متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی شیمی

گرایش : محیط زیست

عنوان : بررسی و انتخاب سیستم مناسب تصفیه آب تولید شده همراه نفت جهت استفاده در سکوهای نفتی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان­نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان :

بررسی و انتخاب سیستم مناسب تصفیه آب تولید شده همراه نفت جهت استفاده در سکوهای نفتی

استاد راهنما :

دکتر مهدی ارجمند

استاد مشاور :

دکتر حسن پهلوان زاده

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده:

آب تولید شده همراه نفت که شامل مخلوطی از ترکیبات آلی و معدنی می باشد به عنوان بزرگترین پسماند در صنایع بالادستی نفت مطرح می باشد. با افزایش برداشت از مخازن نفت و گاز حجم این آب روز بروز در حال افزایش بوده و تخلیه نامناسب آن در خشکی و دریا مشکلات زیست محیطی زیادی به همراه خواهد داشت. تاکنون روشهای مختلفی جهت تصفیه آب تولیدی در مناطق دریایی مورد استفاده قرار گرفته اند، اما بیشتر آنها تنها برای رفع آلودگی اولیه مناسب بوده و سیستم موثرتری برای تصفیه مورد نیاز بوده تا آب تولیدی قابل استفاده مجدد یا تخلیه در محیط شود. یکی از مهمترین عوامل در تعیین روش عملیاتی در سکوهای دریایی محدودیت فضا می باشد. در سکوهای نفتی استفاده از روشهای شیمیایی و فیزیکی فشرده در گذشته و امروز مرسوم بوده است. در این مقاله تکنولوژی CFU که از سال 2000 میلادی در مناطق دریایی مورد استفاده قرار گرفته است به عنوان مناسب ترین سیستم تصفیه آب تولیدی در مقایسه با دیگر تکنولوژی های مورد استفاده معرفی شده است. بازده مناسب جداسازی، انعطاف پذیری، عدم حساسیت به نوسانات مختلف، هزینه پایین و فضای کم مورد نیاز این سیستم، شرکتهای نفتی را وادار به استفاده بیش از پیش از این تکنولوژی نموده است.

مقدمه:

امروزه در مناطق مختلف جهان در خشکی و دریا به منظور استخراج  نفت و گاز عمليات مختلفی صورت می گيرد. يکي از مشکلات دائمي در توليد نفت و گاز، فرایند توليد آب از مخازن مي باشد که جز جدانشدنی فرایند تولید هیدروکربن ها می باشد. این آب تولیدی به دلیل مجاورت با مخازن از لحاظ کیفیت شبیه به نفت و یا گاز تولیدی می باشد. ضمن اینکه مواد مختلفی در طی مراحل مختلف از اکتشاف تا توليد مورد استفاده قرار می گيرند که برخی از آنها خطرناک و سمی بوده و می توانند اثرات زيانباری از جنبه های مختلف داشته باشند. در مرحله برداشت از يک چاه نفت یا گاز، آب همراه از جمله آلودگي هايي می باشد که در اين حين توليد شده و به طور قطع به يقين تاثيرات خود را برمحيط زيست خواهد گذاشت. در بسياری از مناطق جهان قوانين و مقرراتی برای جلوگيري از آلودگي های محيط زيست وضع و حتی در برخی از مناطق بسياری از فعاليت هايی که منجر به توليد پسماندهای خطرناک نفت و گاز می شوند ممنوع گرديده است. حد مجاز نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه به دریا در استرالیا mg/lit30 متوسط روزانه و mg/lit50 متوسط ماهانه می باشد. در خصوص موادی که از نظر محیط زیستی نگرانی قابل توجهی را ایجاد می کنند، بیشتر کشورها استانداردهای سخت و دقیقی برای تخلیه آب تولیدی تنطیم کرده اند. به عنوان مثال حد متوسط ماهیانه برای تخلیه نفت و روغن در آب تولیدی در ونزوئلا برابر با mg/lit  20 می باشد. در کشور ما میزان نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه، بر اساس کنوانسیون کویت برای متوسط روزانهmg/lit  15 می باشد. رشد روز افزون فعالیت های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست محیطی و مدیریت نامناسب پسماندهای تولیدی از سوی دیگر، سبب شده است که در چند دهه اخیر مقادیر زیادی از پسماندهای ناشی از فعالیت های نفتی به محیط زیست راه پیدا کند. در صورتيکه برنامه ريزی مناسب جهت تصفيه و يا حذف پسماندهایی که به محيط زيست تخليه می شوند صورت نپذيرد اين مهم می تواند اثرات نامطلوبی به دنبال داشته باشد. اثرات زیست محیطی هیدروکربنها و مواد سمی موجود در آب تولیدی بر روی اکوسیستم، گیاهان، جانوران و انسان در این بین از مهمترین موضوعات خواهد بود. امروزه توسعه روز افزون آگاهي عمومي درباره محيط زيست در فرایند تولید از چاههاي نفت و گاز باعث توجه شرکتها و خريداران به اين مهم شده است، بطوريكه مسائل زيست محيطي نقش تعيين كننده اي را در انتخاب تجهیزات و همچنين استفاده از تكنولوزي هاي جديد براي دفع اين مواد و به حداقل رساندن آلودگي، ايفا مي كند.

