سنگی اهواز)، زون ۶ مخلوطی از سنگ آهک، دولومیت، ماسه و شیل و زونهای ۷ و ۸ آهکی و شیلی است. بر اساس ارزیابی های به عمل آمده زون ۲ با بیش از ۸۰ درصد ماسه بیشترین ستون مفید هیدروکربنی، ضخامت خالص و نسبت ضخامت خالص به کل را دارا بوده و نظر به اشباع آب کم آن (حدود ۲۰ درصد برای زون های مفید)، بهترین کیفیت مخزنی را در بین زون های دیگر دارا می باشد. پس از آن زون های ۳ و ۱ از کیفیت مخزنی مناسب تری برخوردارند. از آنجایی که زونهای ۴ تا ۸ زیر سطح تماس آب و نفت قرار دارند، زون تولیدی نبوده و از کیفیت مخزنی پایینی برخوردارند. زون ۲ بهترین لایه تولیدی نفت از نظر پارامترهای پتروفیزیکی به شمار می رود.
Evaluation of reservoir characteristics and lithology of Asmari formation in Mansuri oil field By: Saeid Alizadeh Pirzaman Abstract Evaluation of reservoir characteristics includes petrophysical parameters like Porosity, Permeability and fluid saturations, net thickness, net to Gross ratio and oil column and lithologic variations versus depth. Asmari Reservoir of Mansuri oil field is one of the Tertiary Carbonate reservoirs of Iran which is located 40 km south to Ahwaz city. This reservoir is divided into 8 zones. Each zone has special lithology and petrophysical properties. Zone 1 is generally carbonate (limestone and dolomite), zones 2, 3, 4 and 5 sandy (Ahwaz sand member), zone 6 mixture of Sandstone, limestone, dolomite and shale and zones 7 & 8 limestone and shale.
Based on the petrophysical evaluations zone 2 (by more than 80 percent sand) is the best pay zone and has the most values of net thickness, net to gross ratio and oil column and oil saturation. Also this paper shows that zones 3 and 1 follow the zone 2 respectively. Zones 4 to 8 are located below the oil water contact and are not pay zones.
مقدمه
هدف اصلی اختصاصات مخزنی، بازسازی اختصاصات پتروفیزیکی نظیر تخلخل، نفوذپذیری و اشباع سیالات می باشد. نحوه توزیع تخلخل می تواند رابطه متداول میان این اختصاصات باشد. در این ارتباط نمودارهای چاه پیمائی ابزار مناسبی است [۴]. ارتباط بین اختصاصات پتروفیزکی و زمین شناسی (لیتولوژی) موضوعی بوده که از سال ۱۹۵۵ تا کنون شدیداً مطالعه شده است. تخلخل و نفوذپذیری لایه کربناته ناشی از واکنش میان انواع مواد اولیه رسوب و تنوعی از فرآیندهای دیاژنتیکی است.
نمودارهای چاه پیمائی ثبت پیوسته ای از پارامترهای سازنده نسبت به عمق را بدست می دهد که کاربرد زمین شناسی بسیار مفیدی دارد [۸]. ترکیب سازندها به کمک نمودارهای چاه پیمائی (نظیر دانسیته، نوترون و اشعه گاما) می تواند بصورت کانی و یا عناصر شیمیائی بیان شود و بنابراین میان پارامترهای پتروفیزیکی و ترکیب سنگ رابطه وجود دارد. اطلاعات حاصل می تواند منجر به تفسیر بهتر جهت اکتشاف و تولید و لذا اختصاصات پیشرفته مخزن شود [۲].
سنگهای کربناته همراه با ماسه سنگها، سنگهای مخزنی نفت و گاز عمده ای را در دنیا تشکیل می دهند. ذخایر هیدروکربن در این سنگها اساسا با دولومیت همراه است [۹ & 3]. دولومیت ها حدودا %۳۰ مخازن کربناته جهان را شامل می شوند و تقریبا۸۰ درصد نفت و گاز قابل استحصال سنگهای کربناته آمریکای شمالی را در خود جای داده اند [۱۳]. دوسوم نفت خاورمیانه در کربناتها جای گرفته و مخازن آسماری ایران با سن الیگومیوسن (ترشیری) در زمره مخازن دولومیتی نیز ذکر شده است [۱۱]. این نوع مخازن نسبت به مخازن کلاستیکی (به عنوان مثال ماسه سنگها) بسیار هتروژن است [۹]. به عنوان مثال با افزایش عمق، دولومیت ها مخازن بهتری را نسبت به سنگهای آهکی ایجاد می کنند. با توجه به اینکه در مخزن آسماری میدان منصوری هر سه لیتولوژی عمده مخازن (ماسه سنگ، سنگ آهک و دولومیت) وجود دارد، مطالعه لیتولوژی و تاثیر آنها بر پارامترهای پتروفیزیکی مخازن از اهمیت زیادی برخوردار است.
این موضوع اساسا به محیط رسوبگذاری رخساره های متعدد، فرایندهای تکتونیکی و دیاژنتیکی (سیمانی شدن، دولومیتی زاسیون، تبلور مجدد، شکستگی و …) مربوط است که سنگهای کربناته را همراهی می کند [۶&10]. بعلاوه شکستگی نیز نقش مهمی را در مخازن ایفا میکند و تخلخل و نفوذ پذیری ایجاد شده، آنیزوترپی عمده ای را در مخزن [۷ & 9] بوجود می آورد. لذا، مطالعه لیتولوژی های مختلف و تاثیر آنها بر پارامترهای پتروفیزیکی مخازن از اهمیت زیادی برخوردار است[۵].
میدان نفتی منصوری
میدان نفتی منصوری در ۴۰ کیلومتری جنوب شهر اهواز واقع است و فاقد هر گونه ساختمان سطحی بوده و اساسا ساختاری است که به وسیله لرزه نگاری مشخص شده است. این میدان در سال ۱۳۴۱ اکتشاف گردیده و دارای چند سازند مخزنی (سازند آسماری و بخش ماسه سنگی اهواز، سازند ایلام و سازند سروک است). این میدان از سال ۱۳۵۳ مورد بهره برداری قرار گرفت و تا خرداد ۱۳۸۳ تعداد ۵۸ حلقه چاه در آن حفاری گردیده است. بر اساس نقشه‌های حاصل از مطالعات لرزه‌نگاری و نقشه‌های ساختمانی زیرزمینی تهیه شده،‌ می‌توان میدان منصوری را تاقدیسی کشیده با دامنه‌های ملایم و کم شیب در راستای شمال غرب ـ جنوب شرق در نظر گرفت. شیب دامنه شمالی کمی بیشتر از دامنه جنوبی است و به ترتیب حدود ۸-۶ درجه و ۶-۵ درجه شیب دارند. شیب دماغه‌های شرقی و غربی نیز حدود ۱ تا ۵/۱ درجه می‌باشد.
مخزن آسماری و بخش ماسه‌سنگی اهواز حاوی نفتی با ۳۰ درجة API و ۲ درصد سولفور است ]۱[. ابعاد مخزن آسماری در سطح تماس آب و نفت حدود ۳۰ کیلومتر طول و ۵/۳ کیلومتر عرض دارد. سطح تماس آب و نفت در این مخزن در حدود عمق ۲۲۷۲ متری زیر سطح دریا تعیین شده است. با توجه به اینکه نقطة ستیغ مخزن بر روی نقشه ساختمانی حدود عمق ۲۱۴۴ متری زیر سطح دریا را نشان می‌دهد و با احتساب آخرین منحنی بسته مخزن (۲۴۰۰ متری)، میزان بستگی قائم در حدود ۲۵۶ متر محاسبه شده است، ارتفاع ستون نفت در قسمت‌های مرکزی مخزن حدود ۱۲۸ متر می‌باشد که به سمت دماغه‌های مخزن از میزان آن کاسته می‌شود.
بحث
لیتولوژی:
بررسیهای پتروگرافی مقاطع نازک و مطالعات نمودارها حاکی از آن است که مخزن آسماری در این میدان تناوبی از آهک، دولومیت، ماسه سنگ و شیل است. مخزن آسماری به ۸ زون (لایه) تقسیم شده و هر زون دارای لیتولوژی و اختصاصات پتروفیزیکی مربوط به خود است. زون ۱ عمدتا کربناته (آهکی و دولومیتی)، زونهای ۲،۳،۴ و ۵ عمدتا ماسه سنگی (بخش ماسه سنگی اهواز)، زون ۶ مخلوطی از سنگ آهک، دولومیت، ماسه و شیل و زونهای ۷ و ۸ آهکی و شیلی است. اشکال ۱ و۲ درصد ماسه، دولومیت آهک و رس موجود در زون های مختلف چاه شماره ۴۶ این میدان را نشان می دهد.
پارامترهای پتروفیزیکی:
مخزن آسماری در میدان منصوری به ۸ زون تقسیم بندی شده است. زونهای ۱، ۲ و ۳ حاوی هیدروکربن بوده و بقیه زونها اشباع از آب می باشند. زون ۲ این مخزن کیفیت مخزنی محسوسی نسبت به بقیه زون ها دارد. در شکل ۲ تعدادی از نمودارهای ارزیابی پارامترهای پتروفیزیکی مخزن برای چاه شماره ۴۶ منصوری و در شکل ۳ برای زون ۲ کل میدان جهت نمونه آورده شده است. ارزیابی پتروفیزیکی این زون ها به شرح زیر است:
زون۱- این لایه عمدتاً از آهک های دولومیتی و دولومیت های آهکی، آهک و یک لایه آهک شیلی تشکیل یافته و از میزان تخلخل خوب تا خیلی خوب برخوردار است. میزان ضخامت خالص در این زون متنوع بوده و از مقدار کمتر از یک متر تا ۲۱ متر (در اطراف چاه شماره ۴۳) متغیر است. مقدار ضخامت خالص در قسمت های مرکزی تاقدیس نسبت به یالها و دماغه های تاقدیس بیشتر است. مقدار ضخامت خالص به ناخالص نیز مقادیر متنوعی بوده و در قسمت های مرکزی تاقدیس خصوصاً اطراف چاههای ۱۲،۲۹،۲۸،۳۴،۴۳ از ۵/۰ بیشتر است. این نسبت در اطراف چاه شماره ۳۴ حداکثر مقدار خود (۹۸/۰) را دارا می باشد. متوسط اشباع آب ضخامت های خالص بین ۳۰ تا ۵۰ درصد بوده و در هیچ کدام از چاهها از ۳۰ درصد کمتر نیست. مقدار ستون مفید هیدروکربن در این زون به حداکثر ۶/۲ متر (چاه ۴۳) می رسد. این زون در پاره ای از چاهها کلاً آبزده می باشد (مانند چاه ۴۶ هر چند که در قسمت های میانی تاقدیس قرار دارد). مسلماً مقدار ضخامت خالص در چاههایی که خارج از بستگی افقی حفر شده اند مانند چاه ۲۷، صفر و یا ناچیز خواهد بود.
زون ۲- این لایه عمدتاً از ماسه ها ی شیلی، ماسه سنگ و ماسه های آهکی تشکیل یافته و از توسعه تخلخل خوب و خیلی خوب بعضاً متوسط برخوردار و هیدروکربن دار می باشد. بر طبق ارزیابی های به عمل آمده، این زون از کیفیت مخزن به مراتب بهتری نسبت به سایر زونها برخوردار می باشد. میزان ضخامت خالص و نسبت ضخامت خالص به کل و همچنین ستون مفید هیدروکربن در این زون بالا بوده به طوری که میزان ضخامت خالص در پاره ای از چاهها به مقدار بیش از ۳۰ متر و ستون هیدروکربن ۸ متر بالغ می شود. اصولاً زونهای ۲، ۳، ۴ و ۵ در میدان منصوری عمدتاً از ماسه سنگ تشکیل شده و با توجه به سیمان شدگی کم این ماسه سنگها، کیفیت مخزنی این افق ها بسیار بالاست. شکل ۱ صحت این مطالب را برای چاه شماره ۴۶ خاطرنشان می کند. همچنین نمودارهای موجود در شکل ۳ تغییرات میدانی پنج پارامتر پتروفیزیکی را در زون مخزنی ۲ نشان می دهند.
زون ۳- این لایه عمدتاً ار ماسه سنگ، ماسه های شیلی و آهک های دولومیتی تشکیل یافته و دارای تناوبی از توسعه تخلخل خیلی خوب تا پایین برخوردار است و در بخش میانی بصورت رگه های ضخیم هیدروکربن دار می باشد. قسمت عمده این زون ماسه سنگی بوده که در افزایش کیفیت مخزن نقش مهمی را ایفا نموده است. بر اساس مطالعات میدان انجام گرفته به طور کلی در این میدان مقدار نسبت ضخامت خالص به نا خالص نسبت به زون ۲ کاهش را نشان می دهد هر چند که گاه به بیش از ۶/۰ (چاه شماره ۴۲) می رسد این لایه ستون هیدروکربنی خوبی دارد به طور کلی این لایه تولیدی بوده و از کیفیت مخزنی نسبی مناسبی برخوردار است. زون ۴ تا ۸- از آنجایی که سطح تماس آب و نفت برای کل میدان در عمق ۲۲۷۲ متری زیر سطح دریا (۲۲۷۹ متر از سطح زمین) قرار دارد، لذا قسمت پایین زون ۳ و زونهای ۴،۵،۶،۷،۸ مخزن آسماری این میدان زیر سطح تماس آب و نفت واقع گردیده و میزان ضخامت خالص، ستون مفید هیدروکربن و نسبت ضخامت خالص به ناخالص در این زون ها صفر و یا بسیار ناچیز است.
نتیجه گیری
۱- مخزن آسماری به ۸ زون (لایه) تقسیم شده است که هر زون دارای لیتولوژی و اختصاصات پتروفیزیکی مربوط به خود است. زون یک عمدتا کربناته (آهکی و دولومیتی)، زونهای ۲، ۳،۴ و ۵ عمدتا ماسه سنگی (بخش ماسه سنگی اهواز)، زون ۶ مخلوطی از سنگ آهک، دولومیت، ماسه و شیل و زونهای ۷ و ۸ آهکی و شیلی است.
۲- مقایِسه زونهای مختلف مخزن در چاه شماره ۴۶ نشان می دهد که با افزایش عمق بر میِزان شیل و آهک بطور نسبی افزوده می شود ولی مقدار کوارتز بویژه در زونهای خاص (۲، ۳، ۴ و ۵) درصد عمده ای را تشکیل داده و در زون ۵ بمقدار کم یافت می شود. میزان دولومیت بطور نسبی با افزایش عمق کاهش می یابد و بیشترین مقدار آن در زون ۱ مشاهده می شود.
۳- درصد اشباعی آب و نفت در چاه شماره ۴۶ در زون ۲ و ۳ بترتیب کاهش و افزایش می یابد و این نشانه تمرکز نفتی بیشتر در بخشهای ماسه سنگی است. در زون ۱ که یک زون آهکی- دولومیتی است تغییرات این دو پارامتر قابل توجه است ولی درصد اشباع نفت آن از زونهای ۲ و ۳ کمتر می باشد.
۴- تغییرات درصد اشباع آب و نفت در مخزن حاکی از کنترل لیتولوژیکی توزیع نفت است، بطوریکه در زون ۲ و ۳ بدلیل بالا بودن درصد ماسه سنگ، بیشترین مقدار را داراست. در این زون فرایند دولومیتیزاسیون غالب نیست.
۵- بر اساس ارزیابی های به عمل آمده زون ۲ با بیش از ۸۰ درصد ماسه بیشترین ستون مفید هیدروکربنی، ضخامت خالص و نسبت ضخامت خالص به کل را دارا بوده و نظر به اشباع آب کم آن (۲۰ درصد برای زون های مفید)، بهترین کیفیت مخزنی را در بین زون های دیگر دارا می باشد. پس از آن زون های ۳ و ۱ از کیفیت مخزنی مناسب تری برخوردارند. از آنجایی که زونهای ۴ تا ۸ زیر سطح تماس آب و نفت قرار دارند، لایه تولیدی نبوده و از کیفیت مخزنی پایینی برخوردارند. زون ۲ بهترین لایه تولیدی نفت از نظر پارامترهای پتروفیزیکی به شمار می رود.

[Sara12]

نفت کوره و سنگ مخزن نفت


نفت کوره
نفت کوره ، یک فراورده جانبی
بیشتر نفت کوره‌های باقیمانده مصرفی در ایالات متحده آمریکا ، از خارج وارد می‌شود. این سوخت به قیمت بسیار ارزانی فروخته می‌شود (قبلا حدود ۷۰ درصد قیمت نفت خامی که از آن تولید شده است) و بعنوان یک فراورده جانبی تلقی می‌گردد.
مشخصه‌های بحرانی نفت کوره
مشخصه‌های بحرانی نفت کوره عبارتند از گرانروی و مقدار گوگرد. در سالهای آینده ، با توجه به لزوم جلوگیری از آلودگی هوا ، مقدار بیشینه گوگرد ، بی شک ، کاهش خواهد یافت. در برخی نقاط ، فقط نفت کوره‌های کم‌گوگرد می‌توانند مورد استفاده قرار گیرند و این گرایش ، رو به توسعه است.
نفت کوره سنگین
نفت کوره‌های سنگین که حاوی گوگرد بسیار کمی باشند، خواهان بیشتری دارند و به قیمتهای نزدیک قیمتهای نفتهای خام اولیه فروخته می‌شوند.
نفت‌های گرمایشی
هر چند مصرف فراورده‌های نفتی برای گرمایش فضا از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است، ولی این مصرف بر حسب محل و شرایط جوی تغییر زیادی می‌کند. در سالهای اخیر نیاز به نفتهای گرمایشی نسبتا کاهش یافته است، زیرا بر مصرف LPG (گاز نفتی مایع که برای گرمایش خانگی و پخت و پز بمصرف می‌رسد) افزوده شده است.
مهمترین نفت‌های کوره تقطیری
مهمترین نفت‌های کوره تقطیری ، نفت کوره شماره ۱ و نفت کوره شماره ۲ می‌باشند.
نفت کوره شماره ۱:
این نفت کوره ، بسیار شبیه نفت سفید ، ولی معمولا دارای نقطه ریزش و نقطه نهایی بالاتری است. مشخصه‌های حدی آن عبارتند از تقطیر ، نقطه ریزش ، نقطه اشتعال و مقدار گوگرد. نقطه ریزش ، پایین‌ترین دمایی است که در آن ، یک روغن نفتی جاری می‌شود یا ریزش می‌کند. نقطه پایانی یا نهایی ، دمای حد بالا در تقطیر است.
نفت کوره شماره ۲:
نفت کوره شماره ۲ ، بسیار شبیه سوخت دیزلی شماره ۲است. ذخایر گراکینگ شده نفت ، نفت سفید. سوخت دیزلی و نفتهای سبک چرخه کراکینگ بدست می‌آید که مشخصه‌های حدی آن ، عبارتند از مقدار گوگرد ، نقطه ریزش، تقطیر و نقطه اشتعال.
سنگ مخزن نفت
تقسیم بندی سنگهای مخزن
از آنجایی که اغلب سنگهای مخزن از نوع رسوبی بوده و به این دلیل تقسیم بندیهای توصیفی و ژنتیکی سنگهای رسوبی در مورد سنگهای مخزن نیز بکار برده می‌شود. سنگهای مخزن نیز مفید بایستی دارای خلل به هم پیوسته تا ذخیره ورودی را بتواند در خود نگهداری کند. به این دلیل سنگ مخزن از نوع ماسه سنگی لازم است مچور تا کاملا مچور بوده ، مشروط بر این که پدیده سیمان شدگی بطور کامل عمل نکرده باشد. بطور طبیعی ماسه سنگهای گری واکی و یا لیتارنیت از جمله سنگهای مخزن مفید محسوب نمی‌شوند.
خلل و معابر سنگهای آهکی یا موثر از محیط
رسوبی بوده و یا این که ناشی از تحولات ثانویه به خصوص انحلال و شکستگی می‌باشد. به این دلیل سنگهای آهکی دانه‌ای و یا اسپارایتها که بالاحض در محیط بین موجی و در ناحیه مرجانی و تپه‌های دریایی تشکیل شده‌اند، از جمله سنگهای مخزن بسیار مفید محسوب می‌شود. در ضمن سنگهای آهکی دانه ریز که بعد از آن شکسته شده‌اند همانند سازند آسماری نیز مکانی بسیار مناسب جهت تجمع و ذخیره سازی هیدروکربور محسوب می‌شود.
نامگذاری سنگهای مخزن
سنگهای مخزن بر مبنای مختلفی نامگذاری می‌شود. بطور کلی به هر سنگ مخزن به اصطلاح پی Pay گفته می‌شود. به فرض ، آسماری پی که نشانگر مخزن آسماری است. گاهی نام مخزن از نام سازندی که در آن نفت ذخیره شده اخذ می‌شود. مانند مخزن بنگستان که نام آن از گروه بنگستان ناشی شده است. در بعضی مواقع نام مخزن به ناحیه و یا موقعیت جغرافیایی مخزن نسبت داده شده ، مانند مخزن گچساران و یا مخازن نفتی خاورمیانه.
سنگهای مخازن دریایی و غیر دریایی
از آنجایی که تشخیص نوع سنگ و جغرافیای گذشته سنگهای مخازن در تشخیص حدود و گستردگی و مقدار ذخیره نفت این سنگها اهمیت بسزایی داشته و به لحاظ اینکه هیدروکربورها در سنگهای با منشا دریایی و غیر دریایی نیز ذخیره شده‌اند، به این دلیل ویژگیهای زیر مشخص کنند، سنگهای دریایی و غیر دریایی از هم می‌باشد.
۱/ محتویات فسیلی گویای دریایی و یا غیر دریایی بودن آنها می‌باشد.
۲/بلورهای فلدسپات موجود در صورت داشتن شکل اوهدرال گویای منشا دریایی سنگ است.
۳/رشد فلدسپات ثانویه در اطراف فلدسپات تخریبی حاکی از محیط دریایی است. توده‌های لایه‌ای ، گسترده و پهن نشانگر رسوب در محیط دریایی است.
۴/مقاومت قابل ملاحظه‌ای از لایه‌های عاری از فسیل ، فاقد جورشدگی قطعات و عدسی مانند ، منعکس کننده ، محیط غیر دریایی است.
۵/بهم ریختگی و بی‌نظمی در رسوبات ممکن است نشانگر واریزه‌های زیر دریایی بوده و یا ناشی از پدیده یخچالی باشد.
۶/لایه‌های زغال سنگی و عدسیهای ماسه‌ای همراه ، محیط غیر دریایی را نشان می‌دهد. بسیاری از رسوبات رودخانه‌ای و کانالی گویای محیط غیر دریایی می‌باشد.

[Sara12]

