بخشی از مقاله
چکیده
کاربرد فناوری های نوین به عنوان رویکردی جدید و کلی نسبت به تمامی رشته های مهندسی مورد توجه قرار گرفته است و رشته مهندسی به دلایل مختلف عرصه مناسبی برای رشد این فناوری به حساب می آید. با کاربرد فناوری های نوین در عرصه های مختلف مهندسی شیمی از جمله طراحی فرآیندهای مختلف، بیوتکنولوژی و... می توان به محصولاتی مرغوبتر با صرف زمان و هزینه ی کمتر و سطح کمتری از آلودگی محیط زیست دست یافت. با توجه به سرعت رشد استفاده از فناوری های نوین در دنیا لزوم سرمایه گذاری در این زمینه به وضوح احساس می شود.
بدیهی است اولین اقدام در این راستا بررسی وضعیت موجود فناوری-های نوین در کشور می باشد. دراین مقاله به بررسی مقالات، مراکز و افراد فعال در مهندسی شیمی در حوزه فناوری های نوین پرداخته شده است. در این مقاله جست وجو با استفاده از کلمات کلیدی مورد استفاده در حوزه مهندسی شیمی انجام شده است. روند کلی فعالیت های انجام شده نشان می دهد که کاربرد فناوری های نوین در حوزه مهندسی شیمی در سطح مطلوبی قرار دارد.
مقدمه
فناوری های نوین با ماهیت فرا رشته ای خود مرز علوم مختلف را شکسته و زمینه را برای استفاده از نتایج، امکانات و ابزار تمامی علوم و رشته ها در جهت افزایش کیفیت زندگی فراهم کرده است. صنعت نفت وگاز در ایران قدمت زیادی دارد و با بهره مندی از این منابع عظیم توانسته است، جایگاه ویژه ای را برای کشور به وجود آورد. تلاش برای دستیابی به فناوری و بهبود وضعیت موجود در این صنایع امری است که پس از گذشت سالها به آن توجهی ویژه شده است. به همین دلیل، صنایع نفت، گاز و پتروشیمی که در حوزه مهندسی شیمی قرار دارند کمابیش از دایره نفوذ فناوری نوین دور نمانده و تا حدودی فناوری نوین در این محدوده نیز وارد شده است.
فناوری های نوین این قابلیت را دارند که تمام بخش های صنعت را متحول کنند. به عنوان مثال در حوزه های نفت وگاز، با ارتقاء قابلیت انتقال حرارت و بهبود جداسازی درون چاهی به کمک فناوری نوین می توان منابع جدیدی را توسعه داد. از آنجایی که قدرت و پایداری مواد در صنایع نفت و گاز از اهمیت فراوانی برخوردار است، ساخت مواد در مقیاس بسیار کوچک با دقت بسیار زیاد نه تنها زمین شناسان و مهندسان را قادر می سازد که ابزارهایی که از آنها استفاده می شود را کوچک تر سازند بلکه در تولید و ساخت مواد با کیفیت بهبود یافته آنها را یاری می کند.
کاربرد نوظهور دیگری که فناوری نوین در صنایع نفت و گاز دارد را می-توان گونه جدید سیال های هوشمند برای بهبود و ارتقاء ازدیاد برداشت و حفاری دانست. این سیال ها علاوه بر اینکه حفاری را ارتقاء می دهند، باعث تغییر ترشوندگی، کاهش نیروی کششی دراگ و اتصال دهنده ها برای پیوستگی شن می شوند.
