دانلود مقاله تحلیل فرآیندهای ژئومکانیکی بوجود آمده ناشی از تولید گاز از لایه های دربردارنده هیدرات های گازی

word قابل ویرایش
11 صفحه
21700 تومان


-1 مقدمه

هیدرات های گازی برای اولین بار توسط Humphrey Drury در سال 1811 به حوزه نفت و گاز معرفی شد. هیدرات های گازی شامل مولکول های آب هستند که در یک ساختار بلورین به یکدیگر متصل شده اند . این مواد به صورت میزبان مولکول های غیر قطبی یا اندکی قطبی را که نسبتا بزرگ بوده و ارتباطات مستحکمی را در شبکه بلورین ایجاد می کنند در بر گرفته است. این ارتباطات درونی استحکام و پایداری نسبتا بالایی را در ساختار هیدرات های گازی ایجاد می نماید. هیدرات های گازی در شرایط فشار بالا و دمای پایین پایدار بوده و عمدتا در نواحی اقیانوسی در اعماق پایین تر از 300 متر و یا در نواحی منجمد قطبی یافت می شوند. اگرچه تاکنون تخمین های متعددی از مقدار کل انرژی موجود در هیدرات های گازی در سرتاسر جهان زده شده است، لکن اجماع عمومی بر این اعتقاد استوار است که این ذخائر می توانند اهمیت بالایی در جهت تامین انرژی با حداقل تولید آلودگی های زیست محیطی در آینده به شمار آیند. اگر مقدار 20 x 1015 m3 را که در بیشتر مطالعات موردی به آن اشاره شده است را به عنوان حجم نهایی این ذخائر تلقی کنیم، مقدار انرژی بدست آمده از این مقدار دو برابر مصرف تمامی سوخت های فسیلی موجود در سایر مخازن موجود در دنیا هستند.

هیدراتهای گازی همواره دارای پیچیدگی های خاصی از دیدگاه یک ذخیره مناسب برای تامین انرژی به شمار می رود. علاوه بر این در استحصال گاز از این منابع در بیشتر موارد مسائل ایمنی و مشکلات محیط زیستی حائز اهمیت هستند. روش های رایج حفاری در این ذخائر باعث ایجاد حرارت و در نتیجه تجزیه ساختار هیدرات می گردد. در نتیجه این فرایند سیال حفاری با محتوای گاز بالا ایجاد شده و باعث بروز مشکلاتی در کنترل و نگهداری چاه می گردد. علاوه بر این تجزیه هیدراتها باعث فرونشست سطح دریا می گردد. حفر یک چاه افقی در ساختارهای هیدراتی و در راستای تنش افقی حداقل معمولا به منظور تولید گاز از این ذخائر انجام می شود.

افزایش فشار گاز باعث ایجاد شکستگی در سنگ شده و ممکن است انسجام لایه های ناتراوای اطراف مخزن را به مخاطره بیاندازد و در نهایت بخشی از گاز تولیدی از دست برود. و یا همچنین گاز تولیدی با فشار بالا ممکن است به تاسیسات درون چاهی و ... خساراتی وارد کند.

در این تحقیق تلاش شده است تا با بررسی و مطالعه شرایط ناپایداری هیدرات های گازی بر اثر کاهش فشار یا افزایش حرارت بررسی شده و پیامدهای ژئومکانیکی ناشی از این فرایند ترمودینامیکی که اغلب در قالب تراکم سنگ مخزن، فرونشست زمین، ناپایداری شیب، رانش زمین، تخریب چاه ها و لوله های جداری و فعالیت مجدد گسل ها نمود پیدا می کنند مورد ارزیابی قرار گیرد.


-2 پایداری ژئومکانیکی بلورهای هیدرات گازی در شرایط تولید گاز

بهترین منابع هیدرات های گازی جهت استحصال گاز هیدرات هایی هستند که در رسوبات انسجام نیافته (unconsolidated) وجود دارند. از نقطه نظر ژئومکانیکی، هیدرات های گازی ممکن است در برخی نواحی مانند لایه های منجمد قطبی و در زیر بستر دریا نقش قابل توجهی در حفظ مقاومت سنگ ایفا نموده و در نتیجه استحکام کافی را به رسوبات در برگیرنده آن ایجاد نمایند. از این رو هیدرات های گازی پایداری بستر دریا را به طرق مختلف و با شدت های متفاوت بسته به میزان اشباع هیرات در سنگ تحت تاثیر قرار می دهند. اشکال متفاوت بلورهای هیدرات ممکن است نقش مهمی در پایداری ساختار رسوبات در برگیرنده داشته باشد. هیدرات های گازی معمولا در مقایسه با یخ 20 برابر از مقاومت بیشتری برخوردارند. لذا در شرایطی که مقاومت برشی بواسطه تجزیه هیدرات ها کاهش می یابد، نیروهای ثقلی باعث افزایش پتانسیل