انواع گاز طبیعی


الف :گاز ساختگی (SUBSTITUTE NATURAL)
گاز ساختگی را می توان مانند گاز سنتز از گازسازی زغال سنگ و یا گازرسانی مواد نفتی بدست اورد ارزش گرمایی این گاز در مقایسه با گاز سنتز بسیار بالاتر است چون مانند گاز طبیعی بخش عمده آن را گاز متان تشکیل می دهد. گاز ساختگی را می توان با روش لورگی نیز بدست آورد ( همچنین نگاه کنید به لورگی - رهرگس فرایند) .
ب: گاز سنتز (SYNTHESIS GAS)
گاز سنتز گازی است بی بو ، بی رنگ و سمی که در حضور هوا و دمای ۵۷۴ درجه سانتیگراد بدون شعله می سوزد. وزن مخصوص گاز سنتز بستگی به میزان درصد هیدروژن و کربن منواکسید دارد از گاز سنتز می توان به عنوان منبع هیدروژن برای تولید آمونیاک ،متانول و هیدروژن دهی در عملیات پالایش و حتی به عنوان سوخت استفاده کرد گاز سنتز از گاز طبیعی ، نفتا، مواد سنگین و زغال سنگ بدست می آید . معمولا برای تولید هر یک تن گاز سنتز که در آن نسبت مولی H2/CO=1 باشد ، به ۰/۵۵ تن متان نیاز است . در صورتی که این نسبت ۳ باشد ۰/۴۹ تن متان لازم خواهد بود. تهیه گاز سنتز از منابع هیدروکربورها امکان پذیر است که به شرح زیر خلاصه می شود:
۱- تهیه گاز سنتز از زغال سنگ در فرایند تهیه گاز سنتز از زغال سنگ و یا گازی کردن زغال سنگ بخار آب و اکسیژن در دمای ۸۷۰ درجه سانتیگراد و فشار ۲۷ اتمسفر با زغال سنگ ترکیب می شود محصول حاوی ۲۲/۹ درصد هیدروژن ۴۶/۲ درصد کربن منو اکسید ،۷/۸ درصد کربن دی اکسید ، ۲۲/۵ درصد آب و ۰/۶ درصد کربن متان و نیتروژن است پس از جداسازی گاز کربن دی اکید ، محصول برای فروش از طریق خطوط لوله عرضه می شود. در نمودار زیر فرایند تولید گاز سنتز از زغال سنگ نشان داده شده است.
۲- تهیه گاز سنتز از مواد سنگین نفتی مواد سنگین نفتی با اکسیژن ( نه هوا) در دمای ۱۳۷۰ درجه سانتیگراد و فشار ۱۰۲ اتمسفر ترکیب شده و گاز سنتز تولید می کند.
۳- تهیه گاز سنتز از نفتا نفتا با بخار آب در مجاورت کاتالیست نیکل در دمای ۸۸۵ درجه سانتیگراد و فشار ۲۵ اتمسفر ترکیب وگاز سنتز حاصل می شود.
۴- تهیه گاز سنتز از گاز طبیعی این روش که در جهان متداول تر است در در دو مرحله کراکینگ و خالص سازی ، گاز طبیعی به گاز سنتز تبدیل می گردد.در این روش از کبالت ، مولیبدیم و اکسید روی به عنوان کاتالیست استفاده می شود. محصول نهایی حاوی ۸۳/۸ درصد هیدروژن ، ۱۴/۸ درصد کربن منواکسید ۰/۱ درصد کربن دی اکسید و مقداری متان نیتروژن و بخار آب است. فرایند تهیه گاز سنتز از زغال سنگ در شکل نشان داده شده است.
ج: گاز شهری (TOWN GAS)
اصطلاحا به گازی گفته می شود که از طریق خط لوله از یک مجتمع تولید گاز به مصرف کنندگان تحویل می شود . گاز شهری یا از زغال سنگ و یا از نفتا تولید و در مناطقی مصرف می شود که یا گاز طبیعی در دسترس نباشد و یا زغال سنگ ارزان به وفور یافت شود ترکیب گاز شهری هیدروژن %۵۰، متان%۲۰ تا %۳۰، کربن منواکسید %۷ تا %۱۷، کربن دی اکسید%۳، نیتروژن %۸، هیدروکربورها %۸ علاوه بر این ناخالصی های دیگری مانند بخار آب ، امونیال ، گوگرد، اسید سیانیدریک نیز در گاز شهری وجود دارد. به گاز شهری گاز زغال سنگ و یا گاز سنتز نیز می گویند. در ایران گازی که از طریق خط لوله به مشترکین در شهرها عرضه می گردد گاز طبیعی است و ترکیب آن مشابه گاز شهری نیست.
د: گاز شیرین (SWEET GAS)
گازشیرین گازی است که هیدروژن سولفید و کربن دی اکسید آن گرفته شده باشد.
س: گاز طبیعی (NATURAL GAS)
گاز طبیعی عمدتا از هیدروکربوها همراه با گازهایی مانند کربن دی اکسید ، نیتروژن و در بعضی از مواقع هیدروژن سولفید تشکیل شده است بخش عمده هیدروکربورها را گاز متان تشکیل می دهد و هیدروکربورهای دیگر به ترتیب عبارتند از اتان ، پروپان ، بوتان، پنتان و هیدروکربورهای سنگین تر ناخالصی های غیرهیدروکربوری نیز مانند آب ، کربن دی اکسید ، هیدروژن سولفید و نیتروژن در گاز طبیعی وجود دارد. گاز چنانچه در نفت خام حل شده باشد گاز محلول (SOLUTION GAS ) نام دارد و اگر در تماس مستقیم با نفت از گاز اشباع شده باشد گاز همراه (ASSOCIATED GAS) نامیده می شود.
گاز غیر همراه ( NON-ASSOCIATED GAS)از ذخایری که فقط قادر به تولید گاز به صورت تجاری باشد استخراج می شود در بعضی موارد گاز غیر همراه حاوی بنزین طبیعی و یا چکیده نفتی ( CONDENSATE) استخراج می شود که حجم قابل توجهی از گاز را از هر بشکه هیدروکربور بسیار سبک آزاد می کند.
ش: گاز طبیعی فشرده ( COMPRESSED NATURAL GAS)
گاز طبیعی عمدتا از متان تشکیل شده است و دراکثر نقاط جهان یافت می شود. (نگاه کنید به گاز طبیعی ) گاز طبیعی را می توان از طریق خط لوله و یا به صورت گاز طبیعی مایع شده (LNG) با نفتکش حمل نمود. از گاز طبیعی فشرده و یا به اختصار سی ان جی می توان در اتومبیل های احتراقی به عنوان سوخت استفاده کرد در حال حاضر حدود یک میلیون وسیله نقلیه در جهان با گاز فشرده حرکت می کنند. در ایتالیا در مقیاس وسیعی از سی ان جی استفاده می شود و در زلاندنو و آمریکای شمالی نیز استفاده از گاز طبیعی فشرده رواج دارد.
ترکیبات گاز طبیعی متفاوت است و بستگی به نوع میدان گازی دارد که از ان بدست امده است ناخالصی ها شامل هیدروکربورهای سنگین ، نیتروژن ، دی اکسید، اکسیژن و هیدروژن سولفید می باشد. در اتومبیل گاز طبیعی فشرده باید در مخزن سنگین و بزرگ و در فشاری برابر ۲۲۰ اتمسفر ذخیره گردد. البته از لحاظ میزان ذخیره و ارزش حرارتی سی ان جی که حدود ۸/۸ هزار ژول /لیتر است ( در مقایسه بنزین حدود ۳۲ هزار ژول می باشد مسافتی که اتومبیل می پیماید محدود خواهد بود. علاوه بر این به علت محدودیت تعداد ایستگاه ای سوخت گیری اتومبیل باید به نحوی طراحی شود که علاوه بر سی ان جی بتواند از بنزین هم استفاده نماید.
مزایای سی ان جی به شرح زیر است:
۱- موتور در هوای سرد به راحتی روشن می شود.
۲-سی ان جی اکتان بسیار بالایی دارد.
۳- تمیز می سوزد و ته نشین کمتری در موتور ایجاد می کند.
۴- هزینه تعمیراتی موتور کمتر است.
۵- مواد آلاینده ناچیزی از اگزوز خارج می گردد. معایت سی ان جی به شرح زیر است:
۱- چون به صورت گاز وارد موتور می شود هوای بیشتری در مقایسه با بنزین جایگزین می کند و در نتیجه کارایی حجمی پایین تری دارد.
۲- مسافت کوتاه تری در مقایسه با اتومبیل های بنزین طی می کند مگر انکه موتور بتواند علاوه بر گاز از بنزین هم استفاده نماید.
۳- قدرت موتور اتومبیل های گاز سوز رویهمرفته ۱۵ درصد کمتر از اتومبیل های بنزین سوز است.
۴- ساییدگی نشیمنگاه شیر که بستگی به میزان رانندگی دارد بیشتر است.
۵- خطر بیشتر آتش سوزی در هنگام تصادف در مقایسه با اتومبیل های بنزینی ( البته تاکنون در سوابق ایمنی خطر بیشتر ثابت نشده است) در ایران طرح گاز سوز کردن خودروها یا استفاده از گاز طبیعی فشرده یکی از برنامه های اساسی شرکت ملی گاز ایران است در شهرهای شیراز ، مشهد و تهران چندین جایگاه تحویل سوخت با تاسیسات و دستگاه های جانبی و کارگاه تبدیل سیستم خودروها از بنزین سوز به گاز سوز احداث شده و مورد بهرهه برداری قرار گرفته است و عملیات اجرایی برای ساخت تعداد دیگری ایستگاه در دست اجرا قرار دارد.
الف: مایعات گاز طبیعی (NATURAL GAS LIQUIDS)
مایعات گاز طبیعی معمولا همراه با تولید گاز طبیعی حاصل می شود. مایعات گازی (Gas liquids) نیز مترادف مایعات گاز طبیعی می باشد. مایعات گاز طبیعی را نباید با گاز طبیعی مایع و یا ال ان جی اشتباه کرد مواد متشکله در مایعات گاز طبیعی عبارت است از اتان ، گاز مایع ( پروپان و بوتان ) و بنزین طبیعی (natural gasoline) و یا کاندنسیت ( condensate) که درصد هر کدام بستگی به نوع گاز طبیعی و امکانات بهره برداری دارد.
در سال ۱۹۹۶ کل تولید مایعات گاز طبیعی در جهان بالغ بر روزانه ۵/۷ میلیون بشکه بوده که از این مقدار تولید اوپک در حدود ۲/۶ میلیون بشکه در روز گزارش شده است.
ب: گاز طبیعی مایع ( Liquefied natural gas LNG)
گاز طبیعی عمدتا از متان تشکیل شده است و چنانچه تا منهای ۱۶۱ درجه سانتیگراد در فشار اتمسفر سرد شود به مایع تبدیل می شود و حجم ان به یک ششصدم حجم گاز اولیه کاهش می یابد در نتیجه حمل آن در کشتی های ویژه به مراکز مصرف امکان پذیر می شود برای مایع کردن گاز متان می توان آن را تا ۲/۵ درجه سانتیگراد زیر صفر خنک نمود و تحت زیر صفر خنک نمود و تحت فشار ۴۵ اتمسفر به مایع تبدیل کرد این روش از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه است ولی از طرف دیگر حمل ان تحت فشار زیاد احتیاج به مخازن بسیار سنگین با جدار ضخیم دارد که امکان پذیر نیست و از نظر ایمنی توصیه نمی شود در نتیجه در فرایند تولید گاز طبیعی مایع ، فشار آن رابه اندکی بیش از یک اتمسفر کاهش می دهند تا حمل آن آسان باشد.
اولین محموله گاز طبیعی مایع یا به اختصار ال ان جی به صورت تجاری در سال ۱۹۶۴ از الجزایر به بریتانیا حمل شد و از ان هنگام تجارت گاکردن امکانات بندری و ذخیره سازی در بنادر بارگیری و تخلیه و همچنین ساخت کشتی های ویژه حمل ال ان جی احتیاج به سرمایه گذاری هنگفتی دارد در حالی که قیمت فروش گاز طبیعی مایع در حال حاضر در سطح نازلی است لذا فروشنده و خریدار باید قبلاً نسبت به انعقاد یک قرارداد طولانی ۱۵ الی ۲۰ ساله نحوه قیمت گذاری و سایر شرایط توافق لازم را به عمل آورند.
در تولید گاز مایع چهار مرحله عمده وجود دارد:
۱- جداسازی ناخالصی ها که عمدتا از کربن دی اکسید و در برخی از موارد ترکیبات گوگردی تشکیل شده است.
۲- جداسازی آب که اگر در سیستم وجود داشته باشد به کریستالهای یخ تبدیل شده و موجب انسداد لوله ها می گردد.
۳- تمام هیدروکربورهای سنگین جدا شده و تنها متان و اتان باقی می ماند.
۴- گاز باقی مانده تا ۱۶۰ درجه سانتگراد سرد شده و به حالت مابع در فشار اتمسفر تبدیل می شود. گاز طبیعی مایع در مخازن ویژه عایق کاری شده نگهداری و سپس برای حمل به کشور مقصد تحویل کشتی های ویژه سرمازا( CRYOGENIC TANKERS) می گردد. در حین حمل معمولا بخشی از گاز تبخیر شده به مصرف سوخت موتور کشتی می رسد. در بندر مقصد گاز طبیعی مایع تخلیه می گردد تا هنگام نیاز به مصرف برسد قبل از مصرف گاز طبیعی مایع مجدداً به گاز تبدیل می شود. در فرایند تبدیل مجدد به گاز سرمای زیادی آزاد می شود که می توان از این سرما مثلا برای انجماد موادغذایی و یا مصارف دیگر تجاری استفاده کرد .
ج:گاز غیر همراه (NON-ASSOCIATED GAS)
گاز غیر همراه از میادینی که تنها تولید گاز از انها به صورت اقتصادی امکان دارد استخراج می شود به گاز استخراج شده از میادین نفت میعانی که درصد گاز حاصله از هر بشکه هیدروکربورهای مایع سبکه خیلی زیاد است نیز گاز غیر همراه می گویند.
چ: کلاهک( CAG CAP)
) حجمی از لایه مخزن در اعماق زمین را کلاهک گاز و یا گنبد گاز (GAS DOME) نامیده اند که در آن گاز در بالای نفت جمع شود. معمولا مرتفع ترین ، یا یکی از مرتفع ترین مناطق لایه مخزن محسوب می گردد.
د: گاز کلاهک گاز (GAS CAP GAS)
گاز کلاهک به گازی گفته می شود که در کلاهک گاز محبوس شده باشد.
ذ: گاز مایع (LPG)
مایع و یا به اختصار ال پی جی از پروپان و بوتان تشکیل شده است گازی که در سیلندر نگهداری می شود و در منازل مورد استفاده قرار می گیرد همان گاز مایع و یا مخلوط پروپان و بوتان است. گاز مایع را می توان از سه منبع بدست آورد:
۱- گاز طبیعی غیر همراه گاز ترو ترش از میدان گاز طبیعی را پس از خشک کردن و گوگردزدایی می توان تفکیک کرد و پروپان و بوتان را بدست آورد.
۲- گاز طبیعی همراه پس از تفکیک و پالایش گاز طبیعی همراه با نفت خام نیز می توان پروپان و بوتان آن را جدا نمود.
۳- نفت خام بخشی از پروپان و بوتان در نفت خام باقی می ماند که می توان آن را با پالایش نفت خام بدست آورد همچنین در فرایند شکستن ملکولی و یا فرایند افزایش اکتان بنزین نیز ، پروپان و بوتان به صورت محصول جانبی حاصل می شود. در آمیزه گاز مایع درصد پروپان و بوتان بسیار مهم است در تابستانها که هوا گرم است درصد بوتان را اضافه می کنند ولی در زمستان با افزایش میزان پروپان در حقیقت به تبخیر بهتر آن کمک می نمایند معمولا درصد پروپان در گاز مایع بین ۱۰ الی ۵۰ درصد متغیر است .
در جهان روزانه بیش از ۵ میلیون بشکه گاز مایع مصرف می شود مصارف گاز مایع در کشورهای مختلف متفاوت است متوسط درصد مصرف آن طی دهه ۱۹۹۰ در جهان در بخش های مختلف به شرح زیر است:
تجاری و خانگی %۶۰، صنایع شیمیایی %۱۵، صنعتی %۱۵، خدماتی %۵، تولید بنزین%۵ هر تن متر یک پروپان معادل ۱۲/۸ بشکه و بوتان برابر ۱۱/۱ بشکه است. گاز مایع را با کامیون های مخصوص خط لوله و یا کشتی های ویژه ای که برای همین منظور ساخته شده است حمل می نمایند.
الف: گاز مشعل (FLARE GAS)
هیدروکربورهای سبک ممکن است به صورت گاز از شیرهای ایمنی در دستگاه های بهره برداری ، پالایشگاه ها و یا مجتمع های پتروشیمی ، گذشته و از طریق مشعل سوزانده شود چنانچه یکی از واحدهای پالایشگاه به علت بروز اشکالاتی در سیستم برق یا آب سرد کننده از کار بیفتد لازم است که مقادیر خوراک مجتمع و یا محصولات پالایشگاه از طریق دودکش به مشعل هدایت و سوزانده شود تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود. در مجتمع های بزرگتر و مجهزتر معمولا دستگاه های بازیاب نصب شده که می توان در مواقع اضطراری بخشی از مایعات و یا گازها را به انجا هدایت کرد و از وسوختن آنها جلوگیری نمود.
ب: گاز همراه (ASSOCIATED GAS)
گاز همراه یا به صورت محلول در نفت خام است که در مراحل بهره برداری از نفت خام جدا می شود و یا به صورت جداگانه از نفت خام اشباع شده حاصل می شود .

[Sara12]

کاهش هزینه های انتقال گاز


آثار حذف نیتروژن همراه با گاز طبیعی در خطوط لوله
میزان نیتروژن موجود در گاز طبیعی ایران بین پنج دهم تا یازده درصد متغیر است. با توجه به آثار جنبی وجود نیتروژن همراه گاز بر ارزش حرارتی سوخت، اندازه ی خطوط انتقال و ظرفیت ایستگاه های تقویت فشار گاز،معمولا زدودن نیتروژن از گاز طبیعی با غلظت بیش از چهار درصد در شدت جریان های بالا انجام می شود.برای نیل به این هدف در حال حاضر از سیستم های سرد سازی، جذب سطحی، غشایی و جذب در حلال های مایع استفاده می شود. هر یک از روش های جداسازی مذکور در محدوده ی خاصی از نظر شدت جریان و میزان نیتروژن موجود در گاز دارای مزیت اقتصادی است و کاربرد دارد. با توجه به بالا بودن هزینه های فرآیند جذب سطحی و کاربرد نداشتن روش جذب در مقیاس صنعتی، در این مقاله ضمن بررسی اجمالی تمامی روش ها به بررسی فنی ـ اقتصادی فرآیندهای سردسازی و غشایی پرداخته شده است. هرچند جداسازی نیتروژن باعث صرفه جویی قابل توجهی در افزایش ظرفیت انتقال گاز و توان کمپرسور واحد های تقویت فشار خط لوله IGAT-II می گردد، اما به دلیل کم بودن نسبی میزان نیتروژن موجود در گاز طبیعی ایران و همچنین حجم بالای سرمایه گذاری مورد نیاز، هیچ یک از روش های جداسازی گفته شده در شرایط فعلی دارای توجیه اقتصادی نیست.
• اجزای اصلی
گاز طبیعی مخلوطی از هیدروکربن های سبک است که عمده ترین جزء آلی موجود در آن متان است. این گاز بی رنگ، بی بو ، بدون طعم و مزه و غیر سمی است و معمولا با شعله ای آبی رنگ در حد اشتعال بین ۵ تا ۱۵ درصد می سوزد. ارزش حرارتی گاز طبیعی بین ۸۰۰ـ ۱۲۰۰ «بی.تی.یو» به ازای هر فوت مکعب از گاز در شرایط استاندارد است.
گاز طبیعی به دو دسته ی ترش و شیرین تقسیم می شود. گاز ترش حاوی مقادیری از ناخالصی های سولفید هیدروژن و دی اکسید کربن است که تمامی ناخالصی های مذکور به دلیل آثار مخرب ناشی از خوردگی شدید در لوله های انتقال و تجهیزات فرآیندی باید در محل تولید پالایش گردد. گاز طبیعی بدون ناخالصی های فوق را گاز شیرین می نامند.
علاوه بر ناخالصی های مذکور مقداری نیتروژن نیز در گاز طبیعی موجود است که اگرچه آثار مخرب خوردگی بر تاسیسات انتقال و فرآورش گاز را ندارد اما به دلایل صرفه جویی در هزینه های حمل و نقل و نگهداری، کاهش ارزش حرارتی و مسائل زیست محیطی لازم است در محل تولید از آن جدا شود. با توجه به مقدار نسبتا زیاد نیتروژن در بیشتر مخازن گاز طبیعی کشورهای اروپایی و آمریکا سال هاست که بسیاری از این کشورها به جداسازی نیتروژن اقدام می کنند. با توجه به بالا بودن هزینه های جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی در روش های متداول، این گونه جداسازی ها فقط به شدت جریان ها و غلظت های نسبتا زیاد محدود می شود. در کشورهای پیشرفته صنعتی به ویژه آمریکا مطالعات فراوانی برای حذف یا کاهش میزان نیتروژن موجود در این گاز برای دبی ها و غلظت های کمتر نیز به عمل آمده است که بیشتر آن فعالیت ها در مراحل آزمایشگاهی و نیمه صنعتی است.
گاز طبیعی یکی از مهمترین منابع تامین انرژی است و طبق پیش بینی سازمان بین المللی انرژی در سال گذشته ی میلادی دارای سریعترین نرخ رشد نسبت به سایر منابع انرژی در سال های آتی خواهد بود. پیش بینی می شود که میزان مصرف جهانی این گاز بین سال های ۲۰۰۱ تا ۲۰۲۵ به بیش از دو برابر افزایش یابد. بیشترین میزان افزایش مصرف گاز طبیعی در مدت مذکور به کشورهای در حال توسعه مربوط است. با وجود پایین بودن نرخ رشد استفاده از گاز طبیعی در گذشته، مصرف گاز ایران تنها طی سالهای ۵۹ تا۷۶ از ۵/۳ میلیارد متر مکعب به بیش از ۴۴میلیارد متر مکعب در سال افزایش یافته است.
• وضعیت کنونی
میزان ذخائر گاز طبیعی شناخته شده جهانی تا ابتدای سال گذشته ی میلادی بالغ بر۵هزارو ۵۰۱ تریلیون فوت مکعب بوده است. ایران با ۸۱۲تریلیون فوت مکعب گاز طبیعی بیش از ۸/۱۴درصد ذخائر گازی جهان را دارد و از نظر میزان ذخائر گازی دومین کشور در جهان است. به تازگی مقامات کشوری اعلام کرده اند که با توجه به کشف منابع جدید و توسعه ی ظرفیت مخازن قبلی، سهم ایران به بیش از ۱۸درصد افزایش یافته است. در مجموع، کشورهای منطقه خاور میانه، اروپای شرقی و روسیه سابق حدود ۸۰ درصد از ذخائر گاز طبیعی جهان را دارند. اگرچه ذخائر شناخته شده ی گاز طبیعی جهان در سال ۲۰۰۳با میزان مصرف فعلی تنها کفاف ۶۰سال مصرف جهانی را می دهد اما با توجه به رشد روز افزون جهانی مصرف، در صورتی که ذخائر جدیدی کشف نشود منابع فعلی کمتر از ۴۰سال دیگر به پایان می رسد.
سهم مصرف گاز طبیعی در کشورهای در حال توسعه و خاورمیانه نسبت به کشورهای پیشرفته صنعتی تا حدودی ناچیز بوده و عمده افزایش مصرف گاز مربوط به کشورهای پیشرفته ای مانند آمریکا، اروپای غربی و ژاپن است.چنانچه در شکل۱ دیده می شود، نرخ افزایش مصرف گاز طبیعی به گونه ای است که از سال ۲۰۰۵ میزان مصرف گاز نسبت به زغال سنگ افزایش یافته و تا بیست سال آینده سهم آن در تامین انرژی جهانی به حدود ۷۰درصد سهم مصرف نفت خواهد رسید. با توجه به رشد سریع مصرف گاز که بخش اعظم آن مربوط به کشورهای پیشرفته صنعتی است و همچنین کشف نشدن ذخائر جدید در این کشورها بدیهی است در آینده ی نزدیک میزان تقاضای جهانی برای گاز طبیعی افزایش خواهد داشت و این امر به بالا رفتن قیمت آن در سطح جهانی منجر خواهد شد.
بنا به مطالعات موسسه تکنولوژی گاز آمریکا بیش از ۱۱درصد تولید و۱۶درصد منابع گازی این کشور آلوده به نیتروژن است. معمولا گازهای حاوی بیش از چهار درصد نیتروژن را باید قبل از ورود به خطوط لوله تصفیه شود. هر چند به دلیل هزینه های بسیار زیاد جداسازی نیتروژن و پالایش گاز طبیعی از ازت، فقط ارسال مقادیر زیاد آن دارای توجیه اقتصادی است اما مطالعاتی نیز در مورد تخمین مخارج واحدهای کوچک جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی انجام گرفته است.
در حال حاضر هر سال بیش از ۵/۷۷ میلیارد متر مکعب گاز طبیعی در کشور مصرف می شود. کل مصرف گاز کشور تنها در یک دهه به بیش از سه برابر افزایش یافته است که از این میزان بدون در نظر گرفتن گاز طبیعی مورد استفاده توسط شرکت نفت، به طور متوسط حدود ۳۸درصد در تامین انرژی نیروگاه ها، ۲۹درصد برای مصرف خانگی، ۲۹درصد در مصارف صنعتی و مابقی در بخش تجاری مورد استفاده قرار می گیرد. پیش بینی می شود سهم مصرف گاز طبیعی در سبد انرژی کشور در پایان سال امسال بالغ بر ۵۴درصد کل مصرف انرژی کشور گردد و ۸۲درصد شهرهای ایران به شبکه گازرسانی بپیوندد.
از کل میزان ۹/۷۰ میلیارد متر مکعب گاز استحصال شده در کشور در سال ۱۳۸۰ تنها سه دهم میلیارد متر مکعب آن به خارج صادر شده است. این میزان یک سال پس از آن به ۳/۱ میلیارد متر مکعب افزایش یافته است. با توجه به توان بسیار بالای ایران در تولید گاز طبیعی از فازهای آتی پروژه پارس جنوبی، بدیهی است باید برای یافتن بازارهای خارجی در این زمینه تلاش های گسترده ای صورت گیرد. نمونه ای از این اقدامات، صادرات گاز به کشور هند است که در حال حاضر در دست بررسی است. از سوی دیگر با وجود ظرفیت نسبتا زیاد ایران برای صادرات گاز طبیعی، متاسفانه در این زمینه با مشکلات متعددی وجود دارد، به گونه ای که بازار صادراتی این محصول به یک بازار مشتری مدار تبدیل شده است. نمونه ای از این مسائل، ابراز نارضایتی مقامات ترکیه از کیفیت گاز تحویلی توسط ایران بود که منجر به چند ماه توقف صادرات آن به کشور مذکور شد. خوشبختانه پس از انجام مذاکرات و رفع اختلاف، صادرات گاز دوباره آغاز شد.
ایران در نظر دارد علاوه بر پروژه های احداث خطوط لوله، تاسیسات تولیدگاز طبیعی مایع را گسترش دهد و همزمان امکان تبدیل گاز طبیعی به سوخت های نفتی مایع (GTL) را نیز فراهم آورد. ایران در این صورت قادر خواهد بود که مقادیر عظیمی از گاز طبیعی حاصل از پروژه ی پارس جنوبی را بدون استفاده از خطوط لوله و از راه ******** تانکرها به کشورهای دیگر صادر کند. به عنوان نخستین گام در این زمینه قرار است تجهیزات مورد نیاز تولید سالانه حدود ۸ میلیون تن گاز طبیعی مایع طی فازهای ۱۱ و ۱۲ پروژه پارس جنوبی در پالایشگاه عسلویه نصب گردد. جدول۱ نشانگر حداکثر ظرفیت پالایش گاز طبیعی کشور در پایان سال۸۱ به همراه درصد نیتروژن موجود در گاز خروجی و آنالیز کامل گازهای خروجی از پالایشگاه های گاز طبیعی است.
با توجه به این که طبق استانداردهای جهانی موجود نسبت به جداسازی نیتروژن با غلظت بیش از چهار درصد در گازهای طبیعی اقدام می شود، لذا به نظر می رسد که برای کاهش نیتروژن موجود در گاز طبیعی تصفیه شده باید بررسی های لازم صورت گیرد. این کار علاوه بر ایجاد صرفه جویی نسبتا زیاد در هزینه ی ساخت خطوط لوله ی انتقال، باعث افزایش ارزش حرارتی گاز طبیعی شده و با توجه به کم بودن نسبی ارزش گاز صادراتی ایران و وجود بازار رقابتی، در درازمدت دارای توجیه اقتصادی است.
وجود نیتروژن در گاز طبیعی معایب فراوانی دارد که عمده ترین آنها عبارتند از:
•کاهش ارزش حرارتی سوخت.
•کاهش دمای شعله احتراق و افزایش اتلاف انرژی توسط گازهای احتراق.
•افزایش هزینه ساخت خطوط لوله انتقال و تاسیسات تقویت فشار مربوطه.
•افزایش میزان اکسیدهای نیتروژن در محصولات احتراق با اکسیژن خالص.
متوسط انرژی حرارتی گاز طبیعی در سطح جهانی در شرایط استاندارد حدود ۳۸هزار کیلو ژول بر متر مکعب است. گاز ایران با داشتن ۳۷هزار و۹۳۰ کیلو ژول بر متر مکعب ارزش حرارتی، دارای کیفیت نازل تری نسبت به حد متوسط جهانی است (جدول ۲). حذف یا کاهش ترکیبات بی اثر موجود در سوخت ها یکی از راه های ساده اما مطمئن افزایش ارزش حرارتی آن است. با انجام این روش و جداسازی حدود ۵ درصد نیتروژن از گاز طبیعی تصفیه شده ایران می توان ارزش حرارتی آن را تا حدود ۴۰هزار کیلو ژول بر متر مکعب افزایش داد.
وجود نیتروژن یا هر ناخالصی غیر قابل احتراق در گاز طبیعی باعث می شود تا هنگام احتراق، ترکیب مذکور بخشی از انرژی حاصل از سوختن گاز را جذب کرده و باعث کاهش نسبی دمای شعله گردد. انرژی جذب شده توسط ترکیبات غیر قابل احتراق، همراه با محصولات احتراق از دودکش خارج شده و عملا هدر می رود. همچنین با یک حساب بسیار ساده می توان محاسبه نمود که پس از حذف نیتروژن از گاز طبیعی در محل تولید، به میزان قابل توجهی بر ظرفیت انتقال و توزیع گاز کشور اعم از خطوط انتقال، مراکز تقویت فشار و شبکه های توزیع افزوده می شود. همچنین با توجه به بالا بودن دمای شعله احتراق گاز طبیعی با اکسیژن خالص، وجود نیتروژن موجود در گاز باعث تولید انواع اکسیدهای نیتروژنی شده که آثار سوء زیست محیطی آن کاملا محرز است. این نکته در مورد احتراق گاز طبیعی با هوا صادق نیست؛ زیرا مقدار نیتروژن موجود در هوای احتراق به مراتب بیش از نیتروژن همراه گاز است.
•بررسی روش های جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی
مهمترین فرآیندهای جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی عبارت از روش های سردسازی ، غشایی، استفاده از جاذب های محلول و غیر محلول و جذب سطحی است. اگرچه فرآیندهای مذکور در محدوده گسترده ای از نظر شدت جریان گاز و غلظت نیتروژن می تواند مورد استفاده قرار گیرد اما معمولا فقط در یک شرایط خاص اقتصادی است. جدول ۳ نمایانگر محدوده کاربرد روش های مذکور است.
با توجه به این جدول،میزان گاز تولیدی پالایشگاه های ایران عمدتا بسیار زیاد بوده و غلظت نیتروژن در آن ها نسبتا پایین است، لذا فرآیندهای جذب سطحی و جذب توسط حلال برای جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی ایران مناسب نبوده و باید از فرآیندهای غشایی یا سردسازی استفاده کرد. مقایسه ی اجمالی هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی برای فرآیندهای جداسازی به روش های سردسازی، جذب سطحی و غشایی در جدول ۴ آمده است. مقادیر مذکور برای شدت جریان های کم خوراک و غلظت پایین نیتروژن در گاز طبیعی است.
هرچند با توجه به اعداد ارائه شده در جدول ۴ به نظر می رسد که فرآیند غشایی در تمامی موارد مناسب تر از فرآیندهای دیگر باشد اما باید توجه داشت که ارقام مذکور برای شدت جریان های کم خوراک و غلظت پایین نیتروژن(حدود ۸ درصد) ارائه شده که برای فرآیند غشایی مناسب است. در حالت کلی باید با در نظر گرفتن شدت جریان گاز طبیعی و میزان غلظت نیتروژن موجود در آن به بررسی فنی و اقتصادی فرآیندهای جداسازی اقدام کرد و در نهایت فرآیند بهینه را انتخاب نمود. به این منظور تصمیم گرفته شد تا نسبت به انجام بررسی فنی ـ اقتصادی فرآیندهای غشایی و سردسازی در جداسازی نیتروژن از گاز خروجی پالایشگاه فجر(کنگان) اقدام شود.
• بررسی فنی ـ اقتصادی فرآیند غشایی
بر اساس مطالعات تفصیلی انجام شده در مورد استفاده از فرآیند غشایی برای جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی تصمیم گرفته شد تا به منظور کاهش میزان جریان اتلافی و بالا بردن میزان بازیافت هیدروکربن ها از فرآیند چهار مرحله ای غشایی استفاده شود. چون ظرفیت مبدل های حرارتی و کمپرسورهای مورد نیاز فرآیند غشایی برای تصفیه ۱۱۰میلیون متر مکعب گاز خروجی از پالایشگاه فجر بسیار زیاد بود و ساخت تجهیزات مورد نیاز آن معمولا خارج از محدوده ظرفیت های متداول صنعتی است،مقرر شد که در بررسی اقتصادی فرآیند غشایی، جریان خوراک گاز طبیعی به پنج قسمت مساوی تقسیم شده و از پنج واحد مشابه و کاملا یکسان (با ظرفیت ۲۲MMSCMD) که به صورت موازی در کنار یکدیگر قرار خواهند گرفت برای زدودن نیتروژن از هر یک از جریان های خوراک استفاده شود. شکل۲ نمایانگر دیاگرام جریانی یکی از این واحدهای موازی است که همه ی محاسبات اقتصادی بر مبنای آن انجام گرفته است.
مزیت دیگر این روش آن است که می توان به جای ساخت یک واحد بسیار بزرگ که نیاز به سرمایه گذاری چند میلیارد دلاری دارد از واحدهای کوچک تر با حجم سرمایه گذاری پایین تری استفاده کرد. برای مثال می توان یکی از این واحدها را به صورت آزمایشی برای پالایش بخشی از جریان گاز به کار گرفت و در صورتی که نتایج حاصل از آن رضایت بخش بود نسبت به تامین اعتبار، ساخت و راه اندازی واحدهای مشابه دیگر طی یک برنامه ی زمان بندی مشخص اقدام کرد. مزیت سوم این روش آن است که چنین واحدهایی در دیگر پالایشگاه های تصفیه گاز کشور با ظرفیت کمتر از پالایشگاه فجر نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد. بدیهی است در چنین حالتی باید تغییرات لازم در مورد میزان نیتروژن موجود در خوراک ورودی فرآیند به دقت مورد نظر قرار گیرد و اصلاحات لازم در طراحی ها انجام شود.
اگرچه فرآیند غشایی از قسمت های مختلفی مانند جداسازی، انتقال حرارت، تراکم و تبرید تشکیل شده اما مهم ترین قسمت آن استفاده از فرآیند جداسازی غشایی است که همه ی نرم افزارهای تخصصی موجود قادر به شبیه سازی آن نیست و محاسبات تفصیلی مربوط به تمامی غشاء های موجود در فرآیند به صورت جداگانه انجام شده است. محاسبات مربوط به سایر قسمت ها بیشتر توسط نرم افزار تخصصی HYSYS انجام گرفته است . چکیده ی طراحی های انجام شده و بررسی های اقتصادی فرآیند غشایی در جدول۵ ارائه شده است.
• بررسی فنی ـ اقتصادی فرآیند سردسازی
فرآیند سردسازی تنها حاوی یک فرآیند فیزیکی تبخیر ناگهانی در دمای بسیار پایین است، لذا تعیین شرایط بهینه عملیاتی از حیث دما و فشار برای نیل به حداکثر بازیافت اجزای هیدروکربنی به ویژه متان و در نتیجه حفظ نسبی ارزش حرارتی سوخت دارای بیشترین اهمیت است. به همین دلیل قبل از طراحی سیستم سرمایشی مورد نیاز نسبت به انجام محاسبات تفصیلی جهت تعیین شرایط بهینه جداسازی اقدام گردید. در هر مورد دما و فشار بهینه به گونه ای انتخاب شده که میزان نیتروژن موجود در محصول پالایش شده خروجی کمتر از ۴درصد باشد. با توجه به محاسبات انجام شده، قرار شد به منظور تحصیل راندمان مناسب از فرآیند سردسازی در فشار ۷۰۰ kPa و دمای۱۳۸/۱!C استفاده شود. چکیده ی طراحی های به عمل آمده همراه با بررسی های اقتصادی فرآیند سردسازی در جدول۵ آمده است.
همان گونه که در جدول۷ می بینید، میزان هزینه های سرمایه گذاری اولیه و جاری برای کاهش نیتروژن از کل گاز خروجی از پالایشگاه فجر توسط فرآیند سردسازی به مراتب بیش از فرآیند غشایی است. بدیهی است این هزینه ی بالا باعث می شود که چنین فرآیندی از نظر اقتصادی به هیچ وجه توجیه پذیر نباشد. چنانچه به هر دلیلی از فرآیند سردسازی برای جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی استفاده شود، به دلیل جدا شدن نیتروژن از گاز به میزان دو درصد بر ارزش حرارتی هر متر مکعب از گاز تصفیه شده افزوده می شود. بدیهی است این کار علاوه بر افزایش ظرفیت انتقال که در اثر کاهش میزان دبی حجمی گاز حاصل می شود، باعث افزایش ارزش اقتصادی آن نیز می گردد.
• بررسی کاهش اندازه ی خط انتقال گاز IGAT-II و تاسیسات جانبی مورد نیاز
متوسط ناخالصی نیتروژن در منابع گاز طبیعی ایران حدود پنج درصد است، لذا می توان انتظار داشت که پس از حذف این مقدار ناخالصی از گاز طبیعی در محل تولید، تقریبا به همین میزان بر ظرفیت انتقال و توزیع گاز کشور اعم از خطوط انتقال، مراکز تقویت فشار و شبکه های توزیع افزوده شود. گفتنی است به علت حجم زیاد سرمایه گذاری انجام شده در هر یک از بخش های یاده شده افزایش ظرفیت مذکور از نظر اقتصادی قابل توجه خواهد بود.
با توجه به اطلاعات موجود در مورد بخش مرکزی خط لوله IGAT-II تصمیم گرفته شد تا نسبت به مشابه سازی حدود ۶۰۰ کیلومتر از خط لوله مذکور از پالایشگاه فجر تا ایستگاه تقویت فشار S4 واقع در استان اصفهان، منطقه پل کله اقدام شود. نتایج حاصل از این شبیه سازی ها بیانگر میزان تغییرات به وجود آمده در توزیع دما و فشار لوله های مسیر و به ویژه توان کمپرسور واحدهای تقویت فشار در اثر جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی است. در آخرین بخش از شبیه سازی انجام شده، با انجام تصحیح مورد نیاز دبی گاز پالایشی ورودی به خط لوله IGAT-II، به گونه ای عمل شده که توزیع دما و فشار لوله های مسیر و به ویژه توان کمپرسورهای موجود در ایستگاه های تقویت فشار بین راه تا حد امکان برابر با مقادیر فعلی پارامترهای مذکور باشد. بدین ترتیب با مقایسه دبی های وضعیت موجود و شرایط جدید می توان میزان افزایش ظرفیت به وجود آمده در سیستم انتقال گاز مورد نظر را تعیین نمود. همچنان که در جدول ۸ آمده است چنانچه ایستگاه تقویت فشار با دبی پس از جداسازی عمل نماید، صرفه جویی قابل توجهی در توان کمپرسورهای مربوطه به وجود می آید.
وضعیت case 2 مربوط به حالتی است که دبی گاز ورودی چنان افزایش یافته که تمام مقادیر فشارها و توان های کمپرسورها تقریبا به حالت اولیه یعنی قبل از جداسازی نیتروژن بازگردد. نتایج محاسبات انجام شده حاکی از آن است که در صورت کاهش مقدار نیتروژن به روش غشایی، تقریبا به میزان ۲۰درصد در توان کمپرسورها صرفه جویی شده و حدود پنج درصد نیز بر مقدار ظرفیت خط لوله سراسری دوم نسبت به حالت پس از جداسازی نیتروژن افزوده می شود.
• بررسی خلوص و موارد مصرف صنعتی نیتروژن استحصالی
به دلیل کم بودن میزان نیتروژن در اکثر گازهای طبیعی استحصالی از میدان های گازی ایران و بالا بودن هزینه ی جداسازی نیتروژن از گاز طبیعی،پالایش گاز طبیعی از نیتروژن در بسیاری موارد فاقد توجیه اقتصادی مناسب است. از سوی دیگر به دلیل آن که گازهای طبیعی ایران عمدتا سرشار از متان و نسبتا تهی از هیدروکربن های سنگین تر است (جدول ۱)، لذا ارزش حرارتی گاز ایران در مقایسه با گاز طبیعی بسیاری از کشورهای دیگر کمتر بوده و همین امر می تواند باعث کاهش رغبت خریداران خارجی نسبت به خرید گاز ایران باشد. یکی از راههای مطمئن افزایش ارزش حرارتی سوخت ها، حذف یا کاهش ترکیبات بی اثر موجود در آن ها مانند نیتروژن، دی اکسید کربن و بخار آب است. با انجام این روش و جداسازی حدود پنج درصد نیتروژن از گاز طبیعی تصفیه شده ایران می توان ارزش حرارتی آن را تا حدود ۴۰هزار کیلو ژول بر متر مکعب افزایش داد.
گازهای پس ماند خروجی از واحدهای جداسازی غشایی و سردسازی اگرچه غنی از نیتروژن است اما سرشار از متان بوده و به همین دلیل مناسب ترین مورد مصرف برای آن ها استفاده در توربین های احتراقی برای تامین توان مورد نیاز کمپرسورهای فرآیند است.نتایج محاسبات انجام شده در مورد فرآیند غشایی حاکی از آن است که ارزش کل حرارتی گاز اتلافی برابر با ۷/۷۶E+10 kJ/d یا معادل ۸۹۸ MW است.
با احتساب ۳۰درصد راندمان حرارتی برای توربین های گازی و ۹۰درصد راندمان برای کمپرسورهای موجود در فرآیند، گاز اتلافی فرآیند مذکور می تواند تا بیش از ۲۴۰ MW توان جهت چرخاندن کمپرسورهای فرآیند غشایی ایجاد کند. طبق محاسبات تفصیلی انجام شده، در مجموع ۲۲۷ MW توان برای تمام کمپرسورهای موجود در فرآیند غشایی مورد نیاز است.در نتیجه اندکی از گازهای اتلافی تولید شده مازاد بر نیاز توان کمپرسورها بوده و می توان با توجه به موارد مصرف احتمالی آن نسبت به تعیین درصد خلوص نیتروژن و انتخاب روش مناسب جداسازی اقدام نمود.
مهم ترین موارد مصارف این گاز در صنایع شیمیایی مانند تولید آمونیاک برای تهیه کودهای شیمیایی یا ملامین، صنایع نفت و گاز مانند استخراج و پالایش، صنایع الکترونیک مانند تولید نیمه هادی ها، صنایع فلزی همچون تولید فلزات و عملیات فلز کاری، صنایع غذایی برای منجمد نمودن سریع مواد غذایی و صنایع شیشه گری و پلیمر یعنی تولید انواع شیشه، لاستیک و پلاستیک است. چنانچه از گاز پس ماند واحد نیتروژن زدایی برای بهره برداری ثانویه در تزریق به چاه های نفت استفاده شود، نیاز به هیچ گونه جداسازی متان از نیتروژن نیست و به همین صورت قابل استفاده است. زیرا متان همراه نیتروژن علاوه بر تامین فشار مورد نیاز مخزن در نفت سنگین حل شده و راندمان بهره برداری را افزایش می هد. در صورتی که از گاز پس ماند برای استفاده در صنایع غذایی مانند منجمد نمودن محصولات غذایی استفاده شود لازم است میزان خلوص نیتروژن آن بیش از ۹۹/۹درصد باشد. در سایر موارد مصرف نیتروژن نیز مانند تهیه آمونیاک و استفاده از آن به عنوان عامل خنثی در عملیات حرارتی فلزات باید میزان خلوص گاز حداقل برابر ۹۰درصد انتخاب شود.