يکی از مهمترين عوامل در کاهش اثرات منفی زيست محيطی آب تولیدی مديريت صحيح آن می باشد، بگونه ای که برخی مواقع هزينه های مورد نياز در حذف آلودگيهای يک پسماند و يا کنترل انتشار آلودگی آن با اعمال مديريتی صحيح و ابتکاری به ميزان چشمگيری کاهش پيدا خواهد کرد.

با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اينکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلايل مختلف، توليد آب همراه نفت و گاز روز به روز افزايش مي يابد، در نظر گرفتن تمهيدات لازم جهت کاهش اين صدمات و پيشگيري از آن ضروری به نظر می رسد.

با توجه به این ضرورت و اینکه بحث محيط زيست در طی سالهای اخير جايگاه خوبی را در شرکت های نفتی پيدا کرده است، اين پژوهش به بررسی مسائل مختلف آب تولیدی، روشهای تصفیه آب تولیدی و انتخاب روش مناسب جهت تصفیه آب همراه در سکوهای تولید نفت و گاز در دریا پرداخته است. شایان ذکر است این پایان نامه تحت حمایت شرکت نفت فلات قاره ایران و با همکاری واحد پژوهش و توسعه این شرکت انجام شده است.

فصل اول: کلیات

1-1- آب تولیدی همراه نفت (PW)

سنگ‌هاي رسوبي كه در حال حاضر شامل لايه‌هاي رسوبي مختلفي است، در ابتدا از ته‌نشين شدن رسوبات اقيانوس‌ها، ‌درياها، درياچه‌ها و جريان‌هاي ديگر حاصل شده‌اند. اين رسوبات به طور طبيعي شامل مقدار زيادي آب هستند. اين آب همچنان با اين رسوبات دفن مي‌شود و باقي مي‌ماند و ميليون‌ها سال بعد به عنوان (Connate water) مورد توجه قرار مي‌گيرد. بسياري از لايه‌هاي رسوبي بزرگ، در ابتدا با آب هاي اقيانوس‌ها و درياها همراه بوده‌اند، بنابراين در اينگونه رسوبات، آب همراه در اصل آب درياها بوده است. بهرحال، در طي سال‌هاي مختلف رويدادهايي رخ مي‌دهد كه طي آنها نفت كه از مواد‌آلي ته‌نشين شده با اين رسوبات تشكيل شده است از جايي كه سنگ مبداء ناميده مي‌شود به سمت سنگ‌هاي رسوبي با نفوذپذيري و تراوايي بيشتر مهاجرت مي‌كند. نفت داراي دانسيته‌اي كمتر از آب بوده و لذا به سمت سطح آب آمده و آب در لايه‌هاي زيرين قرار مي‌گيرد و اين آب، آب حوزه‌هاي نفتي نام مي‌گيرد که به صورت ناخواسته هنگام استخراج نفت یا گاز به سطح آورده می شود. شکل (1-1) نحوه قرارگیری گاز، نفت و آب در یک مخزن را نشان داده است.