دومین همایش ملی هیدرات گازی ایران 25-26 اردیبهشت 1392، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه سمنان

گسیختگی در بستر دریا و نهایتا رانش زمین می گردد. بنابراین معمولا از حفاری در رسوبات در بردارنده هیدرات های گازی با سیال با حرارت بالا اجتناب می گردد. چراکه حرارت در لوله های حفاری که از این رسوبات عبور کرده اند می تواند پایداری هیدراتها در در نواحی نزدیک به چاه تحت تاثیر قرار دهد.

-1-2 ناپایداری شیب و رانش زمین در اثر استحصال گاز


تجمع هیدرات های گازی معمولا نقش سیمانشدگی بین رسوبات انسجام نیافته را ایفا نموده و متعاقبا استحکام و پایداری بالایی را به کل سازند القا می کنند. با این وجود، در حالی که این نوع سیمان شدگی ممکن است در مقیاس میکروسکوپی قابل قبول باشد، هیدرات ها قادر به ایجاد ارتباط بین سطوح کانی ها ناسازگاری سطح هیدروژن آب و اتم های سایر ذرات نیستند.

بنابراین 4 تا 6 لایه از مولکول های آب با درجات مختلف ساختاری هیدراتها را از سطوح کانی ها جدا می کنند. این کانال های ایجاد شده در مقیاس نانو ممکن است تاثیر ناچیزی روی خواص سیمان شدگی داشته یاشند لکن نقش مهمی در پایداری ترمودینامیکی هیدرات دارد. در شکل1 همانطور که ملاحظه می شود، یک نمونه مغزه از رسوبات هیدراته دریایی مشاهده می شود که کاملا در شرایط ایزوله قرار دارد. با تولید گاز از هیدرات های واقع در مرکز رسوبات انسجام یافته، رفتار سیال مانند هیدراتها منجربه اضمحلال تدریجی مقاومت کل نمونه بواسطه از بین رفتن سیمانشدگی بین ذرات شده است.


شکل :2 یک نمونه مغزه از رسوبات هیدراته دریایی[1]

تحلیل فرآیندهای ژئومکانیکی بوجود آمده ناشی


مادامیکه این پایداری در ساختار هیدراتی وجود دارد، هیدرات گازی منسجم باقی می ماند. اما با تداوم رسوبگذاری و در نتیجه افزایش دما این شرایط تغییر خواهد کرد. با تجزیه هیدرات گازی آب و گاز تولید شده و در نتیجه فشار منفذی افزایش می یابد. این امر باعث تغییر رژیم تنش ها و در نتیجه القای شکستگی های ثانویه در سنگ شده که به نوبه خود می توانند مجاری برای نشت گاز محسوب شوند. آزادسازی گاز از ساختارهای هیدراتی باعث ایجاد عدم ثبات در این ساختارها و تشکیل لغزش لایه های بالای این سازندها گردد. رانش زمین در بستر دریا که در ادامه این فرایند اتفاق می افتد با عث ابجایی حجم عظیمی از آب دریا و در نتیجه ایجاد تسونامی گردد. رانش زمین در Storegga کشور نروژ حاصل پدیده فوق است که می تواند مثال خوبی برای این قضیه باشد. از دیگر معایب آزادسازی گاز از ساختارهای هیدراتی می توان به افزایش ناگهانی گازهای گلخانه ای و تاثیرات مخرب آن بر روی چاه ها و تاسیسات واقع در سطح زمین اشاره کرد.

-3 روش های تولید گاز از مخازن هیدرات های گازی و تحلیل فرایندهای ژئومکانیکی ناشی از تولید گاز

اغلب مطالعات موردی انجام شده در زمینه هیدرات های گازی اشاره به دو روش مجزا برای تولید گاز از این ذخائر کرده اند. اولین روش بر اساس تجزیه هیدرات ها در اثر تغییر شرایط مخزن است که به طور کلی خود به روش های فشار زدایی، تحریک حرارتی و تزریق بازدارنده ها تقسیم می شوند.