[Sara12]

کاتی در باره حفاری


حفاری
کندن چاه و رسیدن به هدف مورد نظر را حفاری می گویند حفاری یکی از کارهای پیچیده و گران و طاقت فرسا وتخصصی در صنعت نفت بشمار می رود. هر کاری که ما قبل از حفاری انجام داده باشیم در صورتی که عمل حفاری بدرستی انجام نگیرد بی فایده است.
بنابراین به حفاری خیلی اهمیت می دهند قبل از حفاری ما فقط با تخیل و فرضیات مختلف لایه ها و عمق ها را تعیین می کنیم ولی در حفاری واقعاً به اینها می رسیم زمین شناس، مهندس راه و ساختمان، حفار و … همه دست به دست هم می دهند تا حفاری به طور مداوم انجام شود. چون هزینه دکل و لوازم حفاری خیلی گران است.بنابراین حفاری در سه نوبت و بطور ۲۴ ساعته انجام می گیرد.
تعیین محل حفاری نیز مهم است مثلاً فاصله آن از مناطق مسکونی، چاههای مجاور، مسکونی فشار قوی برق و ….. که اینها همه تخصصی و مخصوص به خود را دارند بعد از تعیین محل مهندس راه و ساختمان اقدام به نصب کردن وسایل مورد نیاز، اتاق ها، جاده و … می کند سپس دکل به منطقه آورده می شود و عمل بطور ۲۴ ساعته انجام می شود. عمل حفاری بوسیله دکل صورت میگیرد . این دکل ابتدا بصورت جدا از هم به محل آورده میشود . سپس آن را در محل سر هم کرده و آمده حفاری میکنند . دکل و وسایل حفاری بصورت کرایه ای و گران قیمت می باشند بنابراین عمل حفاری بصورت ۲۴ ساعته انجام میگیرد .
لوازم و قطعات حفاری عبارتند از :
۱) Hook
قلاب آویزان از قطعات و رشته های بالا و پایین رو و متصل به دکل حفاری
۲) Swivel
دستگاه متصل کننده قسمتهای دوار داخل چاه و قسمت های ثابت در خارج
۳) Mud line
لوله قابل انعطاف ( لاستیکی ) جهت انتقال گل حفاری به داخل لوله های حفاری
۴) Derrick
دکل حفاری
۵) Kelly
لوله با قطع ۶ ضلعی یا ۴ ضلعی که بوسیله یک رابط به …….. و از طرف دیگر به لوله های حفاری داخل چاه متصل میگردد
۶) Stand pipe
لوله انتقال گل از داخل پمپها به لوله لاستیکی
۷) Kelly bushing
بوشن که با دواران خود … را به حرکت در می آورد
Rotary table
صفحه دوار
۹) Sub-Structure
پایه های زیر دکل
۱۰) Foundation
پی بتونی زیر دکل
۱۱) Seller
چاله ای که جاه در آن حفر میشود
۱۲) Blow out control
دستگاه جلوگیری کننده از فوران چاه
۱۳) Flow line
لوله انتقال گل برگشتی از داخل چاه به مخازن گل حفاری
۱۴) Shale shaker
محل تفکیک گل حفاری از مواد و سنگ ریزه های حفاری شده
۱۵) Screen
توری فلزی یا الک
۱۶) Return tank
مخزن یا محل تجمع گل برگشتی از چاه
۱۷) Mud pump
پمپ های ارسال گاز از …. به داخل چاه
۱۸) Casing
لوله های دیوار بندی در اندازه های مختلف
۱۹) Annulus
مجرای برگشت گل و مواد حفاری شده از چاه به خارج
۲۰) Drill pipe
لوله حفاری که محتوی گل ارسالی به داخل چاه است
۲۱) Bit
مته حفاری
عمل حفاری بصورت ۲۴ ساعته و در ۳ نوبت کاری انجام می شود . ولی همه افرادی که برای حفاری استخدام میشوند بصورت اقماری هستند و باید هر زمان که لازم باشد آماده کار باشند . کما اینکه در بعضی موارد حتی تا ۳ روز یا بیشتر فرد وقت استراحت ندارد . عمل طاقت فرسا / وقت گیر / پر هزینه / خطرناک /الوده کننده محیط زیست /…. انجام میگیرد تا چاه به نتیجه برسد.
گل حفاری
یکی از حفاری دورانی گل حفاری است گل حفاری نقش مهم و حساسی در حفاری دارد در واقع سرمایه های مالی و انسانی به این ماده بستگی دارد و اشتباهی در انتخاب کردن نوع و وزن آن از بسته شدن چاه تا ذوب شدن دکل و نابود شدن انسان های بسیاری همراه است. مسیر حرکت گل بصورت مسیر بسته واز کناردکل شروع شده از درون لوله های حفاری عبور کرده سپس از شکافهای درون مته خارج و بعد از آن از کناره هی لوله حفاری به محل اولیه خود بر میگردد در این مسیر گل نقش های تعیین کننده ای دارد. که عبارتنداز:
- خارج کردن خوده سنگهای کنده شده ازاطراف مته و آوردن آنها به سطح
- خنک کردن وتقلیل اصطحلاک مته با زمین
- محافظت دیواره چاه و ممانعت از ریزش طبقات
- ایجاد تعادل بین مایعات طبقه ای و مایعات داخل چاه
- انتقال گاز و یا نفت طبقات زیرزمینی به سطح و دستگاههای اندازه گیری مثل دستگاه شناسی گازها و یا دستگاه تعیین کننده نوع گاز
وظیفه اصلی گل ثابت نگه داشتن فشار هیدروستکی در داخل چاه است اگر فشار گل از فشار مواد موجود در داخل چاه بیشتر باشد در این صورت گل به داخل سازنده ها نفوذ کرده و باعث کم شدن (loss) گل می شود. اگر حفار سرچاهی متوجه این جریان نشود گل به سرعت کم شده و بعد از تمام شدن و یا کم شدن فشار گل چاه فوران (flow rate) می کند این موجب می شود که دکل حفاری نابود شود در سازنده هایی که گاز و یا نفت وجود دارد این جریان با آتش سوزی همراه بوده و موجب گیر کردن لوله حفاری در چاه می شود که این موجب اشکال در حفاری می شود برای سنگین کردن گل از مواد مختلفی همچون نمک و … استفاده می شود که این ترکیبات را با آزمایش بدست آورده اند.
مواد مورد استفاده در گل حفاری
برای انجام مراحل مختلف اکتشاف مواد معدنی فلزی و غیر فلزی ، نفت ، گاز و آب و همچنین به منظور بررسی و مطالعه خصوصیات سنگ شناسی ، آلتراسیون و کانی سازی لایه‌های زیرزمینی یک منطقه به حفاری می‌پردازند. انواع مهم حفاری عبارتند از : نوع مقر گیر ، نوع روتاری و نوع ضربه‌ای. مواردی که برای حفاری استفاده می‌شود تابع روش حفاری ، مقاومت سنگها ، میزان شکستگی ، عمق ، مواد گازی و ترکیب کانی شناسی سنگ است.
نقش مواد در گل حفاری
کنترل وزن مخصوص
برای منترل مخصوص از باریت ، گالن و آهک استفاده می‌شود. در مواردی که فشار آب و یا گاز در منطقه حفاری زیاد باشد، یا حفاری در سنگ خاصی (نظیر شیل) صورت گیرد، از باریت می‌توان استفاده نمود. در صورتی که فشار آب و یا گاز در سنگهایی که حفاری می‌شود خیلی زیاد باشد، از گالن استفاده می‌کنند. از آهک به منظور کاهش وزن مخصوص کمک می‌گیرد.
مواد تغییر دهنده غلظت
به منظور بازیابی سریع مواد حفاری شده ، جلوگیری از گیر کردن مته و افزایش سرعت حفاری ، از نبتونیت سدیم‌دار ، اتاپولژیت (Attapulgite) ، آزبست ، موسکویت ، گرافیت و دیاتومیت می‌توان استفاده کرد.
کنترل ترکیب شیمیایی محلول حفاری
ترکیب شیمیایی محلول حفاری بر غلظت ، وزن مخصوص ، سرعت حفاری و دستگاههای حفاری تاثیر مستقیم می‌گذارد. مواد معدنی مورد استفاده عبارتند از بی‌کربنات سدیم ، نمک ، آهک ، دولومیت و ژیپس.
مواد معدنی که در حفاری استفاده می‌شوند.
بنتونیت :
به منظور جلوگیری از هدر رفتن محلول حفاری در چاههایی که درز و شکاف زیاد دارند. می‌تواند از نبتونیت سدیم‌دار به عنوان پوشش داخلی سطح چاه استفاده نمود. نبتونیت خاصیت کلوئیدی را افزایش می‌دهد. و در نتیجه درصد بازیابی پودر و سنگ افزایش می‌یابد.
میکا :
برای جلوگری از گیر کردن مته در سنگهای دارای خاصیت چسبندگی زیاد ، نظیر وزن گسلی یا در سنگهای مارنی از میکا باید استفاده شود.
گرافیت :
هر گاه مته و محور آن به هنگام حفاری گیر کند استفاده از گرافیت لازم می‌آید که البته بعد از بر طرف شدن مانع باید آن را از چاه خارج کرد.
باریت :
برای کنترل وزن مخصوص از باریت استفاده می‌کنند.
گالن :
به منظور کنترل وزن مخصوص از گالن استفاده می‌نمایند.
آهک و دولومیت :
جهت کاهش وزن مخصوص و کنترل خاصیت قلیای از آهک و دولومیت می‌توان استفاده نمود.
ژیپس :
برای جلوگیری از آلودگی کربنات و همچنین جهت لخته کردن کانیهای رسی از ژیپس استفاده می‌شود.
آزبست :
به منظور افزایش درصد مواد حفاری می‌توان از آزبست استفاده نمود.
نمک :
در موقع حفاری به منظور کنترل قطر چاه و همچنین برای کنترل پراکندگی رسها از نمک استفاده می‌شود.
کربنات و بی‌کربنات سدیم :
به منظور کنترل محلولها و جلوگیری از خطر آلودگی ، کربنات را مورد استفاده قرار می‌دهند.
پرلیت و خاکسترهای آتشفشانی :
این مواد به عنوان سیمان بکار می‌روند
حفاری جهت دار
مواقعی پیش می آید که حفاری عمودی غیر ممکن است مثلاً مخزن ما زیر منطقه مسکونی و یاتجاری و … آنجا غیر ممکن است قرار دارد یادر بعضی مواقع قطعه ای درچاه گم شده و عمل حفاری غیر ممکن است بعضی از مخازن نیز cllovser آنها بصورتی است که اگر اقدام به حفاری عمودی کردیم چاه به آب نمک نشسته واز کار می افتد در این موقعیت ها تکنولوژی هایی وجود دارد که حفاران میتوانند بوسیله آنها اقدام به حفاری جهت دار کنند این نکته نیز قابل توجه است که لوله حفاری قادر به خم شدن حتی تا زاویه ۹۰ نیز می باشد.
حفاری جهت دار روش های متفاوتی دارد مثلاً‌ از ابتدا جهت دار حفاری کنیم و یا اینکه مقداری عمودی و مقداری جهت دار. در بعضی موارد زمین شناس تشخیص می دهد سازنده ی که به آن حفاری عمودی برخورد می کنند باحفاری جهت دار برخورد نمی کنند در صورتی که این سازنده سخت باشد عمل حفاری کند پیش می رود بنابراین با برنامه ریزی دقیق و حساب شده به اصطلاح لایه را دور می زنند در مناطق دریایی هزینه سکوی نفتی گران تمام می شود بنابراین با یک سکوی نفتی از چندین مخزن مختلف برداشت می کنند و ابتکار فقط با حفاری جهت دار امکان پذیر است.

[Sara12]

بالا بردن بهره وری با بکار گیری همزمان چند تکنولوژی در حفاری


معرفی:
حفاری underbalanced coiled tubing ارزش کاری خود را در ۵ چاه در کاهش صدمات وارده به سازند در حین حفاری و بهبود بهره وری اثبات کرده است.
اهداف این پروژه در بکار گیری همزمان چند تکنولوژی در حفاری:
هدف از این پروژه، بهبود برداشت از چاه های عمودی از طریق ادامه حفاری در چاه های موجود بصورت افقی است. حفاری underbalance برای تعیین دقیق ناحیه تولید، آزمایش جریان تولید مخزن در حین حفاری، و جلوگیری از صدمه دیدگی سازند مخزن صورت می گیرد.
همچنین وسیله coil tubing بدلیل کوچکی قطر لوله جداری تولیدی و همچنین نرح بالای build up سازند خورنده مخزن، انتخاب شده است.
کاهش هزینه های حفاری و افزایش نرخ نفوذ (ROP):
موفقیت روش های مرکب حفاری بدلیل کاهش هزینه و همچنین بهبود بهره وری در مخزن میدان Hassi Messaoud کاملا مشهود می باشد. بهره وری چاه در حین حفاری بطور قابل ملاحظه ای در مقایسه با چاه های اطراف بهبود یافت. برای نمونه در حین حفاری چهارمین چاه با روش UBD، ۱۲۵۴۰ بشکه (۳۶۴۳ متر مکعب) نفت خام در مدت ۲۰ روز تولید شد. در پایین تر از عمق ۱۱۹۵۲ فوت (۳۶۴۳ متر) در حدود ۱۷۶/۶ – ۶۳۵/۷ Mcf/d 5-18) Mcm/d) تولید شد.
ایندکس تولید در حین حفاری که برای روشن کردن مقدار بهره دهی مخزن در حین حفاری محاسبه گردید، به سرعت با افزایش عمق عمودی چاه چهارم افزایش یافت.
در حین حفاری پنجمین چاه هزینه های حفاری به دلائل حذف شدن پیوستن لوله ها، افزایش نرخ نفوذ، جلوگیری از مشکلات عمومی حفاری مانند کم شدن سیال حفاری، مشکلات مختلف در رابطه با گیر کردن لوله ها، افزایش عمر لوله جداری و کم شدن زمان و مسافت حفاری شده برای رسیدن به ناحیه تولیدی، کاهش یافت.
هزینه اولیه چاه مقداری بیشتر از ۱/۶ میلیون دلار بوده که با شروع پنجمین چاه تا کمتر از ۱/۲ میلیون بشکه کاهش یافت. این موفقیت ها با زمان گمگشته صفر (zero lost time) در طی حفاری کامل شد.
فرصت ها و رقابت ها:
بعد از کشف میدان Hassi Mesaoud، بوسیله چاه های عمودی گسترش یافت. اکثر این چاه ها دیگر بهره ور نبوده و نیاز به حفاری تعمیراتی دارند. میدان در مساحتی معادل ۷۲۲ مایل مربع (۲۰۰۰ کیلومتر مربع) گسترده شده است. اولین ناحیه بهره ور مربوط به دوران کامبرین از سازند Ra در عمق ۱۱۱۵۵ فوت (۳۴۰۰ متر) نمایان شده است. مشخصه سازند Ra تخلخل، تراوایی و مقدار شیل متغیر است. ماسه سنگ سخت و خورنده موجب خطا در اندازه گیری پیوسته در حین حفاری بدلیل تعییرات در ته چاه و عملکرد مته می شود. مخزن پیچیده نیز تحت فشار قرار داشت که موجب کم شدن سیال حفاری در نواحی آسیب دیده سازند به محض نمایان شدن شکافی در سر آن می شود. کاهش گل نیز خطر شکاف های باز را زیاد کرده که موجب فوران آب (water breakthrough) خواهد شد.
تکنولوژی های جدید مورد استفاده
تیم حفاری خدمات ۵ گانه زیر خود را از شرکت weatherford دریافت کرد؛
خدمات ابزار حفاری coil tubing
خدمات کنترل فشار حفاری
خدمات حفاری انحرافی
اندازه گیری در حین حفاری
لوله جداری thru-tubing
مته نیز از شرکت های گوناگون و بر اساس اطلاعات ثبت شده تهیه گردید.

[Sara12]

چاه پیمایی و ابزارهای مربوطه و رشته لوله مغزی و اجزای آن



عملیات و تعمیرات درون چاه:
این بخش از شرکت پیراحفاری وظیفه ی تعمیرات اجزای رشته لوله مغزی را با استفاده از سیم/کابل چاه پیمایی بر عهده دارد. این قسمت شامل دستگاهها و وسایل چاه پیمایی بخش فیزیک سنجی و قسمت تعمیرگاه وسایل درون چاهی است.
می دانیم بسته به نوع عملیات چاه پیمایی از سیم یا کابل استفاده می شود پس در این متن منظور از کابل یا سیم چاه پیمایی همان رشته ی چاه پیمای است.

