تحقق بهبود شرايط حفاري در صنعت نفت با استفاده از نانو ذرات

به گزارش خبرنگار پايگاه اطلاع رساني شركت ملي نفت ايران، تاريخچه فناوري نانو به 45 سال قبل بازمي‌گردد؛ زماني كه ريچارد فاينمن؛ كارشناس و متخصص كوآنتوم نظري، در زمان دريافت جايزه نوبل درسخنراني معروف خود با عنوان ” آن پايين فضاي بسيار زيادي است” به بررسي بعد رشد نيافته علم مواد پرداخت.

آزمايش‌ها و تحقيقات درخصوص فناوري نانو از ابتداي دهه هشت قرن بيستم به طورجدي پيگيري شد و اثرات معجزه‌آسا، تحول آفرين و باورنكردني اين فناوري، آن را به‌ يك اولويت‌ تحقيقاتي در جهان طي دهه اول قرن بيست و يكم تبديل كرد.

چندين سال است كه محققين درسراسر دنيا گام‌هاي مهمي در راستاي استفاده از فناوري نانو در گستره صنايع بالادستي صنعت نفت، بويژه دربخش حفاري برداشته‌اند كه برخي از آنها پس از گذراندن مرحله پژوهش در شرايط واقعي ميادين محك زده شده و به بهره‌ برداري رسيده‌ است.

امروزه نانوفناوري سبب ايجاد انقلابي درعلوم مهندسي شده و به دليل گستره وسيع اين علم، صنعت حفاري را نيز مانند ساير صنايع تحت تاثير قرار داده است، دراين ميان استفاده از علم نانو در بهبود خواص سيال حفاري به سبب بازده بالا، پايداري زياد و روش هاي متنوع اعمال روي چاه، مورد توجه پژوهشگران واقع شده است.

آنچه در پي مي آيد حاصل گفت و گوي محمد سليماني؛ رئيس مركز طرح هاي تكنولوژي حفاري در پرديس بالادستي پژوهشگاه صنعت نفت با خبرنگار شركت ملي نفت ايران است.

سليماني با بيان اينكه مخازن هيدروكربني ايران درميان كشور‌هاي عمده نفت‌خيز، با داشتن شرايط خاص، بيش از هر كشور ديگر نيازمند استفاده از راهكارهاي مناسب براي جذب سرمايه‌گذاري‌ها در اين بخش و كاهش خطر‌پذيري سرمايه‌گذاري است، مي گويد: بخش بالادستي پژوهشگاه صنعت نفت از سال 1386 دراين راستا قدم پيش گذاشته و اقدام به تهيه درخت فناوري نانو به منظور دستيابي به ميزان نفوذ اين فناوري اين بخش بويژه در حوزه تكنولوژي حفاري كرده است.

وي درمورد نقش نانوها در رفع چالش‌هاي مربوط به حفاري و ارتباط آن با افزايش توليد توضيح مي دهد: استفاده از نانوها در سيالات حفاري، ميزان نفوذ مته در سازند را افزايش و همزمان باعث كاهش آسيب به سازند مي شود و در نهايت، نانو با غلبه بر چالش‌هاي مربوط به حفاري، توليد را افزايش مي دهد.

سليماني تصريح مي كند: استفاده از نانو ذرات در قالب نانوسيالات درعمليات حفاري، سبب ايجاد هدايت گرمايي بيشتر، پايداري فوق‌العاده، كاهش كمتر افت فشار و فرسايش كمتر ديواره‌ها مي شود.

وي با اشاره به كاربرد نانوفناوري در سيالات حفاري مي گويد: نانوفناوري در سيالات حفاري به منظور بهبود خصوصيات رئولوژيكي، چگالي و ويسكوزيته مناسب براي حمل كننده‌هاي حفاري به سمت بالا، قابليت‌ انتقال توان هيدروليكي پمپ‌ها، تراكم پذيربودن، حفظ محيط زيست، جلوگيري از پخش گل‌هاي واكنش‌پذير و توانايي برمسدود سازي شكاف‌ها و كاهش ساييدگي تجهيزات به كار مي رود.

سليماني با بيان اينكه نانو ذرات درسيالات به آساني برهم كنش هاي موجود حفاري در سنگ‌هاي رستي را از ميان مي دارد، مي افزايد: اين ويژگي سبب افزايش خاصيت ژئومكانيكي سنگ‌هاي رسي در محل عمليات مي شود.

وي با اشاره به اينكه مواد نانو داراي قابليت تشكيل قشري بسيار نازك و موثر هستند، تاكيد مي كند: نانوسيالات در كاهش مقاومت سايشي بين لوله و ديواره چاه موثر هستند و نانو سيالات هوشمند در كاهش مشكلات گشتاوري و مقاومت هوا در حفاري‌هاي افقي، عميق چندگانه جانبي و لوله‌اي مارپيچي نقش پر رنگي دارند.