فشارزدایی بهترین روش و تنها روش موفق تولیدی محسوب می شود. این روش تولیدی بر اساس تجزیه هیدرات های گازی با رساندن فشار مخزن به کمتر از فشار هیدراسیون و در دمای ثابت انجام می گیرد. با این وجود کاهش اشباع هیدرات در سازند منجر به کاهش فشار منفذی و در نتیجه افزایش تنش موثر قائم می گردد. این امر سبب می شود تا مخزن متراکم شده و رفتار برشی در امتداد لایه های دربردارنده آن افزایش یابد. این شرایط در نواحی نزدیک به چاه بواسطه تجزیه کامل هیدرات ها در این مناطق شدیدتر است.

بنابراین تغییر شکل های برشی از نواحی نزدیک به چاه شروع شده و تدریجا به سایر نقاط مخزن نیز گسترش می یابد. از سویی دیگر تراکم سنگ مخزن، تراوایی سازند را تحت تاثیر قرار داده و سازند را مستعد شرایط تولید ماسه می نماید. حرکت گاز تولیدی در سازند باعث تغییر گرادیان حرارتی و ذوب محلی هیدرات ها می گردد. از طرفی تولید گاز منجر به کاهش فشار و خنک شدگی مضاعف آن شده و در نتیجه انجماد مجدد هیدرات ها در نواحی نزدیک به چاه اتفاق می افتد. تزریق متانول برای ذوب هیدرات هایی که مجددا متبلور شده اند به عنوان یک راهکار اساسی برای حل این مشکل است و این در حالی است که ذوب و انجماد مجدد هیدرات های گازی پایداری ژئومکانیکی این ذرات را به شدت تقلیل می دهد.

دومین گروه تولیدی از هیدرات ها بر اساس تزریق یک گاز خارجی است به گونه ای که بتواند از لحاظ ترمودینامیکی منجربه افزایش پایداری ساختار هیدارتی شود. نتایج بدست آمده از تست های آزمایشگاهی نشان دادند که با جایگزینی گاز CO2 به جای CH4 در هیدرات یک تبادل مولکولی مناسب در ساختار هیدرات اتفاق می افتد به گونه ای که پایداری ترمودینامیکی هیدرات حفظ شده و در برخی موارد بسته به شرایط تبادل گازها حتی بشتر هم شود. هیدرات گازی تشکیل شده از گاز CO2 اگرچه نمی توانند همانند هیدرات های گازی متانی باعث کاهش مقاومت مکانیکی سنگ شوند، با این وجود همچنان نسبت به ذرات یخ طبیعی مقاوم تر بوده و قادر به حفظ شرایط پایداری در فشارهای پایین و همچنین در دماهای کمتر از 10 درجه سلسیوس هستند.

دومین همایش ملی هیدرات گازی ایران 25-26 اردیبهشت 1392، دانشکده مهندسی شیمی، نفت و گاز دانشگاه سمنان


-1-3 مطالعات آزمایشگاهی و شبیه سازی هیدرات های گازی و تاثیر آنها بر پایداری ژئومکانیکی سنگ


هیدرات های گازی عمدتا در رسوبات انسجام نیافته جاییکه مقاومت محیط متخلخل به تنهایی پایین است یافت می شوند. وجود هیدرات های گازی تاثیر مستقیمی بر پایداری ژئومکانیکی این رسوبات دارد. اما میزان این پایداری بسته به درجه اشباع هیدرات، الگوی رشد هیدرات و مینرالوژی رسوبات دارد. هلگراد چهار الگوی رشد متفاوت را برای هیدرات های گازی ارائه کرده است:

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 21700 تومان در 11 صفحه
سایر مقالات موجود در این موضوع

دانلود مقاله بررسی بازدارنده های ترمودینامیکی در تشکیل هیدرات گازی

word قابل ویرایش
7 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته شیمی
چکیدهامروزه تشکیل هیدرات در خطوط انتقال گاز به عنوان یک معضل اساسی سبب انسداد خطوط میشود. استفاده از بازدارندههاي شیمیایی یکی از روش هاي متداول جلوگیري از تشکیل هیدرات در خطوط نفت و گاز می باشد. در این مقاله با استفاده از نرم افزار WAT GAS به بررسی نحوه عملکرد بازدارندههاي ترمودینامیکی بر تشکیل هیدرات پرداخته ...

دانلود مقاله اثر نانوذرات در تسهیل تشکیل هیدراتهای گازی

word قابل ویرایش
10 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات رشته شیمی
-1 مقدمهاخیراً بسیاری از محققین شرایط تشکیل هیدراتهای متان را بهمنظور ذخیرهسازی و انتقال گاز طبیعی مورد مطالعه قرار دادهاند.[1] نرخ پایین تشکیل هیدراتهای گازی بهعنوان مانع اساسی در صنعتی شدن استفاده از این فناوری مطرح است. بهعبارتی مساله فنی عمده در سامانههای ذخیره انرژی بهوسیله هیدراتهای گازی این است که چگون ...