همچنین سبک سازی بیتومن - - Upgrading of bitumen و نفت خام سنگین به کمک نانو کاتالیست ها را نیز می تواند به عنوان یکی دیگر از کاربرد های فناوری نوین در صنعت نفت به حساب آورد. آنچه در این تحقیق آمده است، مروری بر کار ها و تحقیقات انجام شده در بخشهای مرتبط با صنایع نام برده شده و همچنین زمینه های قابل بررسی و کاربرد بیشتر فناوری های نوین در در صنایع مذکور است. در ادامه به انواع کاربرد های فناوری نوین در بخش های مختلف صنعت نفت که در ارتباط با علم مهندسی شیمی می باشد، اشاره خواهد شد
کاربرد فناوری نوین در اکتشاف
یکی از کاربردهای فناوری نوین در صنایع بالادستی نفت و گاز، استفاده از آن در لرزه نگاری است. عملیات لرزه نگاری با ایجاد انفجار در نقاط مختلف روی زمین و سپس ثبت شدت و دامنه لرزه های ایجاد شده، توسط دستگاه هایی خاص انجام می شود. از اطلاعات لرزه نگاری می توان ساختار کلی لایه های زمین، محدوه مخزن، نوع سیال - اعم از گاز ، آب یا نفت و... - را به دست آورد. دریافت اطلاعات در عملیات لرزه نگاری توسط حسگرهای خاصی صورت می گیرد. به نظر می رسد با ساخت حسگرهای بسیار کوچک و نوین می توان ثبت لرزه ها را به صورت دقیق تر انجام داد، زیرا امکان وارد کردن این حسگرها در لایه های مختلف زمین و ثبت موقعیت های گوناگون وجود دارد
بر اساس تخمین های معتبری که به وسیله ی دپارتمان انرژی آمریکا - - DOE و دیگر موسسات تحقیقاتی، انجام پذیرفته است، تقریبا 67 درصد از کل نفت آمریکا در درجا باقی می ماند که برای برداشت این مقدار نفت باقی مانده نیاز به روش ها و تکنیک های پیشرفته داریم. در واقع به غیر از روش لرزه نگاری، بیشتر فناوری های حسگرها، شامل نفوذ و به دست آوردن اطلاعات در چند اینچی دهانه چاه است که منجر به کسب اطلاعات محدود و کمی می شود. جدیدترین این فناوری ها همچنان در کسب وضوح اطلاعات مورد نیاز یا توانایی نفوذ عمیق به سنگ های مخزن دچار ضعف هستند.
به علاوه در شرایط نامساعد مانند دما یا فشار بالا حسگرهای الکترونیکی مرسوم و ابزار های محاسباتی دیگر قادر به انجام کار نیستند و نمی توان به نتایج آن ها اطمینان کرد. با وجود استفاده از از لرزه نگارهای پیشرفته سه بعدی و چهار بعدی، صنعت کماکان نیازمند روش های الکترونیکی پیشرفته درون چاهی، روش های تصویربرداری حساس الکترومغناطیسی و تکنیک های پیچیده مدل سازی و شبیه سازی است تا بتوان درک بهتر و قابل قبول تری نسبت به داخل مخزن داشته باشیم.
با توجه به اینکه افزایش تنها مقدار کمی در ضریب ازیاد برداشت منجر به میلیاردها دلار سود اضافی خواهد شد، انگیزه بسیار بالایی برای توسعه تکنیک ها و روش های نوین مکان یابی و تعیین مشخصات دقیق نفت باقی مانده در این مخازن به وجود می آید که اکثر در مناطق نفت خیز دنیا وجود دارند. فناوری های جدیدی برای رویت و محاسبه خواص درون مخزن مورد نیاز است چرا که به کمک چنین حسگرهایی می توانیم درک بهتری از برهمکنش های بین سیال و سنگ مخزن پیدا کرده و راه حل های مناسب تری را برای استحصال نفت و گاز محبوس و باقی مانده در مخزن ارائه دهیم.
فناوری های بهتر حسگرها ما را قادر می سازد تا به محدودهای دمایی و فشاری ارتقاء یافته در چاه های عمیق و شرایط نامساعد برسیم. تکنیک های محاسباتی و همچنین تصویربرداری جدیدی نیز برداشت، اندازه گیری و تعیین مشخصات مطلوب تر مخازن مورد نیاز است. در سال 2008 برای جستجوی پتانسیل های استفاده از این فناوری در آمریکا کنسرسیوم انرژی پیشرفته - - AEC با حضور شرکت های بزرگ نفتی مانند schlu، shell، conocophillips، total تشکیل شد
این کنسرسیوم با بودجه سالانه چند میلیارد دلاری، مسئول توسعه فناوری نانو برای بهبود تولید نفت وگاز بود. هدف اصلی کنسرسیوم تحقیقاتی توسعه و ساخت حسگرهای بسیار کوچک و حسگرهای بسیار کوچک تر سطحی - - SubSurface برای تزریق در دهانه چاه های نفت و گاز است. با استفاده از مزیت فوق ریز بودن آنها، این حسگر های بسیار کوچک به خارج از دهانه چاه ها حرکت کرده و از میان حفره های ساختار مخزن عبور کرده و یا داخل آنها قرار می گیرند و بدین شکل می توانند اطلاعاتی از خواص فیزیکی مخازن هیدروکربنی را به دست آورند. به طور خلاصه کاربرد فناوری نوین در ابزار مربوط به عملیات اکتشاف نفت و گاز می تواند به دریافت اطلاعات دقیق تر و به خصوص اخذ اطلاعات از اعماق بسیار زیاد و به تبع آن شناخت جامعتر مخزن کمک کند.
