بررسی مغزه های نفتی در آزمایشگاه

 

بررسی مغزه های نفتی در آزمایشگاه

در این قسمت خواص فیزیكی و پترو فیزیكی سنگ های مخزن مانند  تراوایی- تخلخل، ترشدگی و چگالی را بررسی می كنند.

روش كار:
ابتدا مغزه هایی راكه ازدرون چاه آمده است مورد بررسی قرار می دهند و طبق نظر كارشناسی  بهترین محل برای تهیه نمونه (Plug) از درون  مغزه با یك علامت دایره مشخص می شود و از محل های مشخص شده نمونه تهیه می شود. پـس از تهیـه نمونه توصیف از نمونه های داخل جعبه ها و تشخیص جنس توسط زمین شناس ، نمونه ها  در قسمت شستشو بوسیله تولوئن به مدت 72 ساعت شستشو داده می شود و سپس آنها را با (oven) خشك می كنند. این شستشو بخاطر این است كه قسمت های نفتی و آلی آن بوسیله تولوئن از درون نمونه  خارج شوند.  این كار معمولآ توسط دستگاه سوكسیله انجام می شود.
با داشتن حجم (V) و جرم(m ) می توان چگالی را تعیین كرد. در اینجا تخلخل  مغزه ها  نیز اندازه گیری می شود. برای اینكار ابتدا دستگاه را با استفاده از یك نمونه مشخص كالیبره می كنند و سپس نمونه مورد نظر را در آن قرار داده و گاز تزریق می كنند سپس با استفاده از فرمول زیر تخلخل را بدست می آورند.

volume  حجم هلیم نفوذی
Bulk volume  معمولاً بوسیله كولیس اندازه گیری می شود.
برای بدست آوردن نفوذ پذیری نیز از دستگاههای مكانیكی و دیجیتالی استفاده می شود. ابتدا نمونه را تحت فشارهمه جانبه (180 Psi)  قرار می دهند و هوا را تزریق می كنند و با استفاده از مانومترو اریفیس مقدار دبی عبوری بـــدست می آید. با استفاده از رابطه دارسی می توان نوشت .

روشی كه قبلاً برای اندازه گیری تخلخل ارائه شد یك روش مكانیكی بود و امروزه بوسیله روش دیجیتالی نیز می توان این اندازه گیری را انجام داد. برای این كار از پلاگهایی باشكل زیر استفاده می شود.

لازم به ذكراست كه پلاگهای مغزه ها می تواند چوبی، مقوایی یا فلزی باشد.

بایـد تـوجه داشت كه مخازن نفتی ایران دارای تخلخل 10% = ф و بهترین مخازن گازی دارای تخلخل 30% = ф می باشند.

همانطور كه ملاحظه می شود بر روی این پلاگ یك فلش وجود دارد كه این فلش جهت تزریق (injection) را نشان می دهد. در صورتیكه نمونه عمودی باشد تزریق باید از پایین به بالا صورت پذیرد.
هر پلاگ دارای شناسنامه ای می باشد كه اطلاعات مربوط به آن پلاگ را در بردارد. این اطلاعات شامل موارد زیراست:

نام مخزن
شماره نمونه 
نوع نمونه : ( (vertical / horizontail
طول نمونه :  (Length)
قطر نمونه : (Diameter)

دستگاههای دیجیتالی نسبت به حرارت حساس می باشد و مقاومت نوع اول و دوم بصورت زیراست:

نوع  اول تراوایی را برای ما اندازه گیری می كند،
در حالیكه نوع دوم هم دانسیته و هم Porosity را برای ما اندازه گیری می كند.

اگر ما شكل مغزه های عمودی را نیز در نظر داشته باشیم (Top و bottom) حالت آن به طریق زیر تعیین می شود.
گاهی نفوذ پذیری بصورت قائم اندازه گیری می شود وگاهی برای تعیین نفوذ پذیری از نمونه گیر (Coreholder) بزرگ استفاده می شود.
شرایط انجام آزمایشات بصورتUnsteady state  است.
اصولاً هدف از این قسمت مطالعات مربوط به حابجایی سیال در شرایط Unsteady State و رفتار موئینگی و ترشدگی (wettability) و شرایط تزریق آب و گاز درمیادین می باشد.

یكی دیگر از اهداف عمده این مجموعه حل مسائل و مشكلات عمده در صنایع بالادستی می باشد. از دیگراهداف این مجموعه كاربرد و توسعه ابزارهای پیشرفته برای تعیین خواص پتروفیزیكی سنگهاست.