این قسمت ها در این گزارش به طور خلاصه توضیح داده شده است و با نظر به اینکه کتابچه های کاملی در این مورد نوشته شده تکرار آنها در این گزارش ضرورت ندارد.
١) دستگاهها و وسایل چاه پیمایی:http://www.petroleumtimes.com/articles/images/articles/upload/wire1.GIF
الف- وسایل کنترل فشار و ادوات سطحی:
همانطور که در شکل زیر مشخص شده است اجزای کنترل فشار و ادوات سطحی بر روی تاج چاه بسته می شوند. به این منظور ابتدا شیر ایمنی را از حالت خودکار خارج می کنند تا هنگام ورود ابزار چاه پیمایی به داخل چاه بسته نشود که در این صورت کابل چاه پیمای را قطع می کند. حال درپوش چاه را برداشته و بر روی شیر عمقی وسیله ی کنترل فشار (BOP) را نصب می کنند. بر روی دستگاه کنترل فشار معمولا سه شاخه لوله موسوم به لوبریکیتور نصب شده و روی آن استافینگ باکس(Stuffing Box) نصب می شود.
١- جرثقیل:
جرثقیل برای بلند کردن ادوات سطحی برای متصل کردن یا باز کردن از سر چاه و همچنین بلند کردن لوبریکیتور و استافینگ باکس برای اتصال ابزار به کابل چاه پیمایی استفاده می شود.
٢-کامیون چاه پیمایی:
کامیون چاه پیمایی دارای دو تا سه قرقره ی کابل/سیم چاه پیمایی با قطرهای مختلف است. همچنین در اتاقک پشت قرقره ها یک فرمان٬ دو دنده و دو اندازه گیر وجود دارد که یکی عمق و یکی مقدار کشش موجود در کابل را نشان می دهد.
اگر نیروی کششی که اندازه گیر نشان می دهد از وزن ابزار هنگام راندن کمتر شد یعنی ابزار چاه پیمایی بر روی جایی نشسته است و اگر نیروی کششی که اندازه گیر نشان می دهد از وزن ابزار هنگام راندن بیشتر شد یعنی ابزار به جایی گیر کرده است. با استفاده از فرمان می توان سیم چاه پیمایی را طوری هدایت کرد که به طور منظم به دور قرقره پیچیده شود. از دنده ها هم برای تنظیم سرعت پیچیدن سیم استفاده می شود.
٣- BOPیا کنترل کننده ی فشار:
دستگاه کنترل فشار برای ایمن کردن چاه هنگام چاه پیمایی باید بر روی شیر عمقی نصب گردد. با نصب ابن قسمت فوران احتمالی چاه را می توان کنترل کرده و با ایمنی کامل به چاه پیمایی ادامه داد . تیغه های این دستگاه از یک نوع لاستیک بسیار فشرده شده ساخته شده که در لبه ی هر دو تیغه یک نیم دایره کنده شده بطوریکه با بسته شدن دریچه٬ این تیغه ها کاملا به هم چسبیده و در وسط یک دایره به قطر کابل چاه پیمایی به وجود می آید. وجود این دایره موجب میشود تا هنگام فوران و بسته شدن این تیغه ها سیم چاه پیمایی قطع نشود.
٤- لوبریکیتور:
این وسیله فضایی را ایجاد می کند تا ابزار چاه پیمایی بدون خروج هر گونه سیّالی به درون چاه وارد شوند. به عبارت دیگر ابتدا وسایل و ابزار چاه پیمایی را در درون لوبریکیتور نگه می دارند سپس لوبریکیتور را بوسیله ی جرثقیل بر روی دستگاه کنترل فشار قرار داده و پس از اتصال وسایل را از درون لوبریکیتور به درون چاه میرانند . طول لوله ی لوبریکیتور معمولا هشت فوت است و در عملیات چاه پیمایی متناسب با نوع عملیات و طول ابزار چاه پیمایی استفاده می گردد.
٥- استافینگ باکس:
این وسیله بر روی لوبریکیتور نصب شده و کابل چاه پیمایی از میان آن گذشته و از طریق قرقره ای جهت کابل را از بالا به سمت پایین تغییر جهت می دهد. پس این وسیله باید مانع از خروج سیال از اطراف کابل چاه پیمایی شود. به همین منظور در درون بدنه ی استافینگ باکس چندین دسته از واشر ها وجود دارند که به طور فشرده دور کابل چاه پیمایی را می گیرند و مانع از خروج سیال می شوند. اما برای کاهش اصطکاک و همچنین خنک کردن کابل چاه پیمایی از روغن استفاده میشود.
٦- هی پولی:
این قرقره با استفاده از یک زنجیر به دستگاه کنترل فشار متصل می شود موجب تغییر جهت سیم از استافینگ باکس به درون کامیون چاه پیمایی می شود. در بین زنجیر اتصال و قرقره یک وسیله ی اندازه گیری وزن بسته می شود تا نیروی کشش وارد بر کابل را اندازه بگیرد . این اندازه گیر است که نیروی کشش وارد بر کابل را در کامیون چاه پیمایی نشان می دهد.
ب- ابزارهای پایه:
ابزارهای پایه شامل ابزارهایی است که در تمام عملیات های چاه پیمایی بسته میشوند و بقیه ی ابزارهای لازم متناسب با عملیات به آنها بسته می شوند.
البته خود کابل چاه پیمایی در اندازه و قطرهای متفاوت به صورت چند رشته وجود دارند. این کابل ها به دو صورت وجود دارند:
• یک رشته در وسط٬ شش رشته در اطراف و سپس نه رشته ی با قطر بیشتر آنها را احاطه نموده است.
• یک رشته در وسط٬ نه رشته در اطراف و سپس نه رشته ی با قطور تر آنها را احاطه نموده است.
کابل های چاه پیمایی در اندازه های مختلف “۱۶/۱۵ ٬ “۴/۱ ٬ “۳۲/۷ ٬ “۱۶/۳ وجود دارند و طول آنها حدود ۲۰۰۰۰-۱۸۰۰۰ فوت است.
سیم چاه پیمایی در اندازه های مختلف همچون “۰۶۶/۰ تا “۱۲۵/۰ وجود دارند.
١-Rope Socket:http://www.petroleumtimes.com/articles/images/articles/upload/wire2.GIF
این وسیله برای اتصال سیم چاه پیمایی به رشته ابزار چاه پیمایی به کار می رود. نوک این وسیله به صورت گرد و تیپرد بوده تا هنگام بالا کشیدن ابزار چاه پیمایی٬ ابزار به لبه ی لوله مغزی و دیگر قسمت ها گیر نکند.
به سه طریق سیم چاه پیمایی به Rope Socket متصل می شود که در شکل زیر آنرا می بینید.

٢- جار یا ضربه زن:
این وسیله برای ضربه زدن و بیرون آوردن ابزارهای کنترل و یا قطع کننده ی جریان مانند شیر ایمنی استفاده می شود. این وسیله دارای انواع مختلف است که دو نوع معروف آن مکانیکال جار و هیدرولیک جار می باشند.
مکانیکال جار از دو قسمت مجزای زنجیر مانند درست شده که هم به بالا و هم پایین می تواند ضربه وارد کند که این ضربه قابل کنترل نیست. نوع هیدرولیک فقط به بالا می تواند ضربه وارد کند در حالی که قدرت این ضربه قابل کنترل است.
در عملیات مانده یابی به جای مکانیکال جار از تیوبولار جار استفاده می شود که نوع دیگری از جار ها است که محوطه ای که قسمت محرک جار در آن حرکت میکند به صورت استوانه بسته است و چند مجرا برای خروج سیال دارد. البته ضربه وارده از این نوع جار آرام تر از مکانیکال جار است که دور قسمت ضربه زن باز است.
٣- استم یا وزنه:
از وزنه برای افزایش وزن و غلبه بر نیروی سیال چاه استفاده می شود تا ابزار چاه پیمایی در درون چاه به سمت پایین حرکت کنند . همچنین این وسیله جهت اعمال ضربه ی موثر استفاده می شود.
٤- ابزارهای نصب و بیرون آوردن:
این ابزار برای نصب کردن و بیرون آوردن اجزای رشته ی لوله مغزی استفاده میشود و دارای فینگرهایی جهت گرفتن گردن فیشینگ ابزار (Fishing Neck) هستند که وسایل درون چاهی را نصب و یا بیرون می آورند. این ابزارها دارای انواع بسیار میباشد.
٥- Knuckle joint:
این اتصال لولایی به ابزار چاه پیمایی قابلیت انعطاف پذیری می دهد. این ابزار از دو بخش عمده تشکیل شده به طوریکه یکی از بخش ها سر ساچمه مانند دارد که در فضای کروی بخش دیگر گردش می کند.
ج- ابزارهای اختصاصی:
ابزارهای اختصاصی شامل ابزار بسیار وسیعی می باشد که بسته به عملیات مورد نظر از ابزار مخصوص استفاده می شود. در این گزارش در مورد تعدادی از این ابزار که استفاده بیشتر دارند توضیح مختصری داده شده است.
١- Gauge Ring/Cutter:
از این وسیله برای بررسی قطر داخلی لوله ی مغزی و برطرف کردن موانع آسفالتین و شنی موجود در درون لوله مغری استفاده می شود. همچنین برای اندازه گیری عمق قابل دسترس یک چاه Gauge Ring را به کابل چاه پیمایی می بندند و در چاه می رانند و این وسیله پس از کندن موانع قابل گذر تا عمق نهایی قابل دسترس پیش می رود. حال از روی اندازه گیر درون کامیون چاه پیمایی می توان عمق را ثبت کرد.
٢- Blind Box:
این وسیله همانند یک وزنه با ضربه تمام موانع درون رشته لوله مغزی کنده و به پایین می برد. همچنین از این وسیله هنگام عملیات مانده یابی برای قطع کردن سیم چاه پیمایی از Rope Socket استفاده می شود.
٣- Spear:
این وسیله یکی از ابزار مانده یابی است که بر روی بدنه ی آن برجستگی های میخ شکل وجود دارد . هنگامی که سیم چاه پیمایی هنگام عملیات بریده شود به صورت حلقه حلقه بر روی ابزار می افتد. حال از spear استفاده می کنند تا در میان این حلقه ها قرار گرفته و سیم چاه پیمایی به برجستگی های روی این وسیله گیر کرده و بالا کشیده می شود.
٤- Sand Bailer:
از این وسیله برای گرفتن نمونه از رسوبات و مواد شنی درون رشته لوله مغزی استفاده می شود. این وسیله یک استوانه ی توخالی است که در ته آن یک دریچه یکطرفه (به طرف داخل)وجود دارد که بوسیله ی فنر پشت آن بسته می شود. هنگامی که این وسیله بر روی موانع با ضربه می نشیند دریچه باز شده و نمونه وارد استوانه ی نمونه گیر شده فنر دریچه را می بندد. حال نمونه را بالا می کشند. در بالای استوانه چند روزنه تعبیه شده تا هنگام ورود نمونه به استوانه سیال درون استوانه ار بالا خارج شود.
٥- قالب اثر بردار:
از این وسیله برای تعیین شکل و اندازه ی سر ابزار ساقط شده در درون چاه استفاده می شود تا ابزار مانده یابی مناسب استفاده شود. در ته این وسیله یک قالب سربی وجود دارد که اگر این وسیله با ضربه بر روی ابزاری بخورد اثر آن روی سرب حک می شود. حال با توجه به اثر حک شده٬ از وسیله ی مانده یابی با اندازه های مناسب استفاده می شود.
٦-خراشنده(Scratcher):
این وسیله برای کندن و از بین بردن پارافین جمع شده در درون لوله ی مغزی استفاده می شود. تیغه های روی بدنه ی این وسیله با حرکت این وسیله به موانع پارافینی گیر کرده و آنها می تراشد.
٧- Kick Over Tool:
این وسیله به منظور نصب و یا بازیافت شیر تزریق مواد ضد خورندگی و شیر فرازآوری در درون Side Pocket Mandrel استفاده می شود.
٨- End Locator:
از این وسیله به منظور یافتن عمق دقیق انتهای لوله ی مغزی استفاده می شود که دارای دو نوع تک اهرم و دو اهرم است. نوع تک اهرم قادر است در هر عملیات تنها یکبار تعیین عمق نماید. ولی نوع دو اهرم چندین بار می تواند تعیین عمق نماید.
٩-نمونه گیر Ruska:
این وسیله از دو قسمت اعظم تشکیل شده است:
• سیلندر یا مخزن نمونه گیری که در دو طرف آن دریچه هایی وجود دارد.
• قسمتی که بر اساس برنامه ی زمان بندی شده دریچه های اطراف سیلندر را می بندد. این دریچه ها یا با استفاده از ساعت کوک شده بسته می شوند و یا بر اساس ضربه ای که به نمونه گیر زده می شود.نمونه گیر ساعتی هنگام رانده شدن روی ساعتی تنظیم می شود و در آن زمان تنظیم شده باید در عمق مورد نظر باشد که عمل کرده و دریچه های بالا و پایین سیلندر را ببندد. اما نمونه گیر ضربه ای وقتی به عمق مورد نظر رانده شد با بالا و پایین کردن آن و ضربه زدن آن دریچه ها بسته می شوند.با بسته شدن دریچه ها سیال درون سیلندر با همان فشار سیال درون چاه محبوس خواهد شد.
اشتراک این دو نوع نمونه گیر Ruska ٬ وجود یک پیستون است که در اثر یک ضربه ی مختصر با کشیدن یک میله دریچه را می بندد. یک مخزن فشرده ی روغن در پشت پیستون وجود دارد و یک سوزن در پشت پرده (دیافراگم) آن مخزن قرار دارد. با برخورد یک ضربه ی کوچک این سوزن پرده ی مخزن فشرده ی روغن را پاره کرده و با خارج شدن روغن ٬ پیستون توسط فنر پشت سر خود عقب کشیده شده و همراه با پیستون ٬ میله ای که به دریچه ها متصل است عقب کشیده می شود و نهایتا دریچه ها بسته می شوند.
اما این ضربه کوچکی که به سوزن زده می شود به دو طریق امکان پذیر است:
 ضربه با ساعت که ساعت را روی زمان خاصی (مثلا ٩٠ دقیقه) تنظیم می کنیم. وقتی ساعت را کوک می کنیم اهرمی که جلویش وجود دارد به عقب کشیده می شود و متناسب با گذشت زمان کم کم به جلو حرکت می کند. در جلوی این اهرم یک آهن ربا وجود دارد که با فشار اهرم کم کم به سمت جلو حرکت می کند تا به فاصله ای برسد که آهن ربای مقابل خود را جذب کند. با جذب شدن آهن ربای دوم توسط آهن ربای اول٬ نگهدارنده های دور یک ضربه زن آزاد شده و فنر پشت آن ٬ آن را به سمت جلو پرتاب می کند که به سوزن پشت مخزن روغن خورده و به آن ضربه می زند. البته این واکنش ها تا وقتی که ساعت به زمان تنظیم شده ی خود نرسد انجام نمی شود.
 ضربه با بالا و پایین کردن نمونه گیر: در درون درپوش نمونه گیر یک آونگ آزاد وجود دارد که با بالا و پایین کردن نمونه گیر ضربه می زند. این ضربه مستقیما به سوزن منتقل می شود. البته این بالا و پایین کردن باید در عمق مورد نظر انجام شود.
همانطور که گفته شد نمونه ی گرفته شده توسط نمونه گیر Ruska با همان فشار سیال درون چاه در درون سیلندر وجود دارد پس هنگام باز کردن آن توسط تجهیزات آزمایشگاهی می توان فشار سیال درون چاه را بدست آورد. همچنین برای اندازه گیری دما یک دماسنج درون نمونه گیر تعبیه شده که هنگامی که به بالاترین دمای اندازه گرفته شده رسید دیگر از آن پایین نمی آید. پس دما را هم می توان از روی این دماسنج بدست آورد. البته هنگام کار با نمونه گیر که از چاه بیرون آمده باید مواظب بود که ضربه ی شدید به آن نخورد زیرا جیوه دماسنج درون آن با ضربه به پایین حرکت کرده و دمای مورد نظر از دست خواهد رفت.
د- ابزارهای اندازه گیری:
منظور از ابزارهای اندازه گیری وسیله هایی است که برای اندازه گیری فشار و دمای سیال درون چاه به کابل چاه پیمایی متصل می شوند.
١- امرادا:
دو نوع امرادا وجود دارد: امرادای فشار که فشار را به صورت یک نمودار پله ای روی چارت مخصوص ترسیم می کند و با دماسنج تعبیه شده در نوک آن می توان دما را ثبت کرد. اما امرادای دما که تنها دما را به صورت یک نمودار پله ای روی چارت مخصوص ترسیم می کند. ساختار درونی هر دو نوع امرادا به یک صورت است.
 در امرادای فشار سیال از طریق سوراخی که در نوک امرادا وجود دارد وارد قسمت جلوی امرادا که Oil Trap نام دارد شده و فنر Bellows را فشرده می کند.این فشردگی به قسمت فنر مانندی که Pressure Coil نام دارد منتقل شده و به صورت حرکت دورانی در می آید. به بیان دیگر با افزایش فشار ٬ حرکت خطی Bellows به حرکت چرخشی در می آید که این حرکت چرخشی به قسمت سوزن گیر که Stylus Shaft منتقل شده و این Shaft سوزن را می چرخاند.از طرف دیگر ساعت کوک شده ی امرادا هنگامی که کار می کند یک صفحه را می چرخاند که این صفحه به Lead Screw.Nut متصل است که حرکت دورانی ساعت را به حرکت خطی تبدیل می کند. سر دیگر Lead Screw.Nut که حرکت خطی دارد به نگهدارنده ی چارت (Chart Holder) متصل است پس آنرا هل می دهد.
 امرادای دما دارای یک مخرن در نوک خود می باشد که پر از گاز است.وقتی امرادا در چاه رانده می شود دما ی بالای سیال چاه موجب انبساط گاز مذکور شده و یک پیستون را که به Bellows متصل است فشار می دهد. بقیه ی مکانیزم رسم چارت همانند امرادای فشار است.
با حرکت Chart Holder سوزن در حالی که حرکت چرخشی متناسب با فشار دارد روی چارت خطوطی را حک می کند که این خطوط تعیین کننده ی فشار سیال چاه خواهند بود.
٢- Memory Gauge:
این وسیله که برای اندازه گیری فشار و دمای مخزن به کار می رود هم جدیدتر و هم دقیق تر از امرادا بوده و با اتصال آن به کامپیوتر داده ها را می توان مستقیما خواند یعنی نیاز به چارت خوانی ندارد.
برای راندن این وسیله ابتدا وسیله را به کامپیوتر متصل کرده و با استفاده از نرم افزار خود دستگاه بر روی آن برنامه ریزی می کنیم. با این نرم افزار می توان تعداد اندازه گیری ها را بر اساس زمان کنترل کرد. مثلا هر چند ثانیه داده ها را ثبت کند. در قسمت انتهایی این وسیله یک باتری بسته شده که برق دستگاه را تامین می کند.
پس از برنامه ریزی دستگاه ساعت آنرا به وقت محلی تنظیم کرده و آنرا به درون چاه می رانیم. همزمان با راندن Memory Gauge ما عمق این وسیله را بر اساس زمان یادداشت می کنیم. پس از اتمام اندازه گیری و انتقال داده ها به کامپیوتر ما عمق را بر اساس زمان در کنار اطلاعات دستگاه می نویسیم تا بدانیم در چه عمقی چه فشاری داشته ایم.
نمونه ی داده های آن در زیر نشان داده شده است.


# Client :IDSC
# Field :Gharb
# Well :NIS-7
# Zone :Asmari
# Operator :
# Job No 01
# Serial Number : 7648 Calibration Date : 04/10/19
Date Time Pressure Temperature
psig degF
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/42.gif38 27.69 96.2
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/42.gif43 49.63 96.3
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/42.gif48 71.46 96.3
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/42.gif53 95.17 96.3
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/42.gif58 121.25 96.4
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif03 147.00 96.4
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif08 172.55 96.5
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif13 197.91 96.5
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif18 223.17 96.6
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif23 249.19 96.7
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif28 291.19 96.8
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif33 344.39 96.9
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif38 397.27 97.0
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif43 448.73 97.1
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif48 499.91 97.2
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif53 551.41 97.4
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/43.gif58 594.23 97.5
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/44.gif03 636.52 97.7
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/44.gif08 680.58 97.9
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/44.gif13 725.34 98.0
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/44.gif18 796.50 98.2
06/10/10 11http://ir.asrejavan.tk/Yahoo_smilies/44.gif23 912.46 98.5
٢) تکمیل و تعمیر چاه:
الف- انواع رشته تکمیلی:
معمولا رشته لوله های مغزی به سه طریق تکمیل می شوند:
• Kick Off Wells:
چاه هایی هستند که رشته لوله مغزی تنها با استفاده از نگهدارنده لوله مغزی نگاهداشته شده اند و سر دیگر آن آزاد است. شیرهای فرازآوری در این چاه ها برای تزریق گاز به درون سیال آنالوس استفاده می شوند و سیال می تواند از طریق آنالوس تولید می شود.
• Urban Wells یا چاه های حومه شهری:
در چاه های حومه شهری دو سر رشته لوله ی مغزی محکم نگاهداشته می شوند. به این ترتیب که از بالا با نگهدارنده ی لوله مغزی و از پایین با استفاده از توپک و یا همان Packer به درون لوله ی جداری می چسبد.
• Gas Wells یا چاه های گازی:
در چاه های گازی طرز تکمیل چاه بسیار شبیه تکمیل چاه های حومه شهری است و تنها تفاوت این دو با هم این است که چاه های گازی دارای رشته ی تکمیلی بلندتر می باشد. همچنین در چاه های گازی وسیله های بیشتری به کار می روند.
یک نمونه تکمیل چاه را به صورت نسبتا کامل در شکل می بینید.

http://www.petroleumtimes.com/articles/images/articles/upload/wire3.GIF


ب- اجزای رشته تکمیلی ٬ نحوه نصب و هدف از آن:
١-نگهدارنده لوله مغزی (Tubing Hanger):
نگهدارنده ی لوله ی مغزی وظیفه ی نگهداشتن تمامی رشته لوله ی مغزی را بر عهده دارد. این وسیله در درون ماسوره سر لوله ی مغزی می نشیند و واشرهای آن عمل نشت بندی را انجام می دهند. پیچ های تعبیه شده روی اسپول ماسوره(Tie Down Screw) بر روی نگهدارنده ی لوله مغزی سفت می شوند که این پیچ ها با نیروی زیادی نگهدارنده را به سمت پایین فشار می دهند. این عمل هم موجب آب بندی دور نگهدارنده شده و هم از پرتاب شدن لوله های مغزی به سمت بالا در اثر فشار چاه جلوگیری می کند.
این وسیله از سه قسمت گردن٬ بدنه و دم تشکیل شده که در قسمت بدنه یک مجرا برای عبور لوله ی روغن شیر ایمنی تعبیه شده است.
٢- Fluted Adaptor:
این وسیله معمولا در قسمت های بالایی لوله ی مغزی قرار دارد و بر روی بدنه ی آن شیار هایی تعبیه شده تا لوله ی روغن شیر ایمنی (Control Line) از میان آن عبور کرده و با تسمه هایی به آن بسته شود. این عمل باعث می شود که این لوله در چاه ول نباشد و محکم باشد.
٣-Flow Coupling:
در طول رشته لوله مغزی ممکن است قطر لوله ها تغییر کند. مثلا در شیر ایمنی درون چاهی و یا پس از پستانک نارونده این تغییر قطر موجب می شود تا قبل و بعد از orifice موجود (جایی که قطر کمتر دارد) جریان به صورت آشفته (Turbulent) در بیاید که این موجب سایش و خوردگی لوله ی مغزی می شود. به همین دلیل قبل و بعد از این orificeها را یک لوله شبیه خود لوله مغزی اما با قطر بیشتر می گذارند تا اثر خوردگی ناشی از جریان آشفته را خنثی کرده و جریان پس از گذشتن از این لوله ها به جریان آرام تبدیل شود. به این لوله طوقه آرامبخش (Flow Coupling) می گویند.
طول این لوله بستگی به جهت جریان دارد و قسمتی را که جریان قبل از Orifice به آن می رسد کوتاهتر از قسمت بعد از Orifice در نظر می گیرند. زیرا اثر آشفتگی در بعد از Orifice بیشتر است.
٤- شیر ایمنی درون چاهی:
شیرهای ایمنی دزون چاهی معمولا در عمق بین ١٠٠ تا ٣٠٠ فوت در درون لوله ی مغزی در جایگاه نصب شیر ایمنی که به Landing Nipple موسوم است نصب می شود. برای نصب شیر ایمنی را به Running Tool بسته و در چاه می رانند.تا در درون جایگاهش بنشیند. حال با ضربه زدن به این شیر زائده هایی از آن بیرون آمده و در درون جایگاه کیپ می شوند تا مانع از حرکت شیر ایمنی به سمت بالا شوند.واشرهای دور بدنه هم از خروج روغن از محوطه ی دور روزنه ی شیر ایمنی جلوگیری می کنند.این شیرها در معمولا در دو دسته از چاه ها استفاده می شوند:
• چاه هایی که در نزدیکی اماکن مسکونی و نقاط مهم مانند فرودگاه ها قرار دارند که در صورت از بین رفتن تجهیزات سر چاهی در اثر بمباران و یا هر گونه دلیل دیگر چاه باید بسته شود.
• چاه های گازی که فشار بالایی دارند و حتما باید برای ایمنی از این نوع شیرها در آنها استفاده کرد.
قسمت های اصلی شیر ایمنی درون چاهی شامل بدنه٬ پیستون٬ فنر دور پیستون٬ فلپر٬ فنر فلپر٬ متعادل کننده٬ واشر و مجرای روغن است. وقتی شیر ایمنی در درون جایگاه خود که همان Landing Nipple است٬ نشانده شد مجرای روی بدنه ی شیر در مقابل مجرای Landing Nipple که به لوله روغن شیر ایمنی متصل است قرار می گیرد. شیر ایمنی درون چاهی هنگام رانده شدن بسته می باشد و برای باز کردن آن باید از طریق لوله متصل به Landing Nipple روغن پمپ شود. روغن از طریق لوله ی روغن وارد Landing Nipple شده و از طریق مجرای روی بدنه ی شیر ایمنی وارد محوطه ی دور پیستون شده و آنرا به سمت فلپر حرکت می دهد. در اثر این حرکت فنر دور پیستون فشرده می شود. پیستون با فشار دادن فلپر آنرا باز می کند. اگر در این حالت فشار روغن درون لوله ی روغن ترخیص شود فنر دور پیستون آن را به عقب برگردانده و فنر فلپر٬ فلپر را به محل اولیه باز می گرداند و دریچه بسته می شود. بنابراین هر اتفاقی که موجب ترخیص فشار روغن درون لوله که تا سطح ادامه دارد شود شیر ایمنی درون چاهی چاه را خواهد بست.
انواع شیرهای ایمنی درون چاهی از شرکت های OTIS٬ CAMCO٬ BAKER در ایران مورد استفاده قرار می گیرند. ساختار این شیرهای ایمنی در شرکت های مختلف یکسان است و تفاوت تنها در نوع قفل و چگونگی کیپ شدن فلپر در جایگاه خود است. مثلا قفل های OTIS و CAMCO یکی هستند ولی قفل BAKER متفاوت است. بسته شدن فلپر در BAKER و CAMCO روی یک واشر به نام SOFT SEALاست در حالی که در OTIS تقریبا به صورت فلز به فلز است.
شیرهای ایمنی درون چاهی نام گذاری خاصی دارند به این ترتیب که ابتدا نام جایگاه (LANDING NIPPLE) و سپس نوع قفل (LOCK) و در آخر نوع شیر ایمنی (SAFETY VALVE) آورده می شود.
٥- Traveling joint or Expansion joint:
رشته لوله ی مغزی در چاه های گازی و حومه شهری از دو طرف ست می شود. از بالا با نگهدارنده ی لوله ی مغزی و از پایین با استفاده از توپک(Packer). بنابراین در اثر افزایش یا کاهش حرارت و یا دلایل دیگر طول رشته تغییر خواهد کرد. این تغییر طول باید در جایی خنثی شود در غیر این صورت رشته لوله خم خواهد شد. به همین دلیل در رشته لوله مغزی از Expansion Joint استفاده می کنند تا تغییرات طول را در خود خنثی کند. ساختمان و مکانیزم این وسیله بسیار شبیه عملکرد کمک فنر موتورسیکلت می باشد. به این صورت که دو استوانه که یکی در درون دیگری قرار دارد و فضای خالی هم برای فشرده شدن و هم از هم باز شدن را دارد. به مقدار طولی که این وسیله می تواند باز یا بسته شود Stroke آن گفته می شود.
٦- جایگاه جانبی شیر تزریق یا Side Pocket Mandrel:
در چاه هایی که فرازآوری چاه نیاز به تزریق دارد و یا تزریق مواد شیمیایی جهت جلوگیری از خوردگی ضرورت دارد از شیرهای ویژه ای استفاده می شود که این شیرها باید در درون رشته لوله ی مغری نگه داشته شوند. این عمل را جایگاه جانبی شیر تزریق انجام می دهد. این نمونه شیرها با استفاده از کابل چاه پیمایی با ابزاری به نام Kick Over Tool به همراه Running Tool به درون جایگاه هدایت شده و نصب می شوند.
٧- شیر فراز آوری(Gas Lift Valve) و تزریق گاز(Injection Valve):
در چاه هایی که مخزن قدرت بالا آوردن سیال خود را تا سر چاه ندارند هد چاه باید سبک شود تا فشار روی مخزن کاهش یافته و چاه دوباره فعال شود یعنی راحت تر بتواند تولید کند. سبک شدن هد چاه را با تزریق گاز از طریق شیر فرازآوری و یا(Gas Lift Valve) انجام می دهند.یعنی گاز به درون لوله مغزی پمپ شده و از طریق شیر فرازآوری به آنالوس وارد شده و به درون سیال راه یافته و در آن حل می شود که این موجب سبکی سیال و کاهش فشار روی مخزن می گردد.
زمانی که سیال تولیدی مخزن خورنده باشد باید لوله مغزی را با مواد ضد خورندگی آغشته کرد که جریان چرخشی این سیالات با استفاده از شیر تزریق امکان پذیر است.
بر روی جایگاه شیر فرازآوری و بدنه ی شیرها چند روزنه وجود دارد که بر هم منطبق هستند و ارتباط بین شیرها و آنالوس از طریق همین روزنه ها امکان پذیر است.
٨- Sliding Side Door or Sliding Sleeve:
هر گاه بخواهند درون لوله مغزی را به فضای حلقوی آنالوس (Annulus) ارتباط دهند تا سیالات باز دارنده از خوردگی وارد لوله مغزی شود و یا هر گونه ارتباط دیگر٬ از دریچه ی کشویی و یا SSD استفاده می کنند. ساختمان این وسیله متشکل از دو استوانه است که یکی از استوانه ها در درون استوانه ی دیگر قرار دارد که به لوله مغری متصل می شود. بر روی هر دو استوانه سوراخ های منظم یک شکل وجود دارد. هر گاه بخواهند ارتباط لوله مغزی را با آنالوس برقرار کنند با استفاده از یک Shifting Tool استوانه ی درونی را به سمت بالا یا پایین طوری حرکت میدهند (با ضربه زدن) که سوراخ های هر دو استوانه در مقابل هم قرار بگیرند و ارتباط جریانی برقرار شود. البته این باز کردن مراحلی دارد که برای جلوگیری از خوردگی و صدمه دیدن دریچه ی کشویی باید رعایت کرد. به بیان دیگر ابتدا باید دریچه ها را بسیار کم باز کرد تا فشار دو طرف دریچه ی کشویی برابر شود. سپس آنرا نیمه باز و در آخر آنرا کاملا باز می کنیم.
١٠ و ٩- Anchor Tubing Seal و Packer (توپک):
توپک یکی از اجزای انتهایی رشته لوله ی مغزی است که وظایف مهمی بر عهده دارد از جمله:
 نگهداشتن لوله ی مغزی در پایین چاه.
 قطع ارتباط بین سیال تولیدی با آنالوس در چاه های گازی که خورنده هستند٬ تا لوله ی جداری صدمه نبیند.
 جداسازی لایه های قابل تولید در چاه هایی با تکمیل چند گانه.
توپک ها بر دو نوع هستند:
 Permanent Packer یا توپک های دائمی.
 Retrievable Packer یا توپک های قابل بازیافت.
توپک دارای دو دست سیلیپس است که جهت دندانه هایشان مخالف یکدیگر است تا وقتی توپک نصب شد از حرکت آن هم به سمت پایین و هم به سمت بالا جلوگیری کنند. این سیلیپس ها هنگام راندن با یک سری Shear Pin نگاهداشته شده اند. بین این دو سری سیلیپس هم قسمتی لاستیکی فشرده وجود دارد که با اعمال فشار به این قسمت٬ باد می کند (Packing Part ). به عبارت دیگر از طول این قسمت کاسته شده و بر قطرش افزوده می شود.
Anchor Tubing Seal تنها قسمتی از لوله ی مغزی است که به صورت چپ گرد است و یا به اصطلاح چپ Thread است. البته رزوه های چپ گرد آن روی میانه ی بدنه قرار دارند نه روی قسمت انتهایی آن. تعدادی حلقه ی لاستیک های کیپ کننده هم در وسط بدنه بعد از رزوه ها قرار دارند تا پس از قرار گرفتن در درون توپک عمل نشت بندی را انجام دهند.