سليماني تصريح مي كند: با استفاده از نانوافزودني‌ها، خاصيت انتقال توان هيدروليكي، تامين دانسيته لازم با نانوپودرهايي با وزن مخصوص مناسب، رفع مشكلات خورندگي، خاصيت روان‌كاري، هرزروي بهبود مي يابد و در نهايت دستيابي به دانش فني وحركت به سمت بومي سازي افزايه هاو كاهش هزينه هاي مازاد درصنعتمحقق خواهد شد.

به گفته وي مي توان با هدف بررسي چالش هاي پيش روي رشد و توسعه صنعت عظيم و گسترده حفاري در افق سند چشم انداز 20 ساله ي صنعت نفت كشور واستفاده از تكنولوژي هاي نوين براي بروز رساني اين صنعت با انجام تحقيقات مرتبط و يكسان سازي و تمركز بخشي آنها، قدم اساسي را برداشت.

اين پژوهشگر تاكيد مي كند: بكارگيري اين فناوري قابليت توليد محصولات جديد بر اساس نياز صنعت نفت را افزايش و علاوه بر رفع مشكلات، كشور را نسبت به واردات محصولات خارجي بي نياز كند.

وي با بيان اينكه روان‌سازي و خنك كردن مته حفاري از جمله وظايف گل حفاري است و ميزان روان‌كنندگي توليد شده توسط سيالات حفاري به نوع، كيفيت ذرات جامد و وزن و تركيب شيميايي سيستم بستگي دارد، مي گويد: گل‌هاي پايه روغني خاصيت روان‌كنندگي بيشتري دارند، با اين حال، به دليل مسايل زيست‌محيطي بيشتر تمايل به استفاده از گل‌هاي پايه آبي وجود دارد. بنابراين بايستي خاصيت روان كنندگي در گل هاي حفاري پايه آبي با استفاده از افزودني هاي ضد سايش و روانساز در شرايط فشار و دماي مختلف در محدوده روان كنندگي گل هاي پايه روغني افزايش يابد.

سليماني به پروژه تدوين دانش فني، ساخت و بررسي عملكرد نانو افزايه هاي روان كننده و كاهنده اصطكاك رشته هاي عمليات حفاري و توليد نيمه صنعتي و ارزيابي آنها در شرايط ميداني اشاره و توضيح مي دهد: اين پروژه درپژوهشگاه صنعت نفت با هدف شناسايي و ارزيابي مكانيزم هاي مختلف كاهش اصطكاك و سايش ناشي از فرآيندهاي مختلف در عمليات حفاري ساخت و توليد نانوساختار، عامل دار نمودن و تعيين مشخصات محصول و پايدار سازي نانوساختار در سيال در حال انجام است.

وي ساخت و ارزيابي عملكرد كارآيي نانو ذرات در شرايط عملياتي و ميداني، بررسي و تعيين ميزان عملكرد نانو افزايه در كاهش اعمال نيروهاي كششي و گشتاور در بالا و پايين بردن و چرخش لوله ها و رفع گير آنها، بكار گيري و آزمودن تكنولوژي نانو در تركيبات سيالات حفاري پايه آبي براي نخستين بار در كشور و حركت به سمت توليد ملي را از ديگر اهداف اين طرح معرفي كرد.

سليماني تدوين دانش فني و ساخت نانو ذرات با كارايي بالا، مقايسه عملكرد نانو ذرات با نوع متعارف، تدوين دانش فني و ساخت سيالات نسل جديد پايه آبي و دوستدار محيط زيست با كمترين آسيب وارده به سازند توليدي، ساخت حداكثر 3 نوع نانو ذره را از ديگر اهداف اين طرح معرفي كرد.

وي تصريح مي كند: با اجراي كامل پروژه ياد شده، انواع گير لوله ها كاهش، سرعت حفاري نيز به دليل كاهش گشتاور و امكان اعمال بهينه پارامترهاي حفاري بهبود مي يابد.

 طراحي نانوسيالات حفاري پايه آبي متناسب نوع مشكلات، دستيابي به سيال حفاري با افزايه هاي نانو مقياس و بهينه با توجه به خصوصيات منطقه،دسترسي به روش هاي مدون دانش فني ساخت نانو ذره با هدف جلوگيري از هزينه هاي اضافي تحميلي از اصطكاك و فرسايش قطعات حفاري و آماده شدن بسترها و زير ساخت هاي لازم در ساخت ساير نانو افزايه هاي مورد در مصرف در سيالات حفاري  را از ديگر دستاوردهاي اين پروژه معرفي كرد.

وي يادآورمي شود: پژوهشكده فناوري هاي نوين نانو دانشگاه شيراز، مركز تحقيقات نانو پژوهشگاه صنعت نفت در اين پروژه مشاركت دارند.