دانلود مقاله بررسی پارامترهای موثر بر نرخ تشکیل هیدرات گازی

word قابل ویرایش
10 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
مقدمهبه دلیل اهمیت رو به افزایش گاز طبیعی به عنوان یکی از حامل های تمیز انرژی و وجود منابع عظیم آن درجهان و از سوی دیگر افزایش قیمت جهانی نفت، کشورها به شناسایی، بهره برداری، تولید و تجارت گاز طبیعی تشویق و ترقیب شده اند. بدون شک گاز طبیعی منبع عظیم و مهم تامین انرژی در قرن جدید است. اما مهمترین مشکل در زمینه ...

دانلود مقاله تخمین سرعت رشد کریستال های هیدرات گازی دی اکسیدکربن در حضور بازدارنده به کمک شبکه عصبی

word قابل ویرایش
8 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
مقدمههیدرات گازی ساختار کریستالی شبیه به یخ است که از مولکول های کوچک غیر قطبی یا با قطبیت کممعمولاً( گـاز) تشکیل شده است. مولکول های آب با پیوند هیدروژنی تشکیل قفس هایی می دهند که توسط این مولکول های کوچک پر می شوند و ساختار پایداری تشکیل می دهند که می تواند در دمایی بالاتر از دمای ذوب یخ هم پایدار بماند.[1] ...

دانلود مقاله فرایند تولید وحبه سازی هیدرات گازی به صورت پیوسته ، با تاکید بر مکان هسته زایی و حذف نیاز به جداسازی هیدرات

word قابل ویرایش
8 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
-1 مقدمه هیدرات گازی جامدهای کریستالی هستند که یک ملکول مهمان (معمولا گاز) در میان یک قفسی از ملکول های آبکه با پیوند هیدروژنی به هم متصل شدهاند، قرار گرفته است .>1@ برای اولین بار مطالعه بر روی هیدرات گازی به علت مشکلات حاصل از تشکیل هیدرات در خطوط انتقال مواد هیدروکربونی، شروع شده و ماهیت تحقیق های انجام ...

دانلود مقاله پیش بینی اثر دو بازدارنده ی متانل و منو - اتیلن گلایکل بر روی تشکیل هیدرات گازی با استفاده از شبکه عصبی

word قابل ویرایش
8 صفحه
21700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
مقدمههیدرات گازی ترکیبات کریستالی جامدی هستند که شبیه برف یا یخ بوده و فرمول عمومی آنها به صورت M.n H2O می باشد که M نشان دهنده ملکول تشکیل دهنده هیدرات و عدد n عدد هیدرات می باشد.برای نمونه در حالتی از هیـدرات متان 8 ملکول متان توسط 46 ملکول آب پوشیده می شود.[1]شناخت پدیده تشکیل هیدرات به سالهای ابتدایی قرن ...

مقاله تحلیل خصوصیات مخزنی سازند کنگان در میدان گازی لاوان

word قابل ویرایش
8 صفحه
27700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
تحلیل خصوصیات مخزنی سازند کنگان در میدان گازی لاوان چکیده سازنده کنگان به سن تریاس پیشین یکی از سنگ مخزن های مهم کربناته در جنوب باختر ایران و خلیج فارس است . در این پژوهش یک مقطع زیرزمینی از سازند کنگان در میدان گازی لاوان به ضخامت 196 متر انتخاب گردید و مورد مطالعه قرار گرفت . سازند کنگان در ناحیه مورد ...

مقاله ارتقای سطح برنامه ریزی و اجرای فرآیندهای بهبود بهرهوری در مخازن نفتی و گازی ایران با استفاده از تحلیل SWOT

word قابل ویرایش
15 صفحه
34700 تومان
دسته بندی : مقالات گوناگون
ارتقای سطح برنامهریزی و اجرای فرآیندهای بهبود بهرهوری در مخازن نفتی و گازی ایران با استفاده از تحلیل SWOT چکیده: به دلیل رشد فزایندهی تقاضای انرژی، استفاده از روشهای بهبود بهرهوریIOR1 در مخازن، امری اجتنابناپذیر است. از آنجاییکه مخازن نفتی و گازی ایران بازدهی باالیی ندارند استفاده از روشهای IOR برای افزایش ...