http://www.petroleumtimes.com/articles/images/articles/upload/wire4.GIF

پس از بستن کفشک قاطری و پستانک نارونده که با یک پلاگ مسدود شده و یک یا دو شاخه لوله مغزی و یک Pup joint به هم و راندن آنها نوبت به راندن توپک می رسد. هنگام راندن توپک به درون چاه Anchor Tubing Seal را به صورت چپگرد به توپک متصل و با آچار حفاری سفت می کنند و روی آنها بقیه ی لوله های مغزی بسته می شوند. وقتی که توپک به عمق مورد نظر رسید سیالی را با فشار به درون لوله های مغزی پمپ می کنند که این سیال با عبور از درون توپک موجب بریده شدن Shear Pin های آن شده و Slips ها آزاد شده و به درون لوله ی جداری می چسبند. با چسبیدن سیلیپس ها به درون لوله جداری و گذاشتن مقداری وزن روی توپک٬ قسمت لاستیکی افزایش قطر داده و محکم به درون لوله ی جداری کیپ می شود و آن را می بندد.
البته طریقه ی ست کردن توپک مختلف بوده و گاهی اوقات با انداختن یک گلوله فلزی به درون لوله مغزی و پمپ سیال به دنبال آن Shear Pin ها با نشستن گلوله درون توپک بریده می شود.
حال اگر بخواهند زمانی لوله های مغزی را بیرون بیاورند (برای تعمیر و یا هر ذلیلی) ابتدا یک پلاگ را درون پستانک نارونده قرار داده و سپس رشته لوله ی مغزی را به سمت راست می چرخانند و تنها جایی که چپ گرد است باز می شود که همان Anchor Tubing Seal است. حال لوله ها را خارج می کنند بدون آنکه فشار چاه اثری داشته باشد.
اما اگر بخواهند خود توپک را هم خارج کنند با ید ابتدا چاه را ایمن کنند. حال اگر توپک از نوع بازیافت شدنی باشد آنرا با Pulling Tool خارج می کنند ولی اگر از نوع دائمی باشد آنرا با استفاده از Packer Picker Milling Tool آسیاب کرده و بیرون می آورند.
١١- Casing pup joint :
لوله هایی هستند که دقیقا شبیه لوله ی مغزی هستند ولی از نظر طولی کوتاه ترند و برای دقیق کردن طول رشته ی لوله مغزی استفاده می شوند.
١٢-Mill Out Extension:
یک لوله با قطر زیاد است که در زیر توپک های دایم بسته می شود تا هنگامی که می خواهند توپک را آسیاب کنند (Milling) جای دیگری آسیاب نشود. هنگام آسیاب کردن توپک٬ آسیاب کننده باید کاملا وارد توپک شود که در نتیجه نوک آن وارد Mill Out Extension شده و چون قطر این قسمت زیاد است پس آسیاب نشده و صدمه نمی بیند در حالی که اگر قطرش کم بود صدمه می دید و یا آسیاب شده و به ته چاه سقوط می کرد.
١٣- پستانک نارونده یا No Go Nipple:
از این قسمت رشته لوله ی مغزی برای گذاشتن پلاگ استفاده می شود. دلایل گذاشتن پلاگ بسیار زیاد است که اصلی ترین آن قطع کردن ارتباط سیال چاه با درون لوله مغزی است. حال این قطع ارتباط به ما اجازه ی تعمیر و تست قطعات را می دهد.
قطر درونی این وسیله کمتر از قطر لوله های مغزی بوده که جایگاه مطمئنی را برای نشستن پلاگ فراهم می کند. ممکن است تعداد متعددی از این وسیله در رشته لوله ی مغزی به کار رود ولی رعایت تناسب قطرها از بالا به پایین لازم است.
١٤- کفشک قاطری یا Mule Shoe:
پایین ترین قسمت رشته لوله ی مغزی را کفشک قاطری تشکیل می دهد. این وسیله طوری طراحی شده است که راندن رشته لوله ی مغزی به درون چاه را آسان می کند. یعنی با داشتن حالت خاصی در نوک خود٬ این وسیله در کمتر جایی در چاه گیر می کند. همچنین حالت تیپری نوک این وسیله موجب می شود تا ابزار چاه پیمایی به آن گیر نکند.
در شکل زیر چند نوع کفشک قاطری نشان داده شده است.
١٥-پلاگ ها یا Plugs:
پلاگ ها برای قطع کردن ارتباط بین مخزن با درون لوله مغزی به کار می روند و عموما در درون پستانک نارونده گذاشته می شوند. اگر در شرایطی پستانک نارونده در دسترس نبود و یا پلاگ را نگه نداشت از هر قسمت بالاتری که قابلیت نگه داشتن پلاگ را داشته باشد استفاده می شود.
این پلاگ ها توسط Running Tool (که به وسیله ی پین متصل شده است) به داخل پستانک نارونده نشانده شده و در آنجا با ضربه زدن پین ها بریده شده و لقمه های (Fingers, Locks) پلاگ بیرون آمده و به درون پستانک نارونده کیپ می شوند. برای بیرون آوردن پلاگ باید ابتدا فشار بالای پلاگ که در اثر عملیات تعمیر ترخیص شده با فشار پایین آن که همان فشار چاه است یکسان شود. در غیر این صورت یا پلاگ در نمی آید و یا اگر در آمد به سمت بالا پرتاب می شود. به منظور تعادل فشار یک میله ی تعادل فشار (Prong) در درون پلاگ قرار داده شده که با کشیدن این میله سیال از روزنه های پایین پلاگ (که به وسیله ی میله تعادل فشار بسته بودند) عبور کرده و وارد رشته لوله مغزی می شود. در نهایت تعادل فشار پس از مدتی بر قرار خواهد شد. حال Pulling Tool قسمت انتهایی پلاگ (Fishing Neck) را گرفته و می کشد. در اثر این کشیدن گردن پلاگ کمی بیرون آمده که این عمل موجب می شود تا لقمه های پلاگ به سمت داخل رفته و پلاگ آزاد شود.حال آنرا بیرون می آورند.
بخش های تعادل فشار در پلاگ به دو صورت هیدرولیکی (Prong) و مکانیکی یا شیردار (Sliding Side Valve) است. برای برقراری تعادل فشار در نوع مکانیکی ما باید شیر آنرا که Sliding Side Valve است باز کنیم. به همین دلیل یک وسیله به نام Shifting Tool به پایین Pulling Tool بسته می شود که Shifting Tool شیر تعادل را باز می کند و Pulling Tool پس از تعادل فشار پلاگ را بیرون می کشد.

http://www.petroleumtimes.com/articles/images/articles/upload/wire5.GIF

١٦-جایگزین ها یا Dummy:
جایگزین ها وسیله هایی هستند که از نشینمنگاه های حساس درون رشته ی لوله مغزی محافظت می کنند. جایگزین ها دقیقا به شکل وسیله ای که می خواهند جایگزین آن شوند ساخته می شوند با این تفاوت که درون آنها هیچ ساختمان خاصی وجود ندارد. هنگام بیرون آوردن وسیله ی نصب شده از درون نشینمنگاه٬ جایگزین آن به جای آن در درون نشینمنگاه نصب می شود تا از خورده شدن و یا خراب شدن آن جلوگیری کنند. نمونه های جایگزین برای شیرهای ایمنی درون چاهی٬ پلاگ ها ٬ شیر تزریق و شیر فرازآوری وجود دارند.

[Sara12]

عرضه , تقاضا و قیمت دکل های حفاری دریایی در نقاط مختلف دنیا



در این مقاله سعی شده است اطلاعات دقیقی از تعداد دکلهای حفاری دریایی موجود در مناطق مختلف دنیا و فعالیت های آنها و همچنین پیش بینی عرضه و تقاضا برای دکلهای دریایی و میانگین قیمتهای روزانه ارایه گردد.

در پایان هم جدولی از ۱۰ پیمانکار برتر دکلهای حفاری ( کمیتی ) تا تاریخ ۱۰ ژانویه ۲۰۰۷ ارایه گردیده است.
خاورمیانه :
از ۹۰ دکل متحرک این منطقه ۸۶ دکل دارای قرارداد میباشند ( ۹۶% ) که ۲ دکل از این تعداد semisubmersible بوده و باقی jack up میباشند که شرکت Aramco عربستان با ۱۸ دکل و Adma-Opco با ۱۲ دکل و RasGas با ۹ دکل بیشترین تصدی دکلها را در این منطقه را دارا میباشند.
همانند بقیه دنیا این منطقه نیز از افزایش قیمتها متاثر شده است ولی همچنان نرخ پایینی نسبت به بقیه دنیا دارد ( حدود ۴۰۰۰۰ تا ۶۰۰۰۰ دلار و حداکثر ۲۰۰۰۰۰ دلار در روز ) یک دلیل بر این موضوع را میتوان قدیمی بودن قراردادهای موجود ( ۲ تا ۳ سال قبل ) عنوان کرد.
افزایش تقاضای آینده در این منطقه بیشتر از ناحیه قطر , عربستان و امارات خواهد بود.
دریای خزر :
تنها نیمی از ۱۴ دکل این منطقه قرارداد دارند( ۶ دکل jack up و ۷ دکل semisubmersible و ۱ کشتی حفاری ) که ۷ دکل از این تعداد در مناطق سردسیر و ۶ دکل در آذربایجان و یک کشتی در روسیه مستقر میباشند که با شرکتهای
AIOC , BP , Dragon Oil , LukOil , ExxonMobil , Petronas Carigali قرارداد داشته و مشغول فعالیتند و دکل semisubmersible ایران البرز در دست ساخت میباشد که طبق پیش بینی تا فوریه ( بهمن ماه ۱۳۸۵ ) با شرکت نفت خزر باید قرارداد میبسته است .
آسیا و اقیانوس آرام:
در این منطقه ۱۰۱ دکل حضور دارند که ۹۶ دکل از این مجموعه ( ۹۵%) قرارداد داشته و مشغول فعالیت میباشند. بازار آسیای جنوب شرقی آسیا بیش از سایر نقاط دارای نوسان و بالا و پاببن است و گاهی دارای کمبود و گاهی اضافه دکل است , در بدترین حالت پیمانکارانی که بدنبال دکل Jack Up میباشند در طول امسال با کمبود ۷ دکل مواجه میشوند که این تعداد در مورد دکل Semisub حداکثر ۵ دکل است ولی در مورد کشتی های حفاری این مصداق به کلی متفاوت است به گونه ای که پیش بینی میشود حداکثر ۲ یا ۳ دکل از ۵ دکل موجود در این منطقه در طول سال جاری مشغول کار شوند.در منطقه استرالیا و نیوزیلند هم پیشبینی کمبود حداکثر ۱ یا ۲ دکل صورت گرفته است که این هم در مورد دکلهای Jack Up خواهد بود.
خلیج مکزیک:
در اواسط ژانویه ۲۰۰۷ از ۱۳۹ دکل موجود در این خلیج ۱۱۹دکل قرارداد داشته و مشغول فعالیت میبوده اند (۸۶%) . مجموعه نامبرده ۷۶ دکل Jack Up ,30 دکل Semisubmersible ,7 دکل Submersible و شش کشتی حفاری را شامل میشود که بیشتر آنها در آبهای کم عمق مشغول حفاری میباشند.
در این منطقه عرضه وتقاضای دکل برای اعماق کم تقریبا با هم برابرند ولی برای مناطق عمیق تقاضا ( به خصوص برای دکل Semisubmersible و کشتی حفاری ) خیلی بیشتر از عرضه موجود و فعلی میباشد. کشتی های حفاری که قادرند تا عمق ۱۰۰۰۰ فوتی ( ۳۰۴۸ متری ) را حفاری کنند سنگین ترین و بزرگترین قراردادها را منعقد میسازند . به عنوان مثال
Transocean Discover Enterprise هنگام شروع بکار برای شرکت BP -۵۲۰۰۰۰ دلار در روز دریافت خواهد کرد.
آمریکای جنوبی و مرکزی :
در این منطقه نیز تقاضا همچنان در حال پیشی گرفتن بر عرضه است و نرخها نیز همچنان در حال افزایش , به گونه ای که هر ۷ کشتی حفاری موجود در این منطقه که برای برزیل کار میکنند تا پایان ۲۰۰۷ قرارداد داشته و تقاضا برای آینده نیز برای آنها وجود دارد ولی نه با قیمت کنونی , به گونه ای که Transocean Deepwater Discovery که بالاترین رقم برای امسال ( ۳۰۰۰۰۰ دلار ) را دریافت میکند برای سال بعد ۴۷۵۰۰۰ دلار از شرکت Devon Energy برزیل دریافت خواهد کرد.
Semisubmersible ها هم در این منطقه همانند دو سال گذشته همگی قرارداد داشته و مشغول فعالیتند ( به استثنای یک دکل ) . میانگین نرخ روزانه ۲۸ دکل Semisubmersible در این منطقه ۳۳۶۰۰۰ دلار و بالاترین آنها ۴۵۰۰۰۰ دلار است.
حدود ۹۱% از دکلهای Jack Up موجود در ابن منطفه قرارداد داشته و با میانگین نرخ روزانه ۱۶۵۶۵۱ دلار مشغول فعالیت میباشند ( ۴۲ دکل از ۴۶ دکل ) .

اروپای شمالغرب :
در اواسط ژانویه ۲۰۰۷ همه ۷۶ دکل موجود در شمال غرب اروپا قرارداد داشته و مشغول فعالیت بوده اند . و پیش بینی ها بر این است که با تامین ۴ دکل Semisubmersible و یا Jack up تا پایان سال ۲۰۰۷ این منطقع در عرضه و تقاضا متعادل شود.
در طول سال گذشته بازار دکل اروپای شمال غرب , بازار بسیار قوی و محکمی نشان داده است . هر چند که در آینده مشکلات زیادی مثل کم شدن اکتشاف و تولید در این منطقه ( بدلیل کاهش تولید و افزایش مالیاتها و فرسودگی ساختار های زیر بنایی کشوری مثل انگلستان ) و یا شرایط سخت کاری ( مثل استانداردهای بالای کاری و هزینه های آزمایشگاهی فوق العاده بالا و محدودیت های جغرافیایی بخصوص برای کشوری مثل نروژ و دریای برنت ) پیش روی این بازار خواهد بود ولی با این حال چون تعریف پروژه ها در این منطقه بیش از دکل های موجود است ما همچنان شاهد پیشی گرفتن تقاضا بر عرضه خواهیم بود که باعث خواهد شد شرکتی مثل Statoil به دنبال انعقاد ۴ یا ۵ قرارداد ۴ تا ۵ ساله با دکل های بزرگ باشد.
مدیترانه و دریای سیاه:
از ۲۴ دکل این منطقه ۲۳ دکل قرارداد دارند ( ۹۶% ) که مصر با ۱۱ دکل در این منطقه پیشتاز است و باقی کشور های این منطقه در پی افزایش فعالیتهتی خود میباشند مثلا انتطار میرود ایتالیا تعداد دکلهای خود را به ۵ افزایش دهد و ترکیه میزبان ۲ دکل شود و تونس و لیبی نیز در پی افزایش فعالیتهای دریایی خود میباشند ( هر چند که این انتظار ممکن است امسال نیز برآورده نشود ) .با فعایتهای لرزه ای انجام گرفته به نظر میرسد که در آینده نه چندان دور لبنان هم به مجموعه کشورهای این منطقه اضافه شود.
افریقای غربی:
به معنای واقعی کلمه از ۱۰۰ % پتانسل دکلی موجود در این منطقه استفاده میشود و این نرخ فعالیت تا پایان سال برقرار است. همینک نرخ عرضه و تقاضا برابر است ولیکن در پایان سال تقاضا اندکی بیش از غرضه خواهد شد.
بیش از۶۰% دکل های موجود در این منطقه قراردادهای دراز مدت ( تا ۲۰۰۸ یا حتی تا ۲۰۱۰ ) بسته اند ( بیشتر اکتشافی و در آبهای عمیق ) .
افزایش نرخ های روزانه این منطقه را هم تحت تاثیر قرار داده به گونه ای که دکل Jack up ۹۱ متری سال گذشته ۱۲۳۶۶۷ دلار در روز دریافت میکرده ولی امسال ۱۶۵۵۰۰ دلار دریافت میکند و دکل semisub برای عمق ۱۵۲۴ متری از ۲۵۰۰۰۰ دلار در روز در سال گذشته به ۴۳۰۰۰۰ دلار در روز و کشتی های حفاری( مثل Saipem 10000 (از ۲۸۵۰۰۰ به ۴۹۰۰۰۰دلار افزایش یافته است.

[Sara12]

چاه پیمایی و تاریخچه آن


مقدمه
اولین نمودار الکتریکی در سال ۱۳۰۶ ( ۱۹۲۷ ) در یکی از چاه های میدان نفتی pechelbronn در Alsace از استان های شمال غربی فرانسه ثبت شد و تنها شامل یک نمودار مقاومت مخصوص الکتریکی بود و برای ثبت آن از متد station استفاده گردید . با این روش، دستگاه اندازه گیری که سئند نامیده میشود،در مقابل لایه های مورد نظر در چاه توقف میکرد و مقاومت اندازه گیری شده نیز با دست رسم میشد.بعد از آن سال در سال ۱۳۰۸(۱۹۲۹) اولین نمودارهای مقاومت مخصوص برای مقاصد اقتصادی در ونزوئلا،ایالت متحده امریکا و روسیه مورد اتفاده قرار گرفت . سودمندی این نمودار در تطابق لایه ها وتشخیص لایه های ئیدروکربن دار در صنعت نفت مورد توجه قرار گرفت.
در سال ۱۳۱۰(۱۹۳۱) نمودار پتانسیل خودزاد(SP) نیز به نمودار مقاومت مخصوص افزوده شد و در همان سال برادران پمومبرژه (مارسل و کنراد) روش ثبت مداوم را تکمیل و اولین بات قلمی را نیز توسعه دادند.بعد از سال ۱۳۲۸(۱۹۴۹) نمودار نوترون به صورت یک تعیین کننده تخلخل مورد توجه واقع گردید و در سال ۱۳۴۱(۱۹۶۲) نمودار SNP و در سال ۱۳۴۹(۱۹۷۰) دستگاه نوتونی و به دنبال آن دستگاه دوگانه نوترون ابداع و به بازا ارائه شد.
شرکتهای سرویس دهنده،در جوار توسعه دستگاهها،اقدام به تاسیس مرکز تحقیقاتی وسیعی نیز نموده و بخش زیادی از درآمده خود را به آنها اختصاص دادهاند.در این مراکز برای تفسیر نمودارها و نحوه ارائه علمی تر و دقیقتر نتایج بشدت فعالیت میگردد و در این راه به قدری پیشرفت نموده اند که چاه پیمایی(well logging) بصورت یکی از دروس دانشگاهی درآمده و هم اکنون در بعضی از رشته های مهندسی دانشگاه های ایران و دانشگاه های اروپائی و امریکائی تدریس میگردد. نقش نمودارگیری از چاه ها در صنعت نفت بحدی است که بصورت چشم انسان عمل مینماید و میتوان گفت که ارزیابی دقیق مخازن،تعیین وضعیت لایه ها در اعماق زمین،وضعیت سیمان در پشت لوله جداری و ده ها مورد دیگر بدون استفاده از این نوع نمودارها تقریبا غیر ممکن است.
نیاز صنعت نفت برای مشخص کردن مخازن ئیدروکربن دار:
روش های زمین شناسی سطحی برای تعیین ساختارهایی که احتمال وجود سیال در آن باشد کمک مینماید ولی قادر به پیش بینی وجود ئیدروکربن در آن نیست. در حال حاضر برای تعیین دقیق وجود ئیدروکربن در طبقات،راه حل دیگری به غیر از حفاری وجود ندارد. ارزیابی سازندهای زیرزمینی است. این متدها را میتوان به ۴ دسته زیر تقسیم کرد:
۱- نمودارهای عملیات حفاری که عبارتند از : a. نمودارهای گل نگاری b. اندازه گیری در حین حفاری
۲- برسی مغزه
۳- نمودارهای چاه پیمایی که عبارتند از: a. نمودارهای الکتریکی b. نمودارهای صوتی c. نمودارهای رادیواکتیو d. نمودارهای الکترومغناطیس
۴- آرمایشهای تولیدی

واضح است که انجام تمام روشهای فوق در بک چاه ضرورتی ندارد. اهداف اولیه ارزیابی مخازن عبارت اند از:

۱ - تعیین مخازن
۲ - تخمین میزان کل ئیدروکربن در مخزن
۳ - تخمین میزان ئیدروکربن قابل برداشت
در ضمن،کسب هر گونه اطلاعات اضافی معمولا به عنوان اطلاعات تکمیلی مورد توجه قرار میگیرد.مقدار کل نفت موجود در مخزن را میتوان از رابطه زیر بر اساس بشکه محاسبه کرد:

N=7758φ.h .a(1-sw)
که در آن:
N= نفت اولیه موجود در مخزن بر حسب بشکه
φ= تخلخل موثر بر حسب درصد
Sw= اشباع آب اولیه بر حسب درصد
h= ضخامت مفید فاصله تولید نفت بر حسب فوت
A= وسعت مخزن بر حسب ایکر
برای به دست آوردن ذخیره واقعی نفت در مخازن بر اساس بشکه،عدد مزبور بر ضریب حجمی نفت سازند(Bo) که اندازه آن قدری از واحد بیشتر است تقسیم میگردد و به این ترتیب تغییراتی که علت انقباض نفت در هنگام خروج از چاه بوجود می آید بخصوص در مواردی که با گاز همراه باشد تصحیح گردد.
ذخیره گاز را نیز میتوان از فرمول زیر بر اساس فوت مکعب محاسبه میشود:

G=43560 .φ . h . a(1-Sw)
نمودارگیری در چاههای بدون لوله جداری(باز):
قبل از اینکه لوله جداری نصب گردد چاه برای یک سری عملیات به نام نمودارگیری آماده میشود. هدف از نمودارگیری کسب اطلاعاتی است که لعدا توسط روشهای کامپیوتری تفسیر میگردد.معمولا این دسته از نمودارها پس از نصب لوله جداری قابل تکرار نیستند و لذا باید کهاز کیفیت بسیار مطلوبی برخوردار باشند تا ارزیابی دقیقتری از سازند ارائه نمایند. بعد از جمع آوری یک سری اطلاعات ، بعضی از تفاسیر باید در سر انجام پذیرد که شامل تفسیر بتوسط دست و کامپیوتر میباشد. بعضی از تفاسیر کامپیوتری برای مطالعات مفصل تر باید در مراکز تفسیر نمودارها واقع در مراکز مناطق عملیاتی انجام گیرد.
تفسیر نمودارهای چاه پیمایی:
فرآوری اطلاعات عبارت است از کسب اطلاعات لازم از نمودارهای خام که برای محاسبه مخازن ئیدروکربن دار لازم است. برای این منظور دو روش مقدماتی معمول است:
۱- توسط دست با روش نگاه سریع و روشهای ماسه سنگهای شیلی
۲- توسط کامپیوتر در سر چاه و یا در یک مرکز تفسیر نمودارها واقع در مراکز مناطق عملیاتی
بتوسط کامپیوتر میتوان فرآوری اطلاعات را بنحو بسیار مطلوبی در یک یا چند چاه انجام داد. بعلاوه فرآوری لرزه نگاری در چاه، فرآوری موجی، فرآوری اطلاعات تولیدی، وضعیت چاه، مدل سازی چاه، تهیه نقشه و غیره و … نیز امکان پذیر است.

