بخشی از مقاله
چکیده :
گازهای اسیدی شامل مخلوطی از هیدروژن سولفاید، کربن دی اکساید و درصد کمی از هیدروکربنهای سبک و بخار آب میباشند این گاز ها محصول جانبی واحد شیرین سازی گاز هستند؛ عمدهترین مشکل گازهای اسیدی، آلاینده بودن آنها و مشکلات محیط زیستی ناشی از دفع آنها به اتمسفر است. لذا جداسازی گازهای یاد شده، امری اجتنا ب ناپذیر است .
جمع آوری و تزریق گازهای ا سیدی در سازندهای زمین شناسی در اعماق زمین به عنوان یک گزینه محتمل برای کاهش این گاز ها و در نتیجه کاهش اثرات مخرب زیست محیطی ناشی از انتشار آنها می باشد. در این فرایند ابتدا گازهای دی اکسید کربن و سولفید هیدروژن از منابع اصلی انتشار جمع آوری میگردند و تا مخزن مورد نظر برای تزریق منتقل می شوند و سپس فشرده شده و آب زدایی می شوند و نهایتا در سازند های زمین شناسی واقع در اعماق زمین که دارای پوش سنگ منا سب و ایمن بوده و قادر به نگهداری گازهای مذکور می با شند قرار می گیرند.
هدف این مقاله که داده های آن ب صورت کتابخانه ای گرد آوری شده ، تبیین مقوله کاهش گازهای اسیدی از طریق تزریق آنها به سازندهای زیر زمینی از جمله مخازن نفت و گاز و آبده بوده همچنین چگونگی فرآیند مذکور مورد بررسی قرار گرفته مزایا و چالش های موجود در این زمینه ذکر می گردد نتیجه آنکه با عنایت به تولید 60 در صدی گاز دی اکسید کربن در نیروگاهها و پالایشگاههای نفت و گاز مناسب است امکان سنجی استفاده از این فرآیند در مناطق بهره برداری از منابع نفت و گاز و محل احداث نیروگاههای برق صورت گیرد . تا بدین ترتیب بتوان اقدامی مهم در راستای دست یابی به توسعه پایدار و حفاظت از محیط زیست برداشت.
مقدمه :
گازهای ا سیدی شامل مخلوطی از هیدروژن سولفاید، کربن دی اک ساید و در صد کمی از هیدروکربنهای سبک و بخار آب میبا شد این گاز ها مح صول جانبی واحد شیرین سازی گاز ه ستند؛ عمدهترین م شکل گازهای ا سیدی، آلاینده بودن آنها و م شکلات محیط زی ستی نا شی از دفع آنها به اتم سفر ا ست.[1] با افزایش نگرانیها درباره افزایش غلظت CO2 بعنوان یک گاز اسیدی در جو زمین و اثرات مخرب زیستمحیطی آن، کاهش انتشار CO2 به جو و کاهش دمای زمین به یکی از اهداف اساسی دولتها و جوامع بین المللی تبدیل شده است.[2 ] با رشد نگرانی های زیست محیطی دفع گاز اسیدی یک مشکل محسوب می شود
. لذا جداسازی گازهای یاد شده، امری اجتنا ب ناپذیر است . از دیگر گاز های اسیدی سولفید هیدروژن است که به طور سنتی، در یک فرآیند فاقد توجیه اقت صادی - کلاوس - به سولفور تبدیل می شود. در صورتیکه ن سبت غلظت سولفیدهیدروژن به د ی اکسیدکربن از حد معینی کمتر باشد، این فرآیند کارآیی خود را از دست داده و گازهای یاد شده راعمدتاً می سوزاند.
