ثبت اختراع همکار نفتی  در آمریکا

بهبود روش های ازدیاد برداشت نفت

مشعل - سعید گل شکوه، جوان مخترع ایرانی که فعالیتش را از زمان دانشجویی آغاز کرد، تحصیلات دانشگاهی خود را در رشته مهندسی نفت در مقطع کارشناسی و کارشناسی ارشد به اتمام رسانید و هم اکنون دانشجوی دکترای مهندسی نفت- مخازن هیدروکربوری دانشگاه صنعتی سهند تبریز است. جوان 30 ساله اهل خوزستان (دزفول) که سال 94 از طریق آزمون استخدامی به صنعت نفت آمد و طی 3 سال با کار گروهی و دانشجویی، موفق به ثبت اختراع خود در آمریکا شد. به گفته خودش اختراعات و یافته های موجود، نتیجه کار گروهی و همت شخصی است که با عشق و علاقه  و با وجود تمامی سختی ها و نبود همکاری و هماهنگی ها، پس از چند سال جواب داده و امسال به نتیجه رسیده است.

گل شکوه، توضیحات خود را این چنین آغاز می کند: «اختراعات و مقاله های ارائه شده شامل طراحی و ساخت مغزه با خصوصیات قابل کنترل، به کارگیری هیبرید نانو ذرات سیلیکا و پلیمر سولفوته در ازدیاد برداشت نفت با استفاده از میکرو مدل های سه بعدی، هوشمندسازی ازدیاد برداشت نفت به کمک نانو سیال سیلیکا و پلیمرهای حساس به دما، ارائه طرح کسب و کار BP، مقاله اثر میزان اشباع آب همزاد بر سیلابزنی میکرومدل سه بعدی و مقاله مغزه های مصنوعی جایگزینی مناسب برای مغزه های کربناته و ماسه سنگی می شود که در سطح جهانی مطرح شده و مقالاتی نیز برای آنها به چاپ رسیده است.

او می گوید: «فعالیت های پژوهشی متعددی به همراه رضا خرمیان؛ معصوم شعبان، دانشجوی پسا دکترای دانشگاه کلاستال آلمان؛ یوسف تمثیلیان، عضو هیئت علمی دانشگاه شهید چمران اهواز و به سرپرستی احمد رمضانی سعادت آبادی، عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف انجام شده است. گل شکوه، کارمند عملیات بهره برداری شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب (شرکت بهره برداری نفت و گاز مسجد سلیمان) است که به همراه این تیم تحقیقاتی، موفق به ثبت اختراع در کشور آمریکا در زمینه «طراحی و ساخت مغزه با خصوصیات قابل کنترل» شده است. او فعالیت های پژوهشی دیگری مانند ثبت مقالات متعدد در نشریات معتبر ISI، شرکت در جشنواره ها و نمایشگاه ها، گواهی های ثبت اختراع سطح 2 و 3 از بنیاد ملی نخبگان و تولید نیمه صنعتی محصولات خود تحت حمایت پارک علم و فناوری و مرکز رشد دانشگاه صنعت نفت را نیز در کارنامه خود دارد.

گل شکوه می گوید: «اگر چه بحث ازدیاد برداشت نفت، واژه ای ناآشنا در صنعت نفت ایران است؛ اما با توجه به اینکه بیشتر مخازن ایران در اواخر نیمه دوم عمر تولید خود هستند، توجه به ازدیاد برداشت ضروری است؛ چرا که در آینده ای نه چندان دور، با مشکل کاهش تولید نفت مواجه خواهیم شد، بنابراین لزوم اعمال روش های مختلف ازدیاد برداشت نفت در مطالعه و بررسی های آزمایشگاهی و شبیه سازی حال حاضر به منظور تجویز روش مناسب ازدیاد برداشت در آینده برای تک تک مخازن ایران اهمیت پیدا می کند. از طرفی، با توجه به اینکه بیشتر مخازن ایران، دارای ویژگی های منحصر به فردی مانند وجود ناهمگنی شدید، شکافدار بودن به همراه دما و شوری بالا هستند، تحقیق و مطالعه این مخازن از حساسیت خاصی برخوردار بوده و تجویز راه حلی برای درمان این مخازن، با توجه به شرایط پیچیده، اهمیت آنها را چند برابر می کند.