مفاهیم بنیادی مورد استفاده در ارزیابی نمودارها:
۱- محیط نمودارگیری: در ابتدا به اختصار، پتانسیل تولید یک چاه در حین حفاری مورد بررسی قرار میگیرد. در واقع گل حفاری ئیدروکربن را در داخل دیواره چاه(درون سازند) به عقب رانده و از فوران آن به سطح زمین جلوگیری مینماید. از بررسی خرده سنگهائی که از چاه بالا میآید میتوان نوع سنگ حفاری شده را تشخیص داد و امکان دارد که همراه آن نیز آثاری از ئیدروکربن مشاهده گردد. ام نمیتوان هیچگونه اطلاعاتی در مورد میزان نفت و گاز بدست آورد.
نمودارهای چاه پیمایی اطلاعات ضروری را برای ارزیابی کمی ئیدروکربن و همچنین نوع سنگ و خصوصات سیال درون سازند در اختیار قرار میدهد. چاه پیمایی از نقطه نظر تصمیم گیری، بخش مهمی از مراحل حفاری و تکمیل چاه محسوب میگردد. کسب اطلاعات دقیق و کامل از نمودارها امری ضروری است. مخارج نمودارگیری کلا حدود ۵% کل مخارج یک چاه تکمیل شده را به خود اختصاص میدهد و بنابراین در مقایسه با اطلاعاتی که میتوان از آن بدست آورد، بسیار ناچیز خواهد بود.
چاه: چاهی برای نمودارگیری آماده میگردد ممکن است که دارای خصوصیات زیر باشد:
- عمق چاه : که میتواند از حدود ۳۰۰ تا ۸۰۰۰ متر نماید(به استثنائ بعضی از چاه های عمیقتر)
- قطر چاه: که میتواندبین ۵ تا ۱۷ اینچ متغیر یاشد.
- انحراف چاه: از حالت قائم که در خشکی معمولا چند درجه است اما در دریا بین ۲۰ تا ۷۰ درجه متغیر است و اخیرا نیز حفاری های افقی در بسیاری از جاه ها معمول گردیده است.
- درجه حرارت ته چاه: که میتواند بین ۱۰۰ تا ۴۰۰ درجه فارنهایت متغییر باشد.
- شوری گل حفاری: بین ۱۰۰۰ تا حدود ۳۰۰۰۰۰ppm آگاهی مواقع بجای گل آب پایه .از گل نفت پایه استفاده میشود.
- ورن مخصوص گل : که میتواند بین ۹ تا ۱۷ پوند بر گالن تغییر نماید.
- فشار ته چاه : که میتواند بین ۵۰۰ تا ۲۰۰۰۰ psi باشد.
- پوششی از اندود گل : بر روی تمام سازندهای قابل نفوذ که میتواند از ۰/۱ اینچ تا ۱ اینچ تغییر نماید.
- ناحیه نفوذی : از چند اینچ تا چند فوت از دیواره چاه بوجود می آید و در آن بسیاری از سیالات اصلی درون حفرات توسط گل حفاری جابجا گردد.
لازم به ذکر است که گاهی مواقع در اثر حفاری شرائط پیچیده تری بوجود می آید که کسب اطلاعات دقیق از سازند را با مشکل روبرو میسازد.
۲- روش نمودارگیری : گروه نمودارگیری بر اساس یک برنامه منظم و همیشگی، کامیون حامل نمودارگیری را با چاه در یک ردیف قرار داده و کابل نمودارگیری را از روی قرقره های مخصوص عبور میدهند و سپس ابزارهای نمودارگیری را به آن وصل میکنند. مهندس عملیات درجه بندی لازم را در سطح زمین انجام میدهد و مجموعه نمودارگیری را با سرعتی که ایمنی آنها را تضمین نماید به ته چاه میراند. آنگاه درجه بندی ته چاه را مجددا انجام و پس از مرتب کردن مقیاس های ثبت نمودار ، دستگاه را به آهستگی بالا میآورد . سرعت نمودارگیری بر اساس نوع نمودار بین ۱۸۰۰ تا ۶۰۰۰ فوت در ساعت ( تقریبا ۵۵۰ تا ۱۸۳۰ متر در ساعت) ثابت نگاه داشته شود. معمولا قطر سوند نمودارگیری ۲۵/۸ اینچ و طول آنها ۶ تا ۱۵ متر است و گاهی چندین دستگاه پشت سر هم بسته میگردد.
نمودارهای چاه پیمایی :
۱- تعریف نمودار : یک نمودار چاه پیمایی گرافی ات در مقابل عمق که پارامترها و یا کمیت های فیزیکی اندازه گیری شده در یک چاه و یا پارامترهای مشتق شده از آنها را بصورت منحنی عرضه میکند. پارهای از اندازه گیری های دیگر از قبیل میزان فشار روی کابل نیز میتواند بصورت منحنی به مجموعه اضافه گردد. تقریبا تمام نمودارهای مدرن مجموعه ای از چندین نمودار است.
۲- انواع نمودار : اساسا سه نوع نمودار وجود دارد که کاربرد بیشتری دارند:
الف) نمودارهای Acquisition : این نمودارها در سر چاه چاپ میشوند و بر چسب بزگ (field print) بر روی آنها چسبانده میشود. اینها نمودارهای اصلی هستند و هیچ نوع تصحیحی بر روی آنها انجام نشده است.
ب) نمودارهای ارسال شده : این نمودارها که جمله (field transmitted log) بر روی آنها چسبانده شده برای مشخص کردن آنست که این نمودارها کپی مستقیمی از نمودارهای نوع اول نیستند بلکه توسط یک سیستم ماهواره ای مستقیما از سر چاه به مرکز، که امکان دارد هزاران کیلومتر دورتر باشد فرستاده شده است . در ایران از این نوع نمودار استفاده نمیشود.
ج) نمودارهای فرآوری شده : این نمودارها شامل نمودارهایی است که توسط دستگاه c.s.u تصحیح گردیده و بازخوانی میشوند.
۳- عنوان نمودار ( هدینگ) : هر نمودار عنوانی در بالای خود دارد. ضروری است عنوان نمودار ، همه اطلاعات مربوط به چاه ، نوع دستگاه ، نوع درحه بندی دستگاه مورد استفاده ، توضیح درباره مقادیر اندازهگیری شده و بالاخره مقیاس منحنی ها و نحوه رسم آنها را بطور کامل برساند.
سرعت نمودارگیری : مهمترین فاکتور در کنترل کیفیت نمودارها ، بررسی سرعت نمودارگیری بخصوص در مورد نمودارهای رادیواکتیو است. در همه نمودارها ، سرعت نمودارگیری در طول لبه تراک ۱ ثبت میشود. بدین نحو که هر فاصله عمقی که توسط دستگاه نمودارگیری در یک دقیقه پیموده میشود با خط صافی که دارای بریدگی های متناوبی است و در لبه کناری نمودار قرار دارد مشخص میگردد. سرعت در هر نقطه را میتوان با ضرب کردن طول آن خط صاف در عدد ۶۰(یک دقیقه) بر حسب فوت یا متر بر ساعت بدست آورد . سرعت نمودارگیری متداول بر حسب دستگاههای مختلف بین ۹۰۰ تا ۳۶۰۰ فوت در ساعت و در فصول بعد توضیح بیشتری داده خواهد شد.
مقیاس منحنی ها : مقیاس منحنی ها در عنوان ( هدینگ) هر نموداری مستقیما در واحدهای مهندسی نمودار گیری مشخص میشود. بعضی از مقادیر ، نسبت اعداد یا عددهای اعشاری هستند و در یک چنین حالتی واحدی برای آن در نظر گرفته نمیشود.

نمودارهای تخلخل :
امروزه سه نوع دستگاه اندازه گیری تخلخل صوتی ، جرم مخصوص و نوترون وجود دارد. نامگذاری آنها مربوط به نحوه کار و اثر فیزیکی است که توسط دستگاه ها اندازه گیری میشود و از اینرو به آنها تخلخل صوتی ، تخلخل جرم مخصوص و تخلخل نوترون گفته میشود . ذکر این مطلب لازم است که امکان دارد این تخلخل ها دقیقا معادل همدیگر و یا معادل تخلخل واقعی نباشند ، بدین علت که این وسائل مستقیما تخلخل را اندازه نمیگیرند و در واقع بعضی از فعل النفعات فیزیکی بوجود آمده در چاه محاسبه و سچس به تخلخل تبدیل میگردد . ولی در هر صورت تخلخل اندازهگیری شده بتوسط این دستگاه ها در مقایسه با تخلخل حقیقی سنگ ( اندازه گیری مغزه ها ) دارای حدود ۹۵-۹۸ درصد میباشد.

[Sara12]

روش‌های حفاری


تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب دردشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده ویا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند.
تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترینگمانه‌ها درچین حفر شده وسیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.
● روش های حفاری
- حفاری مکانیکی
در این روش ، به یکی از سه روش ضربه ای ،چرخشی یا ترکیبی از این دو ، انرژی مکانیکی به سنگ منتقل می شود . در اصطلاح عملیاتی را که به روش مکانیکی موجب حفر چال در سنگ می شوند حفاری مکانیکی می گویند . امروزه ۹۸ درصد حفاریها به روش مکانیکی حفر می شوند . در معادن سطحی و حفاری های نیمه عمیق و عمیق عمدتاً از ماشین های حفاری چرخشی با مته های مخروطی شکل و ماشینهای ضربه ای سنگین استفاده می شود ؛ اما در معادن زیر زمینی یا به طور کلی درعملیات زیر زمینی از ماشین های ضربه ای استفاده می گردد.
- حفاری حرارتی
به طور کلی صرف نظر از نوع روش و منشا انرژی ، عملیاتی را که به حفر چال در سنگ منجرمی شود ، نفوذپذیری می نامند . در روش حرارتی ، به کمک انرژی حرارتی حاصل از آمیختن هوا یا اکسیژن با یک نوع سوخت ، ترجیحا نفت سفید ، نفوذ پذیری در سنگ صورت می گیرد . هوا یا اکسیژن و سوخت از دو مجرای جداگانه به داخل مخزنی واقع در پشت مته ارسال می شوند و پس از اشتعال ، شعله حرارت را از طریق نازل سر مته به سطح سنگ منتقل میکند و حرارت نیز سطح سنگ را متورق و آماده جدایی می کند . در نهایت ، به کمک فشارآب ، قطعات متورق جدا و به سطح زمین منتقل می شوند .
- حفاری آبی
در این روش، با استفاده از فشار آب تامین شده در سطح ، حفر چاه امکان پذیر می گردد. در اینجا فشار آب با سایش سطح سنگ ، مقاومت سنگ را در هم می شکند ، و بدین ترتیب ، حفاری صورت می گیرد . این روش با افزایش فشار آب ، در استخراج ذغال سنگ و ذخایر پلاسر نیزکاربرد دارد .
- حفاری لرزشی
در این روش با ایجاد لرزشهایی با فرکانس ۱۰۰ تا ۲۰۰۰۰ دور در ثانیه می توان سنگ را شکست . یکی از متداولترین روش های حفاری لرزشی ،روش حفاری مافوق صوت است .
- حفاری شیمیایی
در این روش با استفاده از فعل وانفعالات شیمیایی ناشی از انفجار مواد منفجره می توان در طبقات حفاری کرد . معمولاًدر این روش از دو نوع خرج استفاده می شود :
۱) خرج سیلندری که باعث حفر چالسیلندری می شود .
۲) خرج چالتراش که باعث افزایش قطر چال می شود .
- حفاری الکتریکی
در این روش با تولید الکتریکی ستونی یا قوسی یا جرقه ای ، عملیات نفوذپذیری در سنگ انجام می گیرد . در بعضی از این روش ها با وجود بالا بودن درجه حرارت ، به دلیل کوتاه بودن زمان تماس الکتریسته ، سنگ ذوب نمی شود ؛ اما در سایرروش ها به دلیل بالا بودن درجه حرارت و طولانی بودن زمان تماس الکتریسته با سطح سنگ، پس از ذوب شدن سطح سنگ ، سنگ می شکند .
- حفاری لیزری
با اشعه لیزر می توان تشعشعات الکترو مغناطیسی را به طور ستونی تولید کرد . این نوع تشعشعات را می توانبرای تبخیر یا ذوب سنگ ، ایجاد شکستگی در سنگ و حفر چال استفاده کرد . با تاباندن امواج قوی لیزری ستونی به سطح سنگ ، می توان باعث تبخیر سطح سنگ ، و ذوب و شکستگی سنگ در اطراف محدوده ذوب شد . شعاع عملکرد این مناطق به شدت و قدرت اشعه لیزر بستگی دارد.
● انواع روشها و تکنیکهای حفاریهای مکانیکی
▪ مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهدو هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌های غیر قائم برایزهکشی افقی یاایجاد مهار کاربرد دارد.
ـ روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قراردارد و تحت فشار هیدرولیکی است، انجام می‌شود. دیواره چاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
ـ مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
ـ محدودیتها :جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است ومحتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه به اندازه دستگاه متغیر است.
▪ حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آببکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش ‌خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخص می‌کند.
ـ روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکسته شده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارجمی‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
ـ مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا ۶۰سانتیمتر) در انواع مواد است.
ـ محدودیتها :ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندیانجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدت بر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیری و نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.

[Sara12]

بررسى نقش میانبارهاى سیال در اکتشاف دخائر نفت و گاز ایران


میانبارهاى سیال حفره‌هایى میکروسکوپى و انباشته از سیالهاى زیرسطحى گذشته و یا زمان حال هستند که در زمان تشکیل سنگها و کانیها درون آنها بدام مى‌افتند. بامطالعه میانبارهاى سیال مى‌توان پارامترهاى فیزیکو-شیمیائى (PTVX) حاکم بر محیط تشکیل سنگها و کانیها را بازسازى نمود.
در سالهاى اخیر تکنیک زمین دماسنجى میانبارهاى سیال که در گذشته نه چندان دور فقط براى مطالعه ژنز ذخائر مختلف به کار گرفته مى‌شد، براى حل مسائل پترولوژى، سنگ رسوب، تکتونیک و کیفیت آبهاى زیرزمینى قدیمى نیز بکار گرفته مى‌شود. دراین ارتباط اخیراً استفاده از این روش در اکتشاف نفت وگاز آغاز شده و در حال توسعه مى‌باشد. به رغم قابل توجه بودن پهنه ایران زمین از نظر دارا بودن ذخائر نفت و گاز هنوز این تکنیک در کشور بکارگرفته نشده است. دراین پژوهش براى اولین بار این روش براى ردیابى میانبارهاى نفتى در نمونه‌هاى گرفته شده از حوضه‌هاى جنوب غرب ایران و ایران مرکزى بکار رفته است که به شناسائى این میانبارها انجامیده است. از آنجا که کاربرد این روش آزمایشگاهى در اکتشاف نفت وگاز به کاهش فوق العاده‌اى درهزینه‌ها و زمان اجراء پروژه هاى اکتشافى منجر مى‌شود. استفاده از این روش در مطالعات مقدماتى اکتشافات نفتى به جامعه زمین شناسان ایران بویژه زمین شناسان نفت پیشنهاد مى‌گردد.
مقدمه :
میانبارهاى سیال اثرات میکروسکوپى سیالهاى زیرسطحى گذشته و یا زمان حال مى‌باشد که درون سنگها و کانیها بدام مى‌افتند. مطالعه میانبارهاى سیال مى‌تواند عوامل فیزیکو-شیمیائى محیط تشکیل سنگها وکانیها را مشخص کند. هدف اصلى از مطالعه میانبارهاى سیال بازسازى: فشار ،دما، حجم و ترکیب شیمیائى (PTVX ) سیالهاى فعال در محیط زمین‌ ساختى مورد نظر مى‌باشد. امروزه مطالعه میانبارهاى سیال به صورت یک روش عادى براى حل طیف وسیعى از مسائل علوم زمین از جمله پترولوژى، تکنوتیک-آنالیزهاى ساختارى، ژنز و اکتشاف کانسارها و ذخائر هیدروکربنى درآمده است. میانبارها براى اولین بار در قرن چهارم توسط Roman Claudian توصیف شدند، بااین وجود نخستین شرح دقیق از میانبارهاى سیال در قرن یازدهم بوسیله ابوریحان بیرونى ارائه شده است. در نیمه دوم قرن هفدهم میانبارهاى سیال از جنبه‌هاى علمى در زمینه زایش کانیها و سنگهاى قیمتى مورد استفاده قرار گرفتند (Wiesheu and Hein , 2002) . سال ۱۸۵۸ میلادى که سربى (sorby) با استفاده از کارسیتماتیک بر روى میانبارهاى سیال مقاله‌اى درباره ساختمان میکروسکوپى بلورها و منشاء کانیها و سنگها منتشر کرد به عنوان نقطه عطفى در زمینه مطالعات و کاربرد میانبارهاى سیال شناخته مى‌شود. از آن پس پژوهش و تحقیق در زمینه میانبارهاى سیال گسترش چشمگیرى پیدا کرد به گونه‌اى که در دهة ۱۹۷۸ تا ۱۹۸۷ تعداد مقالات منتشر شده دربارة میانبارهاى سیال به حدود ده هزار عنوان رسید. در سال ۱۹۸۵ شفرد و همکاران (shepherd et al., 1985)، فرایندهاى پوسته‌اى عمیق، دیاژنز و سیالات حوضه‌هاى رسوبى، اکتشاف مواد هیدروکربنى و کانیها و زمین ساخت را از جمله عناوینى برشمردند که براساس پیش بینى این پژوهشگران در آینده استفاده از میانبارهاى سیال در آنها کاربرد وسیعى پیدا خواهد کرد، اکنون در آغاز هزاره سوم با نگاهى به عناوین مقالات منتشر شده در مجلات علمى شاخه‌هاى مختلف علوم زمین درست بودن این پیش بینى خردمندانه را ثابت مى‌کند.
بحث :
در اکتشاف منابع زمین امروزه تلاش بر آن است که از روشهاى مقرون به صرفه و زود بازده استفاده شود. براى مثال هال و دیگران (Hall et al ., 2002) گزارش کرده‌اند که در مدت ۶ هفته بیست هزار نمونه از ۱۸۰ چاه حفر شده از نظر میانبارهاى سیال بررسى شده که تجزیه و تحلیل نقشه‌هاى داده‌اى بدست آمده ، منجر به ایجاد ۳۹ راهنماى نفت وگاز در خلیج مکزیک گردید، و این در حالى است که اگر قرار بود بر روى همین تعداد نمونه با استفاده از روشهاى معمول در اکتشاف نفت و گاز، مطالعه مشابهى صورت گیرد حداقل به یک سال تمام وقت نیاز بود. تردیدى نیست که استفاده از این روش در کشورى مانند ایران که از نظر ذخائر گاز رتبة دوم جهان و از نظر ذخائر نفت در زمره ۱۰ کشور اول جهان به شمار مى‌آید مى‌تواند به صرفه جویى‌هاى قابل ملاحظه‌اى در سرمایه و زمان منجر شود.
یکى از فنون جدید کاربردى میانبارهاى سیال که در اکتشاف و استخراج نفت و گاز به کار مى رود چینه شناسى میانبارهاى سیال (Fluid-inclusion stratigraphy )مى باشد که به اختصار به (FIS) شهرت یافته و تحت امتیاز شرکت آموکو (Amoco) بر روى گونه‌هاى سیال مواد آلى و معدنى درون میانبارها و با استفاده از طیف نگار جرمى آنالیز انجام مى‌شود (Carter and Paddison, 1999) . مطالعه میانبارهاى سیال هیدروکربنى و آبگین همراه آنها در نمونه‌هاى سطحى، مغزه ها و خرده هاى حفارى قابل انجام است، از این رو این تکنیک براحتى قادر است در مراحل اولیه و مقدماتى اکتشافات نفت و گاز، سیالات و جامدات هیدروکربنى (بیتومین) را در مناطق مورد مطالعه ردیابى کرده و بصورت کامل کننده سایر روشهاى اکتشافى نفت و گاز بکار گرفته شود. علاوه بر مطالعات پتروگرافى، گرمایش و سرمایش که با استفاده از میکروسکوپهاى نورى پولاریزان و صفحات گرم و سرد کننده بر روى میانبارهاى سیال صورت مى‌گیرد، ۳ تکنیک تجزیه‌اى عمده نیز براى شناسائى کیفى و نیمه کمى‌ ترکیبات هیدروکربنى در میانبارهاى سیال مورد استفاده قرار مى‌گیرد که عبارتند از :
۱-میکروسکوپ با نور ماوراء بنفش (uv ) ، ۲-طیف نگارى رامان (Raman Spectroscopy) ،
۳-(FT-IR microspectroscopy) FTIR .
علاوه بر آن براى شناسائى و تفکیک ترکیبات متعدد هیدروکربنى و دیگر مواد همراه میانبارهاى سیال از روشهاى GC-MS, GC استفاده مى‌شود. ترکیب اطلاعات بدست آمده از سایر روشهاى تجزیه‌اى با مطالعات نورى و دماسنجى انجام شده بر روى میانبارهاى سیال هیدروکربنى ما را قادر مى‌سازد تا پارامترهاى PTVX را براى سنگهاى منشاء مواد هیدروکربنى، سنگهاى مخزن و نیز شرایط و مسیر مهاجرت مواد هیدروکربنى بازسازى کنیم. این مطالعات را مى‌توان بر روى میانبارهاى سیال موجود در کوارتزهاى داراى رشد اضافى و نیز سیمان دیاژنتیکى کلیستى در حوضه‌هاى رسوبى و همچنین کانیهاى کوارتز، کلسیت، باریت و فلوئوریت که رگه‌ها و رگچه‌هارا پر کرده‌اند انجام داد. در شیل‌ها وگل سنگ‌ها معمولاً دو دسته از کانیهاى کربناته (کلسیت، دولومیت و سیدریت ) و سولفاته (ژپیس، انهیدریت و سلستیت) که به صورت رشته اى بر روى دیواره شکستگیها رشد مى‌کنند براى بررسى مهاجرت مواد هیدروکربنى با استفاده از میانبارهاى سیال مورد مطالعه قرار مى‌گیرنــد
(Middleton et al., 2000; Kelly et al., 2000 ; Pironon et at., 2000 ; Volk et al.,2000;Theiry et al., 2000).
در این پژوهش براى اولین بار در ایران، استفاده از روش آزمایشگاهى میانبارهاى سیال در اکتشافات نفت و گاز به جامعه زمین شناسان ایران بویژه زمین شناسان نفت معرفى مى‌شود، تا ضمن بهره گیرى از این تکنیک در حل مسائل مربوط به زمین شناسى و اکتشاف نفت و گاز و دیگر شاخه‌هاى علوم زمین مرتبط با این موضوع، با توجه به استعدادهاى پهنه ایران زمین، بتوانند از درصد موفقیت بیشترى در اکتشاف بهره مند شوند، در این تحقیق نمونه‌هایى از دو زون مختلف زمین ساختارى – رسوبى ایران براى ردیابى میانبارهاى هیدروکربنى بررسى شد. نظر به اینکه در حوضه جنوب غرب ایران انتظار حضور میانبارهاى سیال هیدروکربنى داده مى‌شد، تعدادى نمونه از گنبدهاى نمکى منطقه کازرون مورد مطالعه قرار گرفت. در مطالعات مقدماتى نمونه‌هاى نمک را به جهت کاهش هزینه‌ها و زمان مى‌توان بدون آماده‌سازى بصورت تکه‌هاى کوچک (Chip) مورد مطالعه قرار داد. خوشبختانه همانگونه که انتظار مى‌رفت، میانبارهاى سیال نفتى از نوع مایع و گاز در این نمونه‌ها شناسائى شد که بعضى از میانبارها به دلیل برخوردارى از چند حباب بسیار کم نظیر هستند (تماس شخصى با Touret & kerkhof).
مطالعات گرمایش و سرمایش بر روى این نمونه‌ها انجام شد، اما به دلیل اینکه نمونه‌‌هاى نمک در طى این مطالعات دچار کشیدگى (Stretching) مى‌شوند به دلیل عدم اطمینان در صحت داده‌ها نتایج زمین دماسنجى آنها نادیده گرفت شد. با توجه به تجارب بدست آمده از مطالعه نمونه‌هاى حوضه جنوب غرب ایران، نمونه‌هایى از فلوئوریت‌هاى منطقه قمشچه اصفهان درایران مرکزى نیز براى این مطالعه انتخاب و پس از آماده سازى بررسیهاى زمین دماسنجى برروى آنها انجام شد. در این نمونه‌ها میانبارهاى هیدروکربنى از نوع مایع و جامد (بیتومین) تشخیص داده شد. نظر به اهمیت این موضوع داده‌هاى حاصل از این مطالعه در مقاله‌اى جداگانه ارائه خواهد شد.
نتایج:
بکارگیرى تکنیک میانبارهاى سیال در اکتشافات نفت و گاز نتایج متعددى را در بر خواهد داشت که بخشى از آنها بصورت فهرست وار ذکر مى‌گردد: ۱-با استفاده از این روش با هزینه بسیار پائین و در مدت بسیار کوتاه مى‌توان نسبت به حضور و یا عدم حضور ترکیبات هیدروکربنى درحوضه مورد مطالعه اظهار نظر نمود.
۲-مى‌توان به شرایط حرارت و فشارى که نفت و گاز تحت آن شرایط مهاجرت نموده و نیز شرایط سنگ مخزن پى برد.
۳-با مطالعات میانبارهاى سیال حتى قبل از دست یابى به مخازن اصلى نفت مى‌توان در خصوص درجه API مواد هیدروکربنى اطلاعات بدست آورد.
۴-نظر به اهمیت چگونگى و میزان حضور آب همراه مواد هیدروکربنى این تکنیک به ما امکان بررسى این وضعیت را قبل از دست یابى به مخزن اصلى مى‌دهد.
۵-با استفاده از این تکنیک مى‌توان مواد هیدروکربنى مخازن ، اثرات باقى مانده در مسیر حرکت و سنگ منشاء را با همدیگر تطبیق و به همزاد بودن آنها پى برد.
۶-با تعین نسبت‌هاى Pristane/Phytane مى‌توان در مورد منشاء نفت قضاوت نمود.
۷-با اندازه گیرى n-alkanes در میانبارهاى سیال مى‌توان از لحاظ سبکى و سنگینى مواد هیدروکربنى موجود در نمونه‌هاى مورد مطالعه را بررسى نمود.

[Sara12]