سوزاندن گازهای اسیدی موجب آلود ه شدن محیط زیست، بارش بارا نهای اسیدی و تولید حدود 20 ترکیب مضر از مرکاپتا نهای موجود در گاز طبیعی می شود. [3 ] در گذ شته تولید کنندگان قادر به فلر نمودن این گاز ها بودند. ولیکن از آنجا که فلرینگ آنها ایجاد مشکلاتی از جمله آلودگی هوا می نماید .بنابراین روش های دیگر می بایست جهت رسیدگی به این گازهای ناخواسته توسعه یابند .[4] یک روش مناسب برای برطرف کردن این مشکلات، تزریق گاز اسیدی به مخازن است
پس از انعقاد پیمان کیوتو - Protocol Kyoto - در سال 1997 تو سط سازمان ملل، ک شورهای صنعتی متعهد شدند ظرف ده سال حجم انت شار گازهای گلخانه ای خود را 5 کاهش دهند .جمع آوری و تزریق گازهای ا سیدی در سازندهای زمین شنا سی در اعماق زمین به عنوان یک گزینه محتمل برای کاهش گاز های گلخانه ای و در نتیجه کاهش اثرات مخرب زیست محیطی ناشی از انتشار این گازها، در سطح دنیا مطرح شد.
پیما نهای جهانی زیست محیطی از قبیل کنفرانس کپنهاک و پروتکل کیوتو نشان از یک اجماع جهانی برای رفع مشکل افزایش دمای متوسط جهانی بر اثر فعالیتهای انسانی است .بطوریکه این فعالیت ها در 100 سال گذشته باعث افزایشی در حدود 0/6 œC در متوسط دمای جهان گردیده و مطابق مدل پیش بینی می شود که این افزایش تا 100 سال آینده به میزان 5/7 œC برسد استفاده از سوختهای فسیلی، فعالیتهای صنایع مختلف و قطع درختان - جنگل زدایی - از عوامل افزایش روز افزون گازهای N2O ، CH4، CO2، هیدروفلوروکربن - ، - HFCs پرفلوروکربن - PFCs - و هگزا فلوراید سولفور - SF6 - در ف ضای اتم سفری زمین می با شد
وجود این گازها در اتم سفر که به گازهای گلخانه ای م شهور ه ستند، نقش مهمی در افزایش دمای جهان دارد . [6 ] تکنولوژی تزریق گازهای اسیدی در سازندهای زمین شناسی در جهاننسبتاً جدید است و برای اولین بار در سال 1989 در یک مخزن نفت تخلیه شده , - Blaimore field - توسط شرکتChevron انجام گرفت و بعد از آن در سال 1994در یک لایه آبی شور در ک شور کانادا اجرا شد .
در حال حا ضر بیش از60 پروژه تزریقCO2 و H2S در این ک شور اجرا شده و در بسیاری از کشور های صنعتی جهان مانند آمریکا، استرالیا، عمان، آلمان، ژاپن، هلند، نروژ و الجزایر با موفقیت در حال اجرا است .به عنوان نمونه در پروژه SALAH در کشور الجزایر، شرکتهای Statoil ، BPو Sonatrach از سال 2004 سالانه یک میلیون تن دی اکسید کربن را، در یک مخزن گازی واقع در صحرای سلاح SALAH - - "، ذخیره می کنند.
در تحقیقی که اخیرا در سال 2015 توسط - A.Loschetter et .al - با عنوان پایش با محور ریسک تغییرات سطح ناشی از تزریق Co2 با استفاده از شبکه کوتاهترین خط ترسیم شده با استفاده از دیتای جمع آوری شده در همین منطقه انجام شد. رویکردی با محوریت ارزیابی ریسک ارائه شده است
چگونگی فرآیند :
تزریق گازهای اسیدی بطور پایه شامل است بر گرفتن اسید از ستون باز تولید آمین ، کمپرس نمودن آن به یک فشار کافی و سپس تزریق آن به یک ساختار زیر زمینی مناسب است.[4] در جایی دیگر آورده شده است که در این فرایند ابتدا گازهای د ی اکسید کربن و سولفید هیدروژن از منابع اصلی انتشار جمع آوری میگردند و تا مخزن مورد نظر برای تزریق منتقل می شوند و سپس فشرده شده و آب زدایی می شوند و نهایتا در سازند های زمین شناسی واقع در اعماق زمین که دارای پوش سنگ مناسب و ایمن بوده و قادر به