طبق منابع موجود مي‌توان گفت حدود سال 1938 بود كه وجود شكاف‌ها و حفره‌هايي در مخازن هيدروكربوري كه شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولين كسي بود كه وجود آب را در مخازن توليد كنندة نفت گزارش داد. اما وي گمان مي‌كرد كه اين آب ممكن است در حين عمليات حفاري وارد حفره‌هاي مخزن شده باشد.

در بيشتر سازندهاي حاوي نفت اينگونه گمان مي‌رود كه سنگ مخزن قبل از اينكه توسط نفت اشغال شود، كاملاً به وسيله آب اشباع شده بوده است. هيدروكربن‌هاي با دانسيته كمتر به سمت موقعيت‌هاي تعادل ديناميكي و هيدرواستاتيكي مهاجرت مي‌كنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا مي‌كنند و جاي آنرا مي‌گيرند. البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد كرد بنابراين سنگ مخزن به طور معمول شامل هيدروكربن‌هاي نفتي و آب مي‌باشد.

به تدريج با انجام آزمايشات مختلف مشخص شد كه كيفيت اين آب از لحاظ تركيبات شيميايي حل شده در آن از يك مخزن هيدروكربني به مخزن هيدروكربني ديگر تفاوت دارد. همچنين با افزايش برداشت از يك مخزن هيدروكربني مقدار آب تولیدی نيز افزايش مي‌يابد. در سال‌هاي گذشته آب توليدی هنگام استخراج منابع هيدروكربني به عنوان بخشي از مواد زايد توليد شده در عمليات توليد مورد توجه قرار گرفته است.

در واقع آب تولیدی جزء جدا نشدني فرآيند بازيابي هيدروكربن‌هاست و در حوزه‌هاي نفتي توسعه يافته مقدار آب تولیدی به مراتب بيشتر است.

آب تولیدی كه به آن آب شور (Brine) نيز گفته مي‌شود مي‌تواند شامل آب سازند، آب تزريق شده به مخزن، مقدار كمي آب ميعان يافته و مقادير كمي از تركيبات شيميايي استفاده شده در عمليات توليد باشد. آب تولیدی بيشترين حجم مواد زايد توليدي در عمليات توليد مواد هيدروكربني را تشكيل مي‌دهد. اين جريان مواد زايد را مي‌توان مواد زايد با حجم زياد و سميت كم فرض كرد. حجم آب تولیدی از مخازن گازي به مقدار قابل توجهي كمتر از مخازن نفتي بوده ولی آلودگی آلی آن در مقایسه با چاههای نفتی بیشتر می باشد. خصوصيات آب تولیدی نظير شوري، دانسيته، فلزات و محتواي آلي آن از يك حوزة به حوزة ديگر تفاوت دارد.

تولید جهانی آب تولیدی همراه نفت حدود 250 میلیون بشکه به ازای 80 میلیون بشکه تولید نفت در روز تخمین زده می شود. این رقم نشان می دهد سرعت آب تولیدی به نفت تولیدی 3 به 1 می باشد.

 پيش‌بيني مي‌شود ميزان توليد این آب در طي قرن آينده به دو برابر مقدار فعلي افزايش يابد كه اين مسئله لزوم توجه بيشتر به مسائل مربوط به مديريت آب تولیدی را سبب مي شود.

نمودار (1-1) میزان آب تولیدی همراه نفت در دریا در دهه های گذشته و پیش بینی آن تا سال های آتی را نشان داده است.

2-1- عوامل مؤثر برحجم آب تولیدی

مدیریت آب تولیدی به دلیل حجم بالا و هزینه بهره برداری سنگین یک فاکتور کاملا کلیدی است. علاوه بر این با توجه به اینکه آب تولیدی یک رخداد طبیعی است، اگر به درستی مدیریت نشود تاثیرات زیست محیطی آن می تواند قابل توجه باشد. برخی از عواملی که می توانند بر حجم آب تولیدی در طی چرخه عمر یک چاه اثرگذار باشند عبارتند از:

1- روش هاي حفاري چاه

با ثابت بودن تمامی شرایط تولیدی، حجم آب تولیدی از یک چاه عمودی بیشتر از حجم آب تولیدی در یک چاه افقی است.

2- مکان حفر چاه

چنانچه مکان حفر یک چاه در یک مخزن هیدروکربوری با توجه به ساختار آن مخزن به خوبی انتخاب نگردد، بدون توجه به نوع چاه (افقی یا عمودی بودن) میزان آب تولیدی افزایش خواهد یافت.