پردازش AVO در داده هاى لرزه اى میدان ابوذر


مهمترین قسمت در تحلیل AVO پردازش داده ها مى باشد چه اینکه یک پردازش نادرست ممکن است ناهنجارى AVO را از بین برده یا یک ناهنجارى مصنوعى ایجاد کند .در پردازشى که برروى داده هاى لرزه اى میدان ابوذر انجام شد سعى براین شد تا موارد ذ˜ر شده رعایت گردد. بنابراین سعى شد حتى الام˜ان از پردازشهایى ˜ه دامنه نسبى را تحت تاثیر قرار مى دهد مانند ********** f-k و ََAGC اجتناب شود.
پردازش داده هاى لرزه اى در این مطالعه شامل :
وارد نمودن هندسه برداشت[۱]، ویرایش رد هاى لرزه اى[۲]، تصحیح اثر جذب[۳] و گسترش هندسى[۴] با استفاده از روش t2 ، تصحیح ایستا[۵] براى بردن گیرنده ها و چشمه ها به سطح دریا، ********** میان گذر ارمسبى، واهمامیخت[۶] براى رسیدن به باند فر˜انسى پهن، معادل سازى طیف دامنه[۷] براى ى˜نواخت سازى طیف دامنه، تحلیل سرعت، تصحیح برونراند نرمال[۸] و********** رادون[۹] جهت تضعیف نوقع و چندگانه هامى باشد.
مقدمه
مهمترین قسمت در تحلیل AVO پردازش داده ها مى باشد چه اینکه یک پردازش نادرست ممکن است ناهنجارى AVO را از بین برده یا یک ناهنجارى مصنوعى ایجاد کند. مهمترین مسئله در اینجا این است ک دامنه نسبى در داده ها تا حد امکان تغییر نکند . براى اینکار باید کمترین مراحل پردازش روى داده ها اعمال وهمچنین از مراحل پردازش که اثرات جانبى تغیر دامنه نسبى دارند مانند ********** f-k اجتناب شود . علاوه بر این مورد که اصلى ترین مطلب در پردازش AVO مى باشد دومورد تضعیف نوفه وتحلیل سرعت مناسب هم از اهمیت خاصى برخورد ار است .
ویرایش هاى قبل از پردازش
با توجه به گزارش لرزه نگار[۱۰] که در آن هیچ نوع ردنوفه دار وضعیف گزارش نشده بود ، این مرحله انجام نگرفت . تنها براى از بین بردن امواج مستقیم، شکست مرزى و امواج راهبر ابتدا تصحیح برونراند نرمال وسپس مع˜وس آن بر روى داده ها انجام شد سپس یک شیب حذف مسیرهاى پرتو موج ˜متراز معادل سرعت موج ترا˜مى در آب از زمان حدود ۲۰۰ میلى ثانیه به داده ها اعمال شد . تصحیح اثر جذب بعلت اینکه ضریب جذب در هر منطقه به سادگى مشخص نیست نمى تواند صورت گیرد براى تصحیح هر دو اثر جذب و گسترش هندسى از ضربt 2 در ردهاى لرزه اى استفاده شد که توسط ایلماز (۲۰۰۰) وکاستانیا (۱۹۹۹) نیز پیشنهادشده است، این فرمول تجربى بوده وتوان t در دامنه ردها با استفاده از تجربه به دست مى آید .
براى اینکه سطح مبنا را به سطح آب دریا منتقل نمائیم یک جا به جایى مثبت ۱۰ میلى ثانیه به داده ها اعمال گردید. براى تشخیص فرکانس نوفه ها وسیگنالها وبرطرف نمودن نوفه ها با استفاده از ********** میان گذر یک صفحه چند **********ى بکار برده شد. ********** مورد استفاده در این صفحه ********** ارمسبى مى باشد.
با توجه به صفحه چند **********ه تعین شده، یک ********** میان گذر ارمسبى ۱۳۰-۸۰-۱۵-۱۰ به داده ها اعمال شد . تا هم نوفه هاى فرکانس بالاى ناشى از کشتى وهم فرکانس هاى پائین حذف گردند. به این خاطر این ********** در ابتداى پردازش قبل از واهمامیخت اعمال گردید تا نوفه هاى اسپاى˜ى فرکانس بالا حذف شوند، در صورتى ˜ه عمل واهمامیخت قبل از **********نمودن انجام شود، باعث مى شود این نوفه ها با یک تصویرى از اپراتور پوشیده شوند در این صورت نوفه هاى فرکانس بالاى تولید شده بوسیله این عمل بیشتر اطلاعات بازتابهاى قبلى را مى پوشاند.
واهما میخت
براى اینکه اثر موجک چشمه ˜ه ممکن است در هر شوت تغییر یابد، برطرف شود وبراى اینکه قدرت تفکیک داده ها بالا رود واهمامیخت به داده ها اعمال مى شود. این عمل بر روى داده هاى دریایى که علامت چشمه در یک محیط همگن ثبت شده بسیار مناسب است . این پردازش از طریق ********** وینر صورت مى گیرد که موجک ثبت شده رابه موجک دلخواه تبدیل مى کند . موجک مورد نظر ممکن است موجک رى˜ر[۱۱] یا تابع دلتاى دیراک باشد. فرضیاتى ˜ه براى واهمامیخت در نظر مى گیریم بصورت زیر است.
a 1- زمین متشکل از لایه هاى افقى با سرعتهاى ثابت است.
b 1- چشمه تولید یک موج تخت ترا˜مى مى کند که بصورت عمودى به مرز لایه ها برخوردمى کند. در این شرایط هیچ موج برشى تولید نمى شود.
۲- موجک چشمه در هنگام حرکت در زیر سطح تغییر نمى کند.
۳-مولفه نوفه n (t) صفر مى باشد.
۴-با زتابش یک فرایند تصادفى است، این دلالت بر این دارد که لرزه نگاشت داراى خواص موجک لرزه اى است . به این دلیل خود همبستگى و طیف دامنه آنها شبیه مى باشد.
۵-موجک لرزه اى داراى فاز مینیم است. براى اینکه محتواى فرکانسى داده ها تثبیت شود واهمامیخت اسپاى˜ى[۱۲] در ابتداى پردازش اعمال گردید. پارامترهاى مورد استفاده براى واهمامیخت داده هاى لرزه اى میدان ابوذر بصورت زیر تعریف شدند.
الف)طول اپراتور [۱۳]
هرچه طول اپراتور بیشتر باشد طیف دامنه ها را بیشتر صاف مى کند ولى در این حال باید توجه کرد که همیشه با افزایش طول اپراتور نتایج بهبود نمى یابد، بل˜ه مم˜ن است تولید خارهاى متفرقى[۱۴] نماید. همچنین ممکن است طول اپراتور بلند تر بازتابهاى اصلى در داده ها را حذف کند. طبق ى˜ قانون تجربى طول اپراتور باید یک ونیم تا دوبرابر طول موج غالب داده ها به میلى ثانیه باشد. با توجه به قواعد بالا طول اپراتور داده هاى میدان ابوذر ۲۰۰ میلى ثانیه در نظر گرفته شد . چرا که داده ها از تفکیک بالایى برخوردار بوده اند.
ب) طول تاخیر پیش بینى[۱۵]
طول تاخیر پیش بینى براى واهمامیخت پیشگویى براى حذف چند گانه ها بکار مى رود و براى حذف چندگانه ها نیز از عملگر رادون استفاده شده است.
ج)درصد نوفه سفید
اضافه ˜ردن نوفه سفید براى حل ˜امل معادله ********** مع˜وس مى باشد، بنابراین نوفه سفید تنها براى اطمینان از ثبات عددى در حل ماتریس توپلیتزمى باشد . مانند طول تاٌخیر هر چه مقدار نوفه سفید ˜متر باشد پهناى باند فر˜انسى بیشتر است. ولى در مقایسه با تغییرات طول تاٌخیر ˜متر قابل ˜نترل است. در عمل، درصد نوفه سفید بین ۱/. تا ۱ انتخاب مى شود(ایلماز ۱۹۸۹). براى داده هاى لرزه اى مورد تحقیق عدد۱/۰ انتخاب گردید.
د)پنجره همبستگى
پنجره همبستگى طورى انتخاب شد که شامل نوفه هاى خطى نگردد، وباز تابش هدف را نیز شامل شود . معادل سازى طیف دامنه[۱۶] بعد از عمل واهما میخت اسپایکى، براى این˜ه طیف دامنه را در تمام فرکانسها هم سطح نمائیم از معادل سازى طیف دامنه استفاده شد .مولفه فرکانس پائین داراى نرخ واپاشى کمترى از مولفه فرکانس متوسط است وبه همین ترتیب مولفه فرکانس متوسط داراى نرخ واپاشى کمترى از مولفه فرکانس با لاى سیگنال است . یک سرى توابع بهره مى تواند محاسبه شود تا نرخ واپاشى براى هر باند فرکانسى را توصیف نماید . این عمل با محاسبه پوش ردهاى ********** شده انجام مى شود . سپس عکس این توابع بهره به هر باند فرکانس اعمال مى شود، و در انتها نتایح با هم جمع مى شوند. به این فرایند معادل سازى طیف متغیر با زمان گویند . تعداد با ندهاى ********** وپهناى هر باند پارامتر هایى هستند که براى کار برد مخصوص مقرر مى شود . این عمل تغییرات محلى وفاز را تصحیح نمى نماید، همینطور میانگین انرژى را در حیطه زمان تغییر نمى دهد . اپراتور این عمل مستقلاً براى هررد لرزه اى محاسبه شده ومنجر به ساختن طیف لرزه اى شبیه به یک مدل مى شود که طیف دامنه ثابت است وفاز آن همانند ورودى مى باشد و تغییرى نمى یابد . بخاطر اهداف بالا باند گذر معادل سازى را به سیگنال لرزه اى مورد استفاده محدود مى کنیم. پهناى هر باند فرکانس براى معادل سازى طیف دامنه داده ها ى میدان ابوذر ۱۰ هرتز وشیب ۵ هرتز در نظر گرفته شد، باند گذر کلى ۱۳۰-۱۱۰-۱۲-۸ در نظر گرفته شد . طیف دامنه بعداز معادل سازى طیف دامنه در شکل ۱ دیده مى شود همانطور که مشخص است بریدگیها[۱۷] در بعد از پردازش معادل سازى از بین رفته است .
تبدیل رادون براى تضعیف چند گانه ها برانبارش معکوس سرعت[۱۸] روشى است که توسط تورسون[۱۹] ۱۹۸۴ براى مدل سازى رویدادهایى با برونراند هذلولى روى نیمرخ لرزه اى پیشنهاد شد. در این فرایند نیمرخ ورودى بصورت ترکیب خطى از رویدادهاى هذلولى شکل با دامنه ثابت ارائه شده است. ضریب وزنى براى تهیه یک مدل محاسبه مى شوند که نیمرخ ورودى از الگوریتم کمترین مربعات تقریب زده شده است . در این مطالعه تبدیل رادون براى تضعیف چند گانه هاى با پریود بلند استفاده گردید. براى کاهش حجم محاسبه از مدل سازى سهمى استفاده شد ˜ه براى چند گانه هایى با برونراند بیش از ۳۰ میلى ثانیه موثر است وبراى برونراند کمتر از ۳۰ میلى ثانیه تشخیص چند گانه وانرژى اولیه مخصوصاً براى داده هاى نوفه دار بامشکل مواجه مى شود .
در نگاه اول ممکن است عجیب باشد که چگونه ترکیبى از منحنى هاى سهمى با دامنه ثابت ممکن است داده هاى لرزه اى واقعى را نشا ن دهند که داراى تغییرات دامنه و موجک است. جواب سئوال این است که مدل سازى رادون دقیقاً معادل سرى یکنواخت امواج سینوسى است که مى تواند سریهاى زمانى پیچیده را درتبدیل فوریه تش˜یل دهد، یعنى در تبدیل رادون با مدل سازى سهمى از تعداد زیادى سهمى نزدیک به هم بصورت سازنده تداخل کرده وتولید مقطع اصلى را مى نمایند .
مزیتهاى تبدیل رادون :
در تمام دور افتها تضعیف چند گانه بطور مساوى صورت مى گیرد . لازم نیست که مکانیزم چند گانه ها را شناسایى کنیم . لازم نیست سرعت هاى امواج اولیه وچند گانه ها را بدانیم . قادر به تضعیف حیطه وسیعى از چندگانه ها با برونراند هاى مختلف مى باشد . با هرگونه هندسه برداشت غیر یکنواخت قابل تطبیق است.
معایب تبدیل رادون :
زمان محاسبه بسیار بیشتر از تکنیکهاى دیگر مى باشد . چند گانه ها باید داراى برونراند کافى باشند . براى تضعیف چند گانه ها بر روى داده هاى میدان ابوذر بجاى استفاده از **********F – k ازتبدیل رادون استفاده شد.براى اینکه مدل سهمى تولید شده بخوبى با داده ها برازش شود در ابتدا قبل از این مرحله ، نوفه ها با استفاده از تبدیل رادون تضعیف گردید.پارامترهاى مورد استفاده در این پردازش بصورت زیر است :
میلى ثانیه ۲۰۰تا ۱۰۰- = برونراند براى مدل اولیه
میلى ثانیه ۲۰۰ تا ۵۰+ = برونراند براى چند گانه ها
براى اینکه مى دانستیم با وجود چند گانه، تحلیل سرعت خوبى صورت نگرفته است . وچون تجربه کافى در این مورد هنوز کسب نشده بود از کمترین برونراند ۵۰ میلى ثانیه براى مدل چند گانه ها استفاده شد . شکل ۲ یک CMP را قبل و بعد از اعمال تبدیل رادون براى تضعیف چند گانه ها نشان مى دهد، بعد ازاعمال تبدیل رادون مقطع تا حد زیادى از چند گانه ها پاک شده است)داده اولیه-پایین،چندگانه هاى جدا شده-بالا، خروجى بدون چند گانه-وسط) .
خلاصه توضیحات :
Abstract
There are some important aspects of a processing sequence tailored for AVO analysis.
The relative amplitudes of the seismic data must be preserved throughout the analysis so as recognize amplitude variation with offset. This requirement often leads to an application of a parsimonious sequence of signal processing to avoid distortion of amplitudes by undesirable effects of some processing algorithms like f-k and AGC. The processing sequence must retain the broadcast possible signal band in the data with a flat spectrum within the passband. The prestack signal processing that implies with the above requirement applied to the aboozar data in this study includes the following steps:
Geometry, Trace Editing, Geometrical Spreading and Absorbsion correction, Static Correction, Deconvolution and radon filter

[Sara12]

تعیین ضخامت حقیقى طبقات حفارى شده


یک از متداولترین روشهاى تعیین ذخیره مخازن نفتى سطح آزمائى از نقشه هاى میزان منحنى تحت الارضى مى باشد که در دو نوبت صورت مى گیرد. یکبار براساس سطح فوقانى یک سازند و بار دیگر بر اساس سطح تحتانى همان سازند. از آنجایى که سطوح تحتانى سازندهایى مانند آسمارى و بنگستان با وجود سطوح منعکس کننده هاى reflector موثر همراه نیست معمولاٌ با داشتن نقشه میزان منحنى بر یک سر سازند و ضخامت حقیقى همان سازند که از حفارى یکى دو چاه بدست مى آید با روش extrapoletion مى توان نقشه میزان منحنى تحت الارضى بر سطح تحتانى آن سازند رابدست آورد. اما مطالعات چند ساله اخیر نشان داده اند که ضخامت حقیقى یا چینه اى سازندهایى مانند آسمارى بین ۴۳۰ تا ۳۵۰ متر تغییر مى نماید که البته نحوه پیدایش این تغییرات موضوع بحث ما نیست ولى بطور کلى مى توان این پدیده را معلول disconformities ساختارهاى رویشى و تغییرات رخساره اى دانست.
اکنون مبرهن است که اکتفا به ضخامت حقیقى یک یا دو چاه حفارى شده کافى نبوده و براى محاسبه ذخیره استفاده از نقشه خطوط هم ضخامت isopach الزامى است هر چند دقت چند مترى ممکن است ناچیز به نظر برسد ولى ابعاد مثلاٌ چهل در ۵۰ کیلومتر مى تواند صاحب مفهوم باشد و چون این نقشه ها چیزى بجز به تصویر درآوردن ضخامت هاى حقیقى یک لایه مشخص در یک محدوده جغرافیایى نیست ناچاراٌ دقت در محاسبه این ضخامتها مى بایستى در حداکثر ممکن باشد.
روشهاى گذشته براى محاسبه ضخامت حقیقى بر چند فرض استوار بوده است که به قرار ذیل اند:
الف) انحراف چاه در ضخامت سازند تغییر نمى کند.
ب) ازیموت انحراف ثابت یا برابر معدل تغییرات است.
ج) شیب سازندى در کل ضخامت لایه ثابت و برابر شیب اندازه گیرى در سر سازند مربوطه است.
د) امتداد شیب سازندى و بالنتیجه امتداد طبقات در کل ضخامت لایه ثابت فرض مى شوند.
ه) این محاسبات به روش مماسى صورت مى گیرد که هر کمان معادل مماسى که از نقطه اندازه گیرى عبور مى کند فرض شده است.
روشهاى گذشته براى لایه هاى کم ضخامت حدود ۵۰ تا ۷۰ متر از دقت کافى برخوردار هستند ولى در حقیقت تمامى آن فاکتور براى مناطق نفت خیز به شرح ذیل داراى تغییرات مى باشند:
الف: انحراف طبیعى چاهها در سازندهاى ضخیم مانند سورمه حدود ۱۵۰۰ متر و گروه بنگستان حدود ۱۲۰۰ متر و تا حدود سازند آسمارى متغیر است و چاه مى تواند بطور طبیعى به ازاء هر صد متر تا ۳ درجه منحرف شود و نسبت به قرار گرفتن چاه در موقعیتهاى مختلف ساختارى مانند crust و flank متفاوت خواهد بود.
ب: ازیموت انحراف معمولاٌ متغیر است.
ج: شیب سازندى در ضخامت لایه چنانچه مقدمتاٌ اشاره شد ثابت نیست و به خصوص وقتى که ضخامت لایه زیاد باشد براساس قوانین چین هاى متحد المرکز شیب با عمق افزایش مى یابد. حال اگر تغییر رخساره هم در کار باشد مى توان حدس زد که تغییرات شیب به چه وضعى خواهد افتاد. و یا در صورتیکه با ساختارهاى رویشى سرو کار داشته باشیم بدون شک شیب در سطوح فوقانى و تحتانى متفاوت خواهد بود.
د: امتداد طبقه در یالهاى یک چین و یا در crust آن مى تواند تقریباٌ ثابت باشد ولى در نواحى بلانچ و یا چین هاى گنبدى به نسبت تغییرات ازیموت انحراف مى توان امتدادهاى خاص براى طبقه منظور نمود.
تلاش این مقاله فرموله کردن کلیه متغیرهاى فوق مى باشد که با تحلیل و مرورى به روش گذشته آغاز گردیده و در انتها با پیشنهاد یک بسط تحلیلى و کاربرد کامپیوترى آن ارائه مى گردد.

[Sara12]

مهاجرت نفت


شواهدی دایر بر انتقال نفت به محلی که در آن تجمع یافته وجود دارد. به عبارت دیگر نفت و گاز متمرکز در مخزن ، از سنگی دیگر منشا گرفته و به محلی مناسب جهت ذخیره مهاجرت می‌کند. از نظر مقایسه سنگ مخزن دارای فضاها و نافذ قابل ملاحظه و به هم مرتبط بود. ولی منافذ سنگ منشا بسیار ریز و یا قابل چشم پوشی می‌باشد. حرکت سیال ، از سنگ منشا به سمت لایه و معابر توسط و همچنین در درون مخزن ، مهاجرت نامیده شود. تداوم مهاجرت هیدروکربور سبب تجمع آن شده که در نهایت منجر به تشکیل مخزن نفت می شود.
علائم و شواهد مهاجرت هیدروکربورها
مواد آلی موجود در منافذ مرتبط سنگهای سطحی زمین ، اکسید شده و فاسد می‌شود. بنابراین ، لازمه حفظ مواد نفتی در مخزن به دنبال افزایش عمق و ازدیاد دمای مخزن می‌باشد.
بخش بسیار کوچکی از مواد ارگانیکی سنگهای منشا به نفت و گاز تبدیل می‌شود. مقدار نفت به صورت جازا بسیار ناچیز است. به همین دلیل تشکیل مخزن دارای ذخیره قابل ملاحظه هیدروکربور در سنگ منشا غیر ممکن به نظر می رسد.
نفت و گاز بطور کلی همراه آب در منافذ سنگ مخزن تجمع می‌یابد. به همین دلیل ، وجود نفت و گاز در منافذ و شکستگیها همزمان با دفن شدگی مخزن در صورت گرفته است.
نفت و گاز در بالاترین نقطه مخزن تجمع و تمرکز یافته که خود تاثیری بر حرکت نفت به سمت بالا و یا در جهات عرضی می‌باشد.
نفت و گاز و آب بر اساس وزن مخصوص نسبت به یکدیگر در مخزن قرار می‌گیرد. نحوه قرار گرفتن گاز ، نفت و آب حاکی از حرکت آنها در داخل مخزن است.
مهاجرت اولیه نفت
منظور از مهاجرت اولیه ، جز بیش مواد هیدر و کربنی از سنگ منشا بصورت محلول در آب ، ملکول آزاد ، جذب در مواد ارگانیکی یا غیر ارگانیکی و یا تلفیقی از آنها می‌باشد. هیدروکربورها ضمن انتقال اولیه بایستی از سنگ منشا ، آزاد شده تا بتوانند حرکت کنند. به هرحال ، جدایش مواد ارگانیکی قابل حل از سنگ منشا ، مکانیسم اصلی انتقال اولیه را بوجود می‌آورد. مقدار از این تولید در واحد حجم بسیار کم است. دما و فشار با ازدیاد عمق و دفن سنگها افزایش پیدا می‌کند.
این عمل سبب کاهش مقدار غلظت سنگهای قابل انعطاف شده و به نحوی که در نهایت منجر به خروج مقدار زیادی از مایع درون خلل سنگ می‌شود. سنگهای دانه ریز مانند رسها بیشترین فشار را متحمل می‌شود. مایع محتوی این سنگهای تحت فشار به طرف بالا صعود می‌کند. به همین دلیل افزایش فشار می‌توانند سر آغاز حرکت صعودی سیالات محسوب شود. مطالعه‌ای که بر قابلیت انحلال پذیری هیدروکربورها در آب سازند صورت گرفته حاکی از کاهش قابلیت انحلال قابلیت انحلال هیدروکربورها ضمن افزایش اندازه ملکولی آن می‌باشد. افزایش دما قابلیت حل هیدروکربور در آب را افزایش می‌دهد.
قابلیت انحلال هیدروکربورهای سنگینتر با کاهش دما کم می‌شود. بنابراین هیدروکربورها بر اثر کاهش دما به تدریج از محلول اشباع شده خارج می‌شود. این رهایی در هر سنگی که دمایی کمتر از دمای قبلی خود داشته باشد می‌تواند صورت گیرد. نتیجه آزاد شدن هیدروکربور ، راه یابی آن به مسیر اصلی جریان است. آزاد سازی نفت ، ناشی در کاهش دما ، در هر حال ، تنها مقدار کمی نفت از سنگهای ضخیم لایه ، می‌تواند از آب عبور جدا شود.
مهاجرت ثانویه نفت
تمرکز مواد آلی و هیدروکربورها و یا واحد حجم سنگ بسیار محدود است و حرکت آن مواد نسبت به سنگ مخزن نیز به آهستگی صورت می‌گیرد. مولکولهای هیدروکربور آزاد شده و یا بخشهای کوچک نفتی در حال ورود به سنگ مخزن اصولا کوچکتر از معبر سنگ بود و استفاده از نیروی ارشمیدس ، نیروی موئین ، نیروی هیدرودینامیکی ، تراوایی موثر و در صد اشباع آب سنگ مخزن به بخش بالاتر مخزن انتقال پیدا می‌کند. حرکت صعودی هیدروکربور در مخزن منوط به جابجایی دیگر ملکولهای هیدروکربور بوده با این که بوسیله جریان آب صورت می‌گیرد.
ورود هیدروکربور به مخزن تداوم حرکت صعودی آن را تامین می‌کند. نفت و گاز شناور در آب با استفاده از نیروهای ارشمیدس و هیدرودینامیکی به سمت قله تاقدیس حرکت می‌کند. تمرکز نفت و گاز در قله تاقدیس مقاومت آن دو را در مقابل جریان افزایش می‌دهد. آب به ناچار در جهت شیب جریان به حرکت خود ادامه می‌دهد. حضور جریان قوی آب و وجود اختلاف فشار ، سبب کج شدگی سطح آب و نفت می‌شود. تداوم فشار هیدرودینامیکی ممکن است باعث جدایش مخازن از یکدیگر شده و تغییر کلی در تعادل مخزن را ایجاد کند. مخزن در شرایطی تشکیل می‌شود که نفت و گاز در جهت مخالف نیروی هیدرودینامیکی به طرف بالا حرکت کرده و در ناحیه رخساره‌ای ، نیروی هیدرودینامیکی و نیروی موئین بر نیروی ارشمیدس غلبه کند. بطور طبیعی در ناحیه تغییر رخساره‌ای مقدار تخلخل و تراوایی سنگ به سمت بالا کاهش یافته است.
نفت از منافذ ریز یا معابری که بر اثر صعود نفت خام از لابه‌لای رسوبات آغشته به آب ایجاد شده است به سمت بالا حرکت می‌کند. حرکت صعود کننده نفت تا زمانی که نیروی ارشمیدس نفت خام ، بر فشار موئین بین خلل برتر باشد تداوم پیدا می‌کند. نفت و گاز خارج شده از سنگ منشا ابتدا در مرز بین سنگ منشا و مخزن تجمع پیدا می‌کند. حرکت صعود کننده نفت خام و گاز به دنبال تجمع آنها و افزایش فشار جابجایی به صورت رشته‌های باریک به سمت بالای سنگ مخزن آغاز می‌شود. تجمع هیدروکربور در سنگ مخزن پس از رسیدن هیدروکربورهای رشته مانند به بخش فوقانی سنگ مخزن شروع می‌شود.
ویژگیهای زمین شناسی در مهاجرت و تمرکز هیدروکربورها
این ویژگیها با توجه به شناخت نواحی هیدروکربوردار به شرح زیر است:
آب اطراف مخزن نفت را فرا گرفته است. به همین دلیل مشکلات نفت به هیدرولوژی ، فشار سیال و حرکت آب بستگی دارد. حرکت آب به سمت ناحیه کم فشار بوده و مقدار حرکت به پتانسیل بالا و قدرت جریان در سازند آبدار بستگی دارد.
گاز و نفت هر دو نسبت به آب شناور بوده و همچنین نسبت به آب دارای وزن حجمی پایین‌تری می‌باشند. از آهکی تا سیلیس ، منشا رسوبی سنگ ، در صد تخلفل سنگ از ۱ تا ۴۰ در صد و به تراوایی از ۱ تا چندین میلی‌داری بستگی دارد.
نفتگیرها ممکن است حاصل پدیده ساختمانی ، چینه‌ای و یا تلفیقی از هر دو باشد. در شرایطی که اختلاف پتانسیل سیال وجود داشته باشد. احتمال ایجاد معبر و تمرکز فراهم می‌آید.
اندازه و شکل میکروسکوپی خلل و پیچا پیچی معابر تراوا و خصوصیات سنگهای مخزن بطور کامل متغیر است. مهاجرت و تجمع در خلال معبر تراوا و محیط شیمیایی صورت می‌گیرد.
حداقل زمان تشکیل ، مهاجرت و تجمع نفت کمتر از ۱ میلیون سال است.
مرز فوقانی یا سقف مخازن کم و بیش غیر قابل نفوذ است.
دمای مخازن نفت متغیر و از ۵۰ تا ۱۰۰ درجه سانتیگراد نوسان دارد.
فشار مخازن متفاوت بوده و مقدار آن برحسب تاریخچه زمین شناسی متغیر می‌باشد. نقش سطح تماس آب و نفت در مهاجرت نفت سطح تماس آب و نفت در بسیاری از مخازن کج شدگی داشته و مقدار کج شدگی از یک متر تا دو متر و یا بیشتر در کیلومتر می‌باشد. بطور استثنا کج شدگی سطح آب و نفت تا ۲۵۰ متر در کیلومتر نیز مشاهده شده است. کج شدگی سبب جابجایی نفت و گاز از یک سوی مخزن به طرف دیگر آن می‌شود. این امر از نظر توسعه و استخراج چنین مخازنی حائز اهمیت می‌باشد. در شرایطی که جابجایی تجمع نفت بسیار شدید باشد ذخیره نفتی از موضع واقعی خود ، متد حرکت می‌کند. به نحوی که ممکن است ضمن صفر اولین چاه آثاری از وجود مخزن در محل دیده نشود.

[Sara12]

دید کلیدر مورد نفت


نفت یا پترولیوم نوعی قیر و یا بیتومین است که به صورت مجموعه‌ایاز هیدروکربورهای مختلف ، به اشکالمایع (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D9%2585%25D8%25A7%25DB%258C% 25D8%25B9) و یاگاز (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%25AF%25D8%25A7%25D8%25B2) در مخازن زیرزمینی وجود دارد. پترولیوم درشیمی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B4%25DB%258C%25D9%2585% 25DB%258C) و زمین شناسی ، اصطلاحا به ترکیبات هیدروکربوره‌ای اطلاق می‌شود که توسط چاههای نفتاز داخل زمین استخراج می‌شوند. شکل اصلی پترولیوم در داخل مخازن به صورتگاز (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%25AF%25D8%25A7%25D8%25B2) است که به نامگازطبیعی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%25AF%25D8%25A7%25D8%25B2% 2B%25D8%25B7%25D8%25A8%25DB%258C%25D8%25B9%25DB%25 8C) نامیده می‌شود بخشی از پترولیوم در شرایط متعارفی ( 15 درجه سانتیگراد و 760 میلیمتر فشار جیوه)، به صورت مایع در آمده که به آننفتخام (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D9%2586%25D9%2581%25D8%25AA% 2B%25D8%25AE%25D8%25A7%25D9%2585) می‌گویند و بخش دیگر به همان صورت گاز باقی می‌ماند.
تاریخچه و سیر تحولی


مواد نفتی از زمانهای بسیار قدیم مورد استفاده قرارمی‌گرفته است. نادر شاه با استفاده از روشن کردن مشعلهای نفت موفقیت چشمگیری در فتحهندوستان بدست آورد. بیشتر تولیدات نفتی تا نیمه قرن نوزدهم از طریق چشمه‌های نفتیبا گودالهای کم عمق و چاههای دستی حفر شده در مخازن نفتی که عمق ، صورت می‌گرفتهاست. حفاریهای نسبتا عمیقتر جهتاستخراجنفت (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25A7%25D8%25B3%25D8%25AA% 25D8%25AE%25D8%25B1%25D8%25A7%25D8%25AC%2B%25D9%25 86%25D9%2581%25D8%25AA) در ابتدا در ناحیه پچل بورن فرانسه صورت گرفته است. در این ناحیه ماسه‌هاینفتی در سطح زمین بطور قابل ملاحظه‌ای گسترده می‌باشد.

بهره‌برداری ازشیلهای نفتی در سال 1847 در شیلهای کربنیفرناحیه توربن اسکاتلندآغاز شد. تکنولوژی حفاری با سیم بکسل در سال 1859 توسط کلنل دریک به کار گرفته شد. همزمان باآن ، رشد سریع حفاری در آمریکای شمالی و نقاط دیگر جهان آغاز شد. تولید هیدروکربورمایع در نیمه قرن نوزدهم با احداث و توسعه پالایشگاهها به سرعت توسعه یافت.

با رشد و گسترش پالایشگاهها انواع تولیدهای نفتی مشتمل بر گازهای سبک ،نفت سبک،نفت سنگینو مشتقات سنگینتر هیدروکربوریتولید شد. با شروعجنگجهانی اول (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25AC%25D9%2586%25DA%25AF% 2B%25D8%25AC%25D9%2587%25D8%25A7%25D9%2586%25DB%25 8C%2B%25D8%25A7%25D9%2588%25D9%2584) ( 1914 - 1918 ) نیاز به مواد نفتی به شدت افزایش یافت. اولینچاهنفت (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%2586%25D8%25A7%25D9%2587% 2B%25D9%2586%25D9%2581%25D8%25AA) در 1859 در یک ساختمان تاقدیسی درایالت پنسیلوانیای آمریکاحفرگردید. درایرانهم اولین چاه نفت در 1902 در تاقدیس مسجد سلیمان در شمالاهواز (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25A7%25D9%2587%25D9%2588% 25D8%25A7%25D8%25B2) به نفت رسید.
منشا نفت


منشا نفت به احتمال قریب به یقین از مواد آلی است. به این معنیکه بقایای گیاهی و جانوری پس از نهشته شدن در کف حوضه‌های رسوبی و مدفون شدن بهوسیله رسوبات اولیه ، در معرض پاره‌ای واکنشهای بیوژنیک قرار می‌گیرند و به ازاءافزایش ضخامت رسوبات به تدریج تبدیل به مواد هیدروکربوری و نفتهای خام اولیهمی‌شوند، گذشت زمان و استمرار تحولات مکرر شیمیایی و بیوشیمیایی ، کیفیت نفتهایاولیه را ارتقا داده و نهایتا آنها را بهنفتخام (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D9%2586%25D9%2581%25D8%25AA% 2B%25D8%25AE%25D8%25A7%25D9%2585) قابل استفاده برای مصارف مختلف تبدیل می‌کنند.

