بررسی افزایش بازده ازدیاد برداشت نفت با کمک فناوری نانو

با کاهش قیمت نفت، تقاضای جهانی برای سوخت‌های فسیلی افزایش یافته و شرکت‌های نفتی را ترغیب کرده تا به دنبال اکتشافات جدید و توسعه‌ فناوری‌های نوین در راستای افزایش بازیافت نفت از مخازنی با تراوایی پایین باشند. در این میان، ازدیاد برداشت به کمک فناوری نانو(Nano-EOR) توجه ویژه‌ای یافته است.

به گفته‌ سعید گل‌شکوه مجری طرح، در ابتدای حفاری‌های نفتی در ایران، اکثر چاه‌های حفر شده در مخازن نفتی دارای توان تولید بسیار زیادی بودند. اما با بهره برداری‌های فراوان در مدت صد سال گذشته، اغلب این مخازن دچار افت فشار و در نتیجه کاهش تولید شده‌اند.

وی افزود: از طرف دیگر میزان بازیافت نهایی از این مخازن کمتر از یک چهارم نفت موجود در آنها است. بنابراین روش‌های مختلف ازدیاد برداشت نفت در کشور ما نیز بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته‌ است.

این محقق بیان کرد: در این راستا، قراردادهایی با موضوع ایجاد فناوری‌های جدید برای افزایش بازیافت برخی از مخازن نفتی کشور که مابین ۹ دانشگاه و مرکز پژوهشی کشور و شرکت ملی نفت ایران امضا شده از جمله‌ راهکارهای در نظر گرفته شده است.

گل‌شکوه خاطرنشان کرد: مطالعات و آزمون‌های میدانی نشان داده‌اند که روش ازدیاد برداشت نفت به کمک مواد شیمیایی از جمله پلیمرها، با توجه به به شرایط مخزن، تأثیر چشمگیری در فرایند ازدیاد برداشت داشته است.

وی گفت: از سوی دیگر به کار بردن نانوذرات، سبب تغییر در ترکیب سیال مخزن و خواص سنگ سیال شده و منجر به متحرک شدن نفت‌های به دام افتاده می‌شوند.

این محقق اضافه کرد: بر خلاف اکثر کشورهای دنیا بیشتر مخازن ایران کربناته و ترکدار همراه با ترشوندگی مرکب (متمایل به نفت دوست) هستند و دما و شوری این مخازن نیز بالاست. از این رو به نظر می‌رسد مخلوط نانوسیال سیلیکای کلوئیدی و پلیمر حساس به دما، گزینه‌ مناسبی برای بهبود بازده برداشت نفت از این مخازن باشند.

گل‌شکوه عنوان کرد: استفاده از نانوذرات سیلیکا منجر به بهبود خاصیت آبدوستی در بستر مخازن شود و از طرفی پلیمر حساس به دما نیز باعث نفوذ نانوذرات در لایه‌های کم تراوا خواهد شد. بنابراین می‌توان با استفاده‌ همزمان از این مواد، افزایش بازده در ازدیاد برداشت نفت را انتظار داشت.

وی بیان داشت: در این گونه مخازن، عملا استفاده از پلیمر‌های معمولی بی‌تأثیر خواهد بود چراکه این پلیمرها در دما و شوری بالا خاصیت خود را از دست می‌دهند و ویسکوزیته‌ آنها به شدت کاهش می‌یابد.

این محقق تاکید کرد: این در حالی است که در این طرح، کوپلیمری طراحی شده که در این شرایط نه تنها خاصیت خود را از دست نمی‌دهد، بلکه ویسکوزیته‌ آن بیشتر نیز می‌شود. از طرفی نفوذ نانوذرات سیلیکا به درون شبکه‌ این کوپلیمر، باعث استحکام بیشتر شبکه‌ و مقاومت بیشتر پلیمر در دما و شوری‌های بالاتر می شود.

گل‌شکوه افزود: این کار که بر اساس یک فناوری نوین بنا نهاده شده، در دو بخش سنتز نانو ذرات سیلیکای کلوئیدی با در نظر گرفتن خواص اندازه و پایداری نانوذرات و بررسی تأثیر مخلوط نانوذرات سیلیکای کلوئیدی با پلیمر حساس به دما، به منظور افزایش بازده استخراج نفت در حال انجام است.

به گفته وی با توجه به اینکه کوارتز، ماده اولیه نانوذرات سیلیکای کلوئیدی، دومین عنصر تشکیل دهنده‌ پوسته‌ زمین از لحاظ فراوانی است، نانوذرات سیلیکای کلوئیدی ارزان‌ترین نانوذره‌ای است که شانس تجاری شدن در بحث ازدیاد برداشت نفت را دارد.

این محقق اضافه کرد: علاوه بر این با توجه به سازگاری این نانوذرات با محیط زیست و نیز سادگی ساختار و سنتز تک مرحله‌ای کو‌پلیمر مورد استفاده در این پروژه، پتانسیل بالایی در زمینه‌ تولید در مقیاس صنعتی و تجاری شدن برای آن قابل پیش بینی است.

این طرح در قالب پایان‌نامه‌ کارشناسی ارشد سعید گل‌شکوه، رضا خرمیان و دکتر مهناز حکمت ‌زاده از دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات تهران و رساله دکترای معصوم شعبان زیر نظر دکتر احمد رمضانی از دانشگاه صنعتی شریف و با همکاری دکتر محمد مهدی احدیان و دکتر سید شهاب الدین آیت اللهی از دانشگاه صنعتی شریف در حال انجام است.

این پروژه که با همکاری شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب در دست انجام است، تحت عنوان پایان نامه‌ مورد نیاز صنعت به تأیید ستاد ویژه‌ توسعه‌ فناوری نانو رسیده است.

این پژوهش به صورت مشترک میان سعید گل‌شکوه و معصوم شعبان انجام شده که این گروه تحقیقاتی تاکنون موفق به ثبت چهار اختراع در ایران و دو اختراع در امریکا شده‌اند و مراحل تکمیل فرایند آن در حال انجام است.