3- چگونگی تکمیل چاه

هنگام تکمیل یک چاه بایستی به مکانیسم رانش سیالات هیدروکربنی موجود در آن مخزن توجه نمود.

4- نوع تکنولوژی جداسازی آب

از گذشته به منظور جداسازی آب همراه تولیدی از سیالات هیدروکربنی از تجهیزات و تصفیه کننده های سطحی استفاده می شود. البته این روش شامل هزینه های استخراج، تجهیزات و مواد شیمیایی تصفیه کننده می باشد.

5- تزریق آب به منظور افزایش راندمان تولید از مخازن

یکی از راه های افزایش میزان بازده تولیدی از مخازن نفتی، تزریق آب به درون مخزن می باشد. این آب باعث تثبیت فشار مخزن شده و موجب می شود نفت بیشتری تولید گردد. در مقابل این افزایش تولید، آب بیشتری به دلیل پیشروی سریعتر جبهه آب به سمت چاه تولیدی، تولید خواهد شد.

6- آسیب دیدگی دیواره لوله های جداری و چاه

چنانچه دیواره لوله های جداری و چاه در اثر فشارهای موجود، خوردگی، سایش و …. دچار آسیب دیدگی شوند، آنگاه ایجاد ترک یا تغییر فرم در آنها می تواند این اجازه را به آب های سطحی بدهد که به دهانه چاه وارد شوند و به عنوان آب همراه استخراج گردند.

7- مشکلات درون چاهی و زیر سطحی

بعضی مواقع مشاهده می شود که با توجه به میزان آب تولیدی در سطح لازم است تعدادی از شبکه های ایجاد شده تولیدی در دیواره چاه در مخزن مسدود گردند. این عمل موجب کاهش میزان آب تولیدی از چاه خواهد شد، اما چنانچه این انسداد به خوبی انجام نشود مجددا” میزان آب تولیدی از چاه افزایش خواهد یافت.

8- تاثیرات دبی تولیدی از مخزن

تولید از سیالات هیدرو کربنی با بالاترین دبی ممکن باعث می شود که آب همراه موجود در زیر ستون نفت خیلی سریع کانالی درون نفت به سمت چاه زده و مقدار آب همراه تولیدی از چاه را به شدت افزایش دهد. پديدة مخروطی شدن (coning) آب يكي از عوامل توليد آب اضافي در چاههاي توليدي هيدروكربني است .در واقع مخروطي شدن آب، بالا آمدن ستون آب در اثر رسوخ جزيي در چاه نفت مي‌باشد كه در نتيجه كاهش فشار در طي توليد جريان نفت رخ مي‌دهد. اين پديده يكي از علل رايج تولید آب بیشتر، بخصوص در مخازني است كه تحت نيروي محركه آب، جريان نفت بالا مي‌آيد.

برخي روش‌هاي رايج جهت كنترل پديدة مخروطي شدن آب عبارتند از:‌

1) كاهش روند افت فشار (كاهش فشار با شيب كندتر) به وسيله توليد نفت با نرخ كمتر.

2) تكميل مجدد چاه و ايزوله كردن يا مسدود كردن حفره‌هاي پاييني.

3) بستن چاه براي كمك به فروكش كردن مخروط آب و سپس بازكردن مجدد آن و توليد نفت با نرخ پايين‌تر.

در طی فرایند تولید نفت بایستی تا آنجا که ممکن است از توليد بيش از اندازه آب همراه جلوگیری نمود. تولید بیش از اندازه آب همراه نفت مشکلات زيادي را باعث مي شود که در زير به برخي از آنها اشاره شده است.

1) کاهش نسبي توليد نفت

2) کاهش نرخ توليد کلي

3) کاهش ميزان بهره دهي توليد نفت

4) افزايش ميزان آبي که در مرحله جداسازي بايد از نفت جدا شود.

5) افزايش ميزان ماسه ناپايدار در اطراف چاه

6) کاهش قابليت تصفيه پذيري نفت

تعداد صفحه : 142

قیمت : 17300تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        ———- ****       [email protected]

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

*********  ********* *********

دسته بندی : مهندسی شیمی