برای تشکیل نفت تجمعمواد آلی به مقدار قابل ملاحظه و کافی ، ضروری است. این نیاز در حوضه‌های رسوبیتامین می‌گردد که ، مواد آلی در آنها درصد بالایی از مواد رسوبی را تشکیل داده ونهشتگی این دو به صورت توام و هم زمان صورت می‌گیرد. حاصل آنکه نفت در طبقات رسوبیغنی از مواد آلی تشکیل خواهد شد. برای تشکیل نفت طبقات مولد نفت ، افزون بر فراوانیمواد آلی ، حفظ آنها در لابلای رسوبات در برگیرنده ، از شروط اساسی است. چنانچهروند نهشتگی مواد در حوضه‌های رسوبی ، به قدر کافی سریع باشد، فرصتی برای تجزیه وفساد مواد آلی باقی نمانده و موجبات حفظ آنها ، فراهم خواهد شد

پس از مدفونشدن مواد آلی در داخلرسوباتو تامین ضخامت لازم از رسوبات جدیدرویی ، با دخالت عوامل بیوژنیک و فیزیکو شیمیایی خاص ، مولکولهای آبی به مولکولهایهیدروکربوری ساده و نفتهای اولیه که از ساختار مولکولی پیچیده برخوردار هستند،تبدیل و تحول می‌یابد، سرانجام با پلیمریزه شدن هیدروکربورهای فوق ، تحول آنها بهمولکولهای منظم و بزرگ و یا کوچک با آرایش مولکولی منظم در نفت خام مایع و گازتکمیل می‌گردد. این تحولات در رسوبات و سنگهای مولد نفت ، انجام می‌گیرد. معمولااین نوع سنگها از جنس شیلهای سیاه رنگ است که به آنها شیلهای آلی هم می‌گویند.

حفاری نفت

استخراج نفت وگاز از طریق حفاری پوسته زمین انجام می گیرد.

برای اینکار مته حفاری با تیغه ای تیز و دندانهدار،می چرخد و سنگ هارا می شکافدتادر عمق زمین فرو رود. مته حفاری به لوله ای متصل استکه به آنتنماشین شبیه است و هرچه پایین تر رود ،لوله های بیشتری بهانتهای آن افزوده میشود. یک مته حفاری نفت در مدت یک ساعت قادراستچاهی به عمق 60 متر حفر کند . اما اگر زمین نرم نباشد و سنگهایسخت در مسیر مته حفاری واقع شده باشند در آنصورت سرعت عملیات

حفاری کاهش می یابد.

حمل و نقل نفت

نفت مورد نیاز بازارهای مصرفی جهانی ازطریق خشکی، خطوط لوله زیرزمینی و نیزتوسط کشتی های نفتکش غول پیکر، بهنقاط مختلف جهان حمل می شود. تجارت بسیار گسترده است و نیمی از محمولهکشتیهایی که به طور دایم در اقیانوسها رفت و امد می کنند، نفت است.

http://i8.tinypic.com/6keq3rc.jpg
اشکال گسترش نفت


توده‌های نفتی بر حسب آنکه در سطح زمین ظاهر شوند و یا درداخلطبقات زیرزمینی مدفون و محبوس شده باشند به دو گروه زیر تقسیم می‌شوند:


گسترش‌های سطحی


مواد نفتی در محلهای مساعد از طریق شکستگیها و بازشدگی‌ها، همواره به سطح زمین رسیده و بر آن جاری می‌شوند و از آنجا گسترش‌های سطحی گاز یامایع را تشکیل می‌دهند.



گسترش‌های سطحی به صورت مایع و گاز :در این نوع گسترشهای سطی موادهیدروکربوری به صورت مایع و یا گاز ، همراه مواد تخریب یافته سر راه ، به سطحمی‌رسند و از آن جمله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

سرچشمه نفت :مواد نفتی ممکن است به صورت گاز یا مایع از طریق درزها ،شکافها ، سطوح گسلی ، سطوح دگرشیبی و یا سطوح چینه‌بندی طبقات به صورت چشمه نفت ،در سطح زمین ظاهر شوند.

گل فشانها و جریانهای گلی :گل فشانها گازهای پرفشار در حال فورانیهستند که همراهآب (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25A2%25D8%25A8) ، گل ، خرده سنگها و گاهی اوقات هم نفت مایع ، از مجاری‌ای که به سطح زمین راه بازکرده‌اند، خارج می‌شوند.

گسترشهای سطحی جامد :در پاره‌ای از موارد گسترشهای سطحی به صورت مایعاتبسیار غلیظ و گاهی هم به شکل خمیری دیده می‌شوند، این قبیل نفت‌ها ، تحت نامهایمختلف از قبیل تار ،آسفالت (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25A2%25D8%25B3%25D9%2581% 25D8%25A7%25D9%2584%25D8%25AA) ، موم ، پیچ و قیرهای سخت و شکننده معرفی می‌شوند. و شامل موارد زیرمی‌باشند:

نفت‌های جامد پراکنده :نفت آغشته به مواد رسوبی ، به طور مختلف درمجاورتاتمسفر (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25A7%25D8%25AA%25D9%2585% 25D8%25B3%25D9%2581%25D8%25B1) قرار گرفته و به تدریج اکسید شده و به مرور سخت‌تر می‌گردند.

مجتمع‌های نفتی رگه‌ای:گروهی از هیدروکربن‌های جامد، به صورت رگه‌هایی،حفره‌ها و فضاهای خالی داخل طبقات را اشغال کرده‌اند.

شیلهای نفتی :واژهشیلنفتی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B4%25DB%258C%25D9%2584% 2B%25D9%2586%25D9%2581%25D8%25AA%25DB%258C) به انواع مختلف شیلهای قیردار که محتوی مقدار قابل ملاحظهمواد آلیاست، اطلاق می‌گردد. این مواد کهدر واقع حد واسط بین مواد آلی اولیه و نفتها است. کروژن (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%25A9%25D8%25B1%25D9%2588% 25DA%2598%25D9%2586) نامیده می‌شود.
گسترش‌های نفتی زیرزمینی


گسترشهای مواد نفتی در زیرزمینی، عمدتا از نظرارزش اقتصادی آنها طبقه‌بندی می‌کردند و شامل موارد زیر می‌باشند.



مخازن نفتی :مخزن نفت ساده‌ترین شکل جمع یک ذخیره نفتی در زیر زمین وکوچکترین واحد از نظر اقتصادی است.

میدان نفتی :وقتی چند مخزن در وضعیت مشترک و خاصزمینشناسی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B2%25D9%2585%25DB%258C% 25D9%2586%2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25 B3%25DB%258C) ، اعم از ساختمانی و یاچینهشناسی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%2586%25DB%258C%25D9%2586% 25D9%2587%2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25 B3%25DB%258C) ، قرار گرفته باشند، چنین مجموعه و یا گروه مخازن را میدان نفتیمی‌گویند.

حوضه نفتی

|حوضه‌های نفتیحوضهنفتی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25AD%25D9%2588%25D8%25B6% 25D9%2587%2B%25D9%2586%25D9%2581%25D8%25AA%25DB%25 8C) ، منطقه و یا محدوده جغرافیایی‌ای است که در آن میدانها ومخازننفتی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D9%2585%25D8%25AE%25D8%25A7% 25D8%25B2%25D9%2586%2B%25D9%2586%25D9%2581%25D8%25 AA%25DB%258C) متعددی ، وجود دارد، که همه آنها در یک مجموعه زمین شناسی مربوط به شرایطمحیطی و رسوبی معین و مستقل گرد آمده‌اند.

پالایش نفت

پس از آنکه نفت خام از زمین استخراجمیشود ازطریق خطوطلوله های نفتی ونیز از طریق هوا وخشکی به پالایشگاههاحمل میشود.یک پالایشگاهمجموعه ایپیچیده و صنعتیاستکهنفت خام راتفکیک و تجزیهوترکیب مجدد میکند.فرآیندپالایشباعملتق� �یریاجداسازینفت خام سنگین دربرجتقطیرآغازمیشود.

http://i2.tinypic.com/6xind04.jpg

ترتیب فرآورده های نفتی
موارد کاربرد نفت


نفت خام استخراج شده از چاههای نفت ، لازم است جهت مصرف، پالایش شده تا انواع سوختهای مایع و گازی از آن بدست آید. فرآورده‌های پالایشگاهیبرحسب درجه تقطیر و فرآیندهای تصفیه ، از انواع بسیار زیادی برخوردار است. اینفرآورده‌ها افزون بر تامین سوختهای مختلف خانگی و صنعتی ، به عنوان مواد اولیه برایصنایع مادر در جهان امروز است که تنها بر مبنای فرآورده‌های پالایشگاهی استوار است.

فرآورده های اصلی پالایشگاهی

شامل:قیر طبیعی،موم، روغنهای صیقل دهنده، سوخت دیزل پارافین (نفت سفید)سوخت هوانوردی بنزین و گاز سیلندر که از نفت خام به دست می آید. بسیاری از لوازم مصرفی در زندگی روزمره از نفت خام تهیه می شود. مانند:

http://i13.tinypic.com/6jodvh5.jpg
ارتباط زمین شناسی نفت با سایر علوم


اصولا زمین‌ ناسی نفت بطور گسترده‌ایدر ارتباط با سایر رشته‌های زمین شناسی بوده و برای یک نفر زمین شناسی نفت ، آگاهیاز موارد ذکر شده در زیر الزامی می‌باشد:


فیزیک (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D9%2581%25DB%258C%25D8%25B2% 25DB%258C%25DA%25A9)،ژئوفیزیک (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%2598%25D8%25A6%25D9%2588% 25D9%2581%25DB%258C%25D8%25B2%25DB%258C%25DA%25A9) ،ترمودینامیک (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25AA%25D8%25B1%25D9%2585% 25D9%2588%25D8%25AF%25DB%258C%25D9%2586%25D8%25A7% 25D9%2585%25DB%258C%25DA%25A9)
زمینشناسی فیزیکی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B2%25D9%2585%25DB%258C% 25D9%2586%2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25 B3%25DB%258C%2B%25D9%2581%25DB%258C%25D8%25B2%25DB %258C%25DA%25A9%25DB%258C)،زمینشناسی تاریخی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B2%25D9%2585%25DB%258C% 25D9%2586%2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25 B3%25DB%258C%2B%25D8%25AA%25D8%25A7%25D8%25B1%25DB %258C%25D8%25AE%25DB%258C)
زمینشناسی ساختمانی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B2%25D9%2585%25DB%258C% 25D9%2586%2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25 B3%25DB%258C%2B%25D8%25B3%25D8%25A7%25D8%25AE%25D8 %25AA%25D9%2585%25D8%25A7%25D9%2586%25DB%258C)،ف یسل شناسی،چینه‌شناسی
نقشه‌برداری سطحی
آب‌ شناسی،هیدرودینامیک عملی
کانیشناسی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%25A9%25D8%25A7%25D9%2586% 25DB%258C%2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25 B3%25DB%258C)،پترولوژی،رسوبشناس� � (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B1%25D8%25B3%25D9%2588% 25D8%25A8%2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25 B3%25DB%258C)،سنگشناسی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B3%25D9%2586%25DA%25AF% 2B%25D8%25B4%25D9%2586%25D8%25A7%25D8%25B3%25DB%25 8C)
ژئومورفولوژی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%2598%25D8%25A6%25D9%2588% 25D9%2585%25D9%2588%25D8%25B1%25D9%2581%25D9%2588% 25D9%2584%25D9%2588%25DA%2598%25DB%258C)،نقشه ‌های زیرزمینی
شیمی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B4%25DB%258C%25D9%2585% 25DB%258C)،ژئوشیمی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25DA%2598%25D8%25A6%25D9%2588% 25D8%25B4%25DB%258C%25D9%2585%25DB%258C)،ریاض ی (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B1%25DB%258C%25D8%25A7% 25D8%25B6%25DB%258C)،شکل شناسی
شیمیفیزیک (http://patoghu.com/forum/redirector.php?url=http%3A%2F%2Fdaneshnameh.roshd. ir%2Fmavara%2Fmavara-index.php%3Fpage%3D%25D8%25B4%25DB%258C%25D9%2585% 25DB%258C%2B%25D9%2581%25DB%258C%25D8%25B2%25DB%25 8C%25DA%25A9)
حفاری

[Sara12]

مقدمه ای بر حفاري

درنوشته زیر تعریف برخی از مفاهیم ابتدایی حفاری مورد نظر است.
كندن چاه و رسيدن به هدف مورد نظر را حفاري ميگويند حفاري يكي از كارهاي پيچيده و گران و طاقت فرسا وتخصصي در صنعت نفت بشمار ميرود. هر كاري كه ما قبل از حفاري انجام داده باشيم در صورتي كه عمل حفاري بدرستيانجام نگيرد بي فايده است.
بنابراين به حفاري خيلي اهميت مي دهند قبل از حفاريما فقط با تخيل و فرضيات مختلف لايه ها و عمق ها را تعيين مي كنيم ولي در حفاريواقعاً به اينها مي رسيم زمين شناس، مهندس راه و ساختمان، حفار و … همه دست به دستهم مي دهند تا حفاري به طور مداوم انجام شود. چون هزينه دكل و لوازم حفاري خيليگران است.بنابراين حفاري در سه نوبت و بطور 24 ساعته انجام مي گيرد.
تعيين محلحفاري نيز مهم است مثلاً فاصله آن از مناطق مسكوني، چاههاي مجاور، مسكوني فشار قويبرق و ….. كه اينها همه تخصصي و مخصوص به خود را دارند بعد از تعيين محل مهندس راهو ساختمان اقدام به نصب كردن وسايل مورد نياز، اتاق ها، جاده و … مي كند سپس دكل بهمنطقه آورده مي شود و عمل بطور 24 ساعته انجام مي شود.
عمل حفاری بوسیله دکلصورت میگیرد . این دکل ابتدا بصورت جدا از هم به محل آورده میشود . سپس آن را درمحل سر هم کرده و آمده حفاری میکنند . دکل و وسایل حفاری بصورت کرایه ای و گرانقیمت می باشند بنابراین عمل حفاری بصورت 24 ساعته انجام میگیرد .
لوازم و قطعات حفاری عبارتند از :
1) Hook
قلاب آویزان ازقطعات و رشته های بالا و پایین رو و متصل به دکل حفاری
2) Swivel
دستگاه متصلکننده قسمتهای دوار داخل چاه و قسمت های ثابت در خارج
3) Mud line
لوله قابلانعطاف ( لاستیکی ) جهت انتقال گل حفاری به داخل لوله های حفاری
4) Derrick
دکلحفاری
5) Kelly
لوله با قطع 6ضلعی یا 4 ضلعی که بوسیله یک رابط به ........ و از طرف دیگر به لوله های حفاریداخل چاه متصل میگردد
6) Stand pipe
لوله انتقالگل از داخل پمپها به لوله لاستیکی
7) Kelly bushing
بوشن کهبا دواران خود ... را به حرکت در می آورد
8) Rotary table
صفحهدوار
9) Sub-Structure
پایه هایزیر دکل
10) Foundation
پی بتونیزیر دکل
11) Seller
چاله ای که جاهدر آن حفر میشود
12) Blow out control
دستگاه جلوگیری کننده از فوران چاه
13) Flow line
لوله انتقالگل برگشتی از داخل چاه به مخازن گل حفاری
14) Shale shaker
محلتفکیک گل حفاری از مواد و سنگ ریزه های حفاری شده
15) Screen
توری فلزی یاالک
16) Return tank
مخزن یامحل تجمع گل برگشتی از چاه
17) Mud pump
پمپ هایارسال گاز از .... به داخل چاه
18) Casing
لوله های دیواربندی در اندازه های مختلف
19) Annulus
مجرای برگشتگل و مواد حفاری شده از چاه به خارج
20) Drill pipe
لوله حفاریکه محتوی گل ارسالی به داخل چاه است
21) Bit
متهحفاری
عمل حفاری بصورت 24 ساعته و در 3 نوبت کاریانجام می شود . ولی همه افرادی که برای حفاری استخدام میشوند بصورت اقماری هستند وباید هر زمان که لازم باشد آماده کار باشند . کما اینکه در بعضی موارد حتی تا 3 روزیا بیشتر فرد وقت استراحت ندارد . عمل طاقت فرسا / وقت گیر / پر هزینه / خطرناک /الوده کننده محیط زیست /.... انجام میگیرد تا چاه به نتیجهبرسد

[Sara12]

بخش های مختلف در دکلحفاری







اصولا" در حفار ي دوراني دو نوع دكل وجود دارد :
I. دكل استاندارد كه با چهار پايه (Leg) كه روي يك پي چهار گوش قرار دارد و هر دفعه قطعه قطعه مي كنند.
II. دكل خود فراز يكبار موقع ساخت سر هم بندي مي شود = دكل چاقوئي = Jackknife Mast





هر دكل بر روي زير سازه اي (Substructure) بنا ميشود كه كار آن
الف) نگهداري سكوي دستگاه حفاري و تامين فضا براي تجهيزات و كارگران
ب ) تامين فضا براي فورانگير هاي زير سكوي د ستگاه حفاري
معمولا" ظرفيت بار يك د كل استاندارد از۲۵۰۰۰۰تا ۱۵۰۰۰۰۰ پوند ( ۱۲۵ تن تا ۷۵۰ تن ) تغيير ميكند و بادهائي با سرعت ۱۰۰ تا۱۳۰ مايل در ساعت ( ۲۰۸ - ۱٦۰ كيلومتر در ساعت ) را مي تواند تحمل نمايد بدون اينكه احتياج به مهار دكل با سيم باشد.


قسمت هاي مختلف يك دكل حفاري :



1.جعبه قرقره تاج و سكوي تاج (ميزاب )Crown Block & Water Table





2.دكل خود فرازMast
3.سكوي دكلبانMonkey Board
4.جعبه قرقره متحركTravelingBlock
5.قلابHook
6.هرز گردSwivel
7.گيره بالا برElevator
8.كليKelly
9.بوش رانش كليKellyBushing
10. بوش اصليMasterBushing
11. سوراخ اتصالMouse Hole
12. گمانه (چاهك كلي )Rat Hole
13. آچار چپBack up Tongs
14. آچار راستMake up Tongs
15. گردونه حفاريDraw works
16. وزن نماي حفاريWeight Indicator
17. تابلو حفارDriller’s Console
18. اتاق حفارDog House
19. خرطومي كليRotary Hose
20. انباره روغن فورانگيرAccumulator Unit
21. راهروCatWalk
22. سرسرهPipe Ramp
23. خرك هاي لولهPipe rack
24. زير سازه دكلSubstructure
25. ناودان برگشت گلMud Return Line
26. الك لرزانShale Shaker
27. چند راهه كاهنده (فورانگير)Choke Manifold
28. جدا كننده گاز گلMud – Gas Seperator
29. گاز زداDegasser
30. حوضچه هاي گلReserve Pits
31. مخازن گلMud Pits
32. لاي زداDesilter
33. ماسه زداDesander
34. پمپ هاي گلMud Pumps
35. خروجي پمپهاMud Discharge Lines
36. سيلوهاي مواد فله گل و سيمانBulk Mud Components Storage
37. انبار مواد گلMud Hose
38. مخازن آبWater Tanks
39. مخزن گازوئيلFuel Storage
40. موتورها و .......Engines &Generators
41. مجموعه فورانگير گلBlow – out Preventor Stack
42. كابل حفاريDrilling Line










توضيح بخش هاي مختلف دكل حفاري ( نماي كناري):

١- هاي دريل يا (Hi drill) كه محافظت كننده فضاي حلقوي يا آنولوس است.
۵٫٤٫۳٫٢- Top Rams و Shear Rams وBlind Rams وRamsBottom كه اينها والوهائي هستند كه براي جلوگيري از فوران در زير سكو نصب ميگردند و در مواقع اضطراري Shear Rams را بكار برده و كلا"ارتباط فضاي بيرون و داخل چاه را قطع مي كنند. به مجموعه اينRams ها BOP يا Blow-out Preventor گفته مي شود و وظايف مهار كنندگي را دارند.
٦- Cellar = كه در زير دكل و روي زمين به توسط سيمان درست شده و حالت يك گودال مكعبي شكل را دارد و حفاري از انتهاي آن شروع مي شود.
۷- BOP كه در بخشهاي و و و توضيح داده شده است.
۸-لوله حفاري كه با Rotary Table درگير است.
٩- Kelly Bushing = كه شش گوش يا سه گوش يا مربعي است و درونRotary Table قرار گرفته و هنگامي كه روتاري تيبل مي چرخد Kelly Bushing و لوله هاي متصل به آن نيز گردش ميكند.
۱۰ –Kelly Cock = لوله ها به آن متصل شده و هرز گرد بوده و لوله حاوي گل حفاري نيز به آن متصل مي شود.
١١- Travelling Block = سيم هاي بكسل حفاري روي آن قرار گرفته و توسط آنها رشته هاي حفاري بالا و پائين ميشوند.
١۲ –Kelly = لوله اي است كه شش گوش بوده و در بخش بالائي دريلينگ پايپز قرار مي گيرد و Kelly Bushing آنرا مي چرخاند.
١۳ –Crown Block = كه در انتهائي ترين قسمت استرينگ قرار مي گيرد و در انتهاي دكل حفاري و وظيفه آن بالا و پائين بردن مجموعه حفاري است.
۱٤ –Monkey Board = كه سكوئي است كه دكلبان روي آن ايستاده و لوله ها را جابجا نموده و آنها را كم يا زياد مي كند.
۱۵ –Rat Hole = كه مجموعه كلي را درون آن قرار مي دهند براي لوله پائين يا لوله بالا.
۱٦ –Steal Line Measurment = SLM كه لوله ها را متراژ كرده كه چه ميزان لوله درون چاه وجود دارد.
۱۷ –Mouse Hole = كه لوله اي را كه قرار ات به رشته حفاري اضافه نمايند درون آن قرار مي دهند.



تشريح بخش هاي مختلف سكوي حفاري در نماي پلان :
١- روتاري تيبل كه چرخيده و مجموعه لوله ها و استرينگ و كلي بوشينگ و متعلقات آنرا درون و بيرون چاه بچرخش در مي آورد.
۲ –Driller’s Console كه در صفحات بعدي مفصلا" توضيح داده خواهد شد و محل استقرار حفار بوده و از اين محل كنترل مي گردد.
۳ –Blow-out Preventor = BOPكه در مواقع فوران از فوران چاه جلوگيري مي كند و و يك دستگاه از آن هم در كنار كمپها قرار دارد.
٤ – Dog House كه محل استقرار افراد حفاري بوده و دستگاه Geolograph درون آن قرار دارد كه مسائل مربوط به چاه را ثبت مي نمايد(٩٫۷ ).
۵ –Drilling String يا رشته حفاري كه هر استند شامل سه شاخه بوده و هر شاخه ۳۱فوت ميباشد برابر با ۹ متر و توسطTool Joint ها بيكديگر اتصال مي يابند كه جمعا" هر استند برابر با ۵/۳۰ متر طول دارد و در كنار دكل بحالت آويزان قرار دارند و از قسمت زير Monkey Board آويزان هستند. رشته حفاري شامل لوله هاي حفاري Drilling Pipes و لوله هاي ديواره ضخيم مخصوصي است كه لوله هاي وزنه Dirilling Collars ناميده ميشوند. طول هر كدام از لوله هاي حفاري ۳۰فوت است و شاخه (Joint of Pipes) لوله ناميده مي شود و انتهاي طرفين هر شاخه رزوه دارد. طرفي كه رزوه هاي داخلي دارد مادگي (Pin) و انتهاي ديگر آن با رزوه هاي خارجي نرينه (Box) ناميده ميشود. دو انتهاي رزوه دار لوله پيوند (Tool Joint) نام دارند و در واقع قسمتهاي جداگانه اي هستند كه بوسيله سازنده ايكه رزوه ها راطبق مشخصات كارخانه درست ميكند به قسمتهاي خارجي لوله حفاري جوش مي شوند. گاهي استند شامل ۳ لوله يا شاخه را سه تائي (Thribble) مي نامند. استندها را كه طول آنها در حدود ۰ ۹ فوت ميباشد مي توان در دكلي كه ارتفاع آن١۳٦ فوت است جا داد.
٦ – لوله هاي وزنه كه قطر داخلي آنها از استندها كمتر بوده و در بيرون آن حالت مارپيچي دارند و براي اضافه شدن وزن استرينگ هاي حفاري بكار مي روند و پيوند جوشي ندارند و نرينه و مادينه روي خودشان تراش شده است.
۷ –تانك نيتروژن كه شلنگهائي از قسمت Rams ها به اينجا وارد شده و فشار براي پشت والوها را فراهم مي كند چون والوهاي Rams بصورت هيدروليكي عمل مي كنند.
۸ –جعبه ابزار كه وسايلي از قبيل رابط هاي لوله هاي حفاري و غيره در آن نگهداري مي شود. در پشت آن كابل حفاري يدك قرار دارد.



بخش هاي مربوط به گل حفاري و پمپاژ آن :
٩ –Mud Shaker و تانك زير آن = كه گل حفاري روي توري شيكر آن ريخته و دو بخش دارد:
الف) Desilter (لاي زدا) سيلت زدا
ب ) Desander كه اولي ذرات سيلت (در اندازه سيلت) را جدا مي كند و دومي قطعات با اندازه ماسه را جدا سازي مينمايد و مواد اضافي بعد از خروج از تانك زيرين آن به حوضچه اي رفته و ته نشين مي كند.
۱۰ –Degasser يا تانك جدا كننده گاز = در اين تانك گازهائي كه بهمراه گل حفاري بالا آمده جدا مي گردد.
١١ –Mud Tank = كه در تانك گل وزن و ويسكوزيته و آلكالن و . . . . گل حفاري توسط گل شناس اندازه گيري ميشود و در صورت كم بودن وزن يا هر مسئله ديگري ( در شماره ۱٢ توضيح داده شده است ).
١٢ – مخزن اضافه كننده مواد = در اين مخزن موادي كه مورد نياز است تا تركيب گل بحالت اوليه بازگردد به آن اضافه ميشود.
١۳و١٤ – پمپهاي گل يا Mud Pumps = كه دو دستگاه بوده و گل را با فشار بدرون Stand Pipes و در نهايت Drilling Pipes فرستاده و از طريق Kelly Cock بدرون چاه پمپ مي شود و در بالاي آن يك وسيله قرار دارد بنام Damper كه جلوي ضربات ناگهاني را كه پمپ وارد ميكند گرفته و كار آن بسيار با اهميت است. هر كدام از MudPump ها سه پمپ دارد يعني Triplex است.
١۵- Draw Box = كه برق AC را بهDC تبديل كرده و كابل آن روي Crown Block مي رود.
١٦- Drum مربوط به كابلها = كه به استرينگ ها متصل بوده و بالا و پائين بردن رشته هاي حفاري را انجام ميدهد.
١۷- ژنراتورهاي توليد برق است كه با گازوئيل كار كرده و سه دستگاه مي باشد و هميشه دو دستگاه از آنها مشغول بكار بوده و يكي در حالت Stand by قرار دارد.
١۸-سكوي حفاري يا Platform = كه كل تجهيزات حفاري درون آن و يا در زير آن روي سطح زمين قرار دارد .
١٩- Choke Manifold = كه افت فشار را باعث شده در هنگام خروج سيال از چاه و والوهائي دارد.
BHA) Bore Hole Assembly) :
ابزار بكار رفته در زير Drilling Pipes را BHA گويند ، اين ابزار عبارتند از:

الف) Drilling Collars = درحفاري معمولا"بين۲ تا۱۰Collar بكارمي برند.
ب) Heavy Drilling Pipes = لوله هائي كه از نظر مقاومت و وزن بين Drilling Pipes و Drilling Collars هستند.
پ) Subها = لوله هائي كه كوچكتر از لوله هاي حفاري هستند كه بين كالرها قرار ميگيرند.
Sub هاي مهم عبارتند از :
ُStabilizer : لوله اي استوانه اي با چند تيغه (زائده) بر روي خود كه به ديواره چاه چسبيده و باعث قرار گرفتن رشته هاي حفاري در وسط چاه مي شود بعبارت ديگر از برخورد رشته حفاري بديواره چاه جلوگيري مي نمايد.
Bit Sub : ايجاد اتصال بين مته و Collar يا Sub هاي بالائي مي كند.
Cross Over Sub : اتصال بين دو لوله با اندازه هاي متفاوت را ممكن مي سازد.
Rimmer : وسيله اي است داراي سه يا شش تيغه از جنس فولاد تنگستن كه بالاي مته بسته شده و باعث يكنواخت كردن قطر چاه مي گردد. اين وسيله عموما" بل از راندن لوله هاي جداري يا آستري رانده مي شود.