تهیه کننده:
دکتر قاسم العسکری
عضو هیئت علمی دانشگاه صنعت نفت

کاربرد نانو سنسورها در بخش لرزه‌نگاري ( Seismic ) صنايع بالادستي نفت

 

 

يكي از تكنيكهاي رايج در اكتشاف نفت و گاز ، لرزه نگاري است .لرزه نگاري عبارتست از ايجاد انفجار در نقاط مختلف روي زمين و ثبت لرزه‌هاي ايجاد شده، ساختار کلي لايه‌هاي زمين و مخزن بدست آورده مي‌شود. اين فرآيند بر اساس تفاوت سرعت حرکت صوت در لايه‌هاي مختلف انجام مي‌گيرد. لرزه‌نگاري به صورت يک بعدي، دو بعدي، و سه بعدي انجام مي‌شود. از اين طريق مي‌توان تشخيص داد که لايه‌هاي مختلف حاوي گاز، نفت يا آب هستند. لرزه‌نگاري چهاربعدي همان لرزه‌نگاري سه‌بعدي است که در زمان‌هاي مختلف انجام مي‌شود  و از طريق آن مي­توان نحوه پيشروي سيالات مختلف را تشخيص داد

 

 

 

شكل 1. نمونه اي از سنسورهاي مورد استفاده در لرزه نگاري.

كاربرد نانوسنسورها در اين بخش

به نظر مي‌رسد با کاربرد نانوتکنولوژي در ايجاد سنسورهاي جديد مي­توان ثبت لرزه‌ها را به صورت دقيق‌تر انجام داد زيرا امکان وارد کردن نانوسنسورها در لايه‌هاي مختلف زمين و ثبت لرزه‌ها از موقعيت‌هاي متنوع‌تر وجود دارد.

در اين بخش يك نوع سنسورهاي صوتي مورد استفاده قرار مي­گيرد، كه ژئوفون نام دارد. اين سنسورها با ثبت اطلاعات به صورت صوتي و بازيابي آن­ها پس از عمليات لرزه­نگاري مورد استفاده قرار مي­گيرند. نانوتكنولوژي مي­تواند علاوه بر پيشرفت فوق با نانوساختار كردن ژئوفون­ها به عملكرد سريع و ثبت اطلاعات صوتي دقيق­تر منجر گردد.

ونگ و مادو[1]  نشان دادند که يکي از انواع سنسورهاي ميکرو الکترومکانيکي کربني کارآيي مناسبي در گستره وسيعي از بيو­مواد و مواد شيميايي دارد. با استفاده از روش توليد اين سنسورها مي­توان ساختارهاي کربني ميکروالکترومکانيکي با "ضريب طول"[2] بزرگ­تر از10 توليد کرد. [1]

 باتکنيک توليد [3]C – MEMS  مي­توان گستره وسيعي از MEMS ها و NEMS [4] ها با "ضريب طول" بالا که قابليت شارژ / دشارژ شدن توسط يون Li را دارند، توليد کرد. اين سيستم­ها پتانسيل توليد آرايه باتري­هايي از مواد هوشمند قابل سوئيچ را خواهند داشت. تکنيک توليد C – NEMS ها با استفاده از Nano Fabrication  و با کنترل روش پيروليز مي­باشد.

نياز به مينياتوري کردن ساختارها، سرعتهاي بالاتر، اتلاف حرارت بهتر، مصرف توان کمتر وسازگاري بيشتر بامحيط زيست در توليد اين سنسورها باعث اقبال عمومي زياد آنها شده است.

آقاي "جونگ­کيم"[5] از دانشگاه تگزاس در کنفرانس نانوتکنولوژي انجمن مهندسين برق آمريکا[6] تكنولوژي "شناوري مغناطيسي با دقت بالا "[7] را كه در بسياري از زمينه­هاي تحقيقاتي نانوتكنولوژي و ساير تكنولوژي­هايي كه براساس اندازه­گيري دقيق حركات و نيروها کار مي­کنند، مورد بررسي قرار داده است. اين تكنولوژي­ها شامل ساختن ساختارهاي نانومقياس، كاربري­ در مقياس اتمي[8] ، سرهم­بندي ميكروقطعات و آشکارسازهاي حركات لرزه­اي مي­باشند. با توجه به کاربرد گسترده تکنولوژي مورد نظر در علوم و مهندسي نانو، کاربرد آن در فعاليت­هاي بالادستي نفت از جمله لرزه­نگاري نيز محتمل است. [2]

همچنين شركتهاي BP و Shell نيز براي كشف و استخراج ميدان­هاي جديد نفت و گاز ازتكنولوژي­هاي نانو در تصوير برداري لرزه­اي و لرزه­نگاري چهاربعدي استفاده مي­کنند. [3]

شرکتTexas –Based Input / Output Inc.  از MEMS براي تهيه داده­هاي لرزه نگاري چاه­هاي نفت و گاز استفاده خواهد نمود. اين ابزار، داده را بصورت دقيقتر و کم­حجم­تر از ژئوفون­هاي معمولي ثبت مي کند. [4]

 

---

[1] Wang and Madau

2 Aspect ratio : نسبت طول به عرض جسم

[3]Carbon Microelectro Mechanical Systems

[4] Nano Electro Mechanical Systems

[5]  Won jong Kim

[6] IEEE

[7]high-precision magnetic levitation

[8] atomic-level manipulation