بنابراین به منظور پیاده سازی روش های ازدیاد برداشت در یک مخزن مدنظر، باید آزمایش های مختلفی در آزمایشگاه برای امکان سنجی روش های مختلف ازدیاد برداشت نفت صورت گیرد. به این منظور این آزمایش ها باید روی نمونه هایی از سنگ مخزن با عنوان مغزه انجام شود تا بتوان تصمیم درستی در زمینه انتخاب بهترین روش ازدیاد برداشت داشت که طراحی و ساخت مغزه با خصوصیات قابل کنترل، کمک شایانی در این راستا خواهد کرد.

 طراحی و ساخت مغزه با خصوصیات قابل کنترل

او ادامه می دهد: طراحی و ساخت مغزه، از آنجایی اهمیت پیدا می کند که می توان انواع پارامترهای دخیل در جریان سیال در محیط متخلخل مانند تخلخل، تراوایی، وجود رس و کانی های مختلف، ترشوندگی، وجود حفره، مکانیزم های منحصر به فرد موجود در مخازن شکافدار و غیره را مورد بررسی و آزمایش قرار داد. هزینه تمام شده ساخت انواع مغزه های ماسه سنگی و کربناته، به حدی پایین است که اصلا با مغزه های واقعی قابل قیاس نیست.  از این رو   این امر به ارزش افزوده بالای این طرح منجر خواهد شد. از آنجا که مغزه های ساخته شده با سنگ مخازن هیدروکربوری همسان سازی شده اند، می توان با استفاده از این طرح، هر مخزنی را با هزینه ای اندک مورد آزمایش و بررسی قرار داد و اعتبارسنجی و پارامترسنجی بالایی را به دست آورد.

 روش های ازدیاد برداشت

گل شکوه می گوید: از چند سال گذشته، بسیاری از کشورها از قبیل کانادا، آمریکا، عربستان، عمان، چین و... اقدام به استفاده از روش های مختلف ازدیاد برداشت نفت کرده اند. در ایران نیز در ابتدای حفاری ها بیشتر چاه های حفر شده، جزء چاه های پر فشار منطقه به شمار می آمدند؛ ولی با گذشت سال ها و بهره برداری های فراوان، اغلب میادین دچار افت فشار و در نتیجه کاهش بهره وری شده اند.

از طرفی نیز به طور کلی، متوسط برداشت نفت در مخازن ايران در مرحله اوليه برداشت، چيزي حدود 20 درصد است و درصد زیادی از نفت قابل برداشت دست نخورده در مخازن باقی می ماند؛ ولی با این وجود، به حفر مخازن جدید اقدام می شود که هزینه اکتشافات و حفر مخازن، بیشتر از هزینه استفاده از روش های ازدیاد برداشت نفت است؛ از این رو امروزه روش های مختلف ازدیاد برداشت نفت، بیش از پیش از اهمیت برخوردار شده اند. در این زمینه، روش ازدیاد برداشت نفت به کمک مواد شیمیایی از جمله پلیمرها، سورفکتانت ها و آلکالین ها بسته به شرایط مخزن، تاثیر چشمگیری بر نتایج حاصل از انجام فرایند دارد. در بین مواد شیمیایی، استفاده از پلیمرهای محلول در آب، بیشترین نقش را در فرایند ازدیاد برداشت نفت دارند و تاکنون بسیاری از پروژه های صنعتی در کشورهایی مثل چین و کشورهای عربی از طریق روش سیلابزنی پلیمری انجام شده اند.

ضمن اینکه بیشتر مخازن ايران، مخازن كربناته و شكافدار هستند. يكي از خصوصيات بارز مخازن شكافدار، نرخ توليد بسيار بالاي آنها در برداشت اوليه است كه عمده اين نفت از طريق شبكه گسترده شكاف ها تأمين مي شود. بديهي است كه در پايان مرحله برداشت اوليه، شبکه شكاف ها خالي از نفت خواهد بود و عمده نفت باقي مانده در ماتريس به تله خواهد افتاد؛ بنابراین به نظر مي رسد، تزريق آب به تنهايي نمی تواند نفت قابل توجهي را توليد كند؛ زیرا آب پس از مدت كوتاهي از طريق شبكه شكاف ها به چاه هاي توليدي راه پيدا خواهد كرد.

بنابراین اگر مخزن شكافداري كانديداي تزريق آب قرار گيرد، برای بهبود بازده جاروب زني و افزايش درصد برداشت، ناگزير بايد از پليمرها استفاده کرد. پليمرهاي محلول در آب با جذب شدن روي سطح سنگ و به تله افتادن در حفره هایی که خروجي کوچک تري نسبت به ورودي شان دارند، باعث کاهش تراوايي مفيد سنگ نسبت به آب مي شوند، همچنين با افزايش ويسکوزيته آب باعث مي شوند تا آب با سرعت کمتري در محيط متخلخل، نسبت به نفت حرکت کند. از این رو پليمرهاي محلول در فاز آبي، چه با افزايش ويسكوزيته آب و چه با كاهش تراوايي نسبي آب، كاهش تحرك پذيري آب و در نتيجه بهبود بازده جاروب زني، ازدياد برداشت را موجب مي شوند.

ضمن اینکه، پلی اکریل آمید هیدرولیز شده (HPAM)، رایج ترین پلیمر تجاری مورد استفاده در بحث ازدیاد برداشت نفت است که دارای معایبی از قبیل عدم پایداری کافی در دما و شوری بالای مخازن است. بنابراین امروزه بسیاری از شرکت های فعال در حوزه نفت از قبیل شرکت Shell و نیز شرکت های فعال در حوزه پلیمر از قبیل شرکت SNF به دنبال یافتن پلیمر جایگزین مناسب برای HPAM هستند. بنابراین در راستای این نیاز مهم، ما موفق به تولید نانوساختارهای کوپلیمری، به عنوان جایگزین بسیار مناسب برای پلیمر تجاری HPAM شده ایم.

ما در این طرح با به کارگیری تکنولوژی نانوفناوری، موفق به تولید نانوساختارهای کوپلیمری اصلاح شده دارای مقاومت بسیار خوب در برابر شوری و نیز عوامل مهم در ازدیاد برداشت نفت از قبیل دما و نرخ برشی بالا شده ایم. این نانو ساختارهای پلیمری، نه تنها قادر به برطرف کردن مشکلات پلیمرهای مرسوم هستند؛ بلکه از نظر اقتصادی کاملا مقرون به صرفه بوده و هزینه ساخت و تولید این مواد در حدود پلیمر تجاری HPAM است و در عین حال به راحتی قابل تولید در مقیاس صنعتی هستند.

او می گوید: تمام خواص ساختاری و رفتارهای رئولوژی این کوپلیمر در شرایط دما و شوری زیاد، از جمله شرایط مشابه با آب دریای خلیج فارس و مخزن مسجد سلیمان مورد آزمایش و بررسی قرار گرفته و نتایج کاملا موفقیت آمیز بوده است. علاوه بر این، تمامی تست های ازدیاد برداشت نفت در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی و مطالعه قرار گرفته و طبق نتایج به دست آمده، نانوساختارهای کوپلیمری تولید شده بر خلاف پلیمر تجاری HPAM، نه تنها در برابر نمک و دما مقاوم هستند، بلکه نمک و دما به عنوان عوامل بهبود دهنده و افزاینده ویسکوزیته برای آنها عمل می کند. علاوه بر این، محلول آبی این نانوساختارهای کوپلیمری، دارای مقاومت برشی بیشتری نسبت به HPAM است.

 ثبت اختراع

به گفته او، این طرح برای اولین بار در ایران و جهان ارائه شده و طی چهار پتنت در ایران و آمریکا به ثبت رسیده است. همچنین این طرح تحت سه اختراع در ایران با داوری شرکت ملی مناطق نفت خیز جنوب، دانشگاه صنعت نفت دانشکده نفت تهران و پژوهشکده ازدیاد برداشت از مخازن نفت و گاز و یک اختراع در آمریکا، با حمایت صندوق حمایت از پژوهشگران و فناوران کشور صورت گرفته است.

با توجه به اهمیت ساخت مغزه در بررسی های ازدیاد برداشت نفت، این طرح در پارک علم و فناوری خوزستان- مرکز رشد دانشگاه صنعت نفت در حال سپری کردن مراحل تولید صنعتی و فروش محصول در ایران و خارج از کشور است که امیدواریم صنعت نفت نیز حمایت لازم را از این طرح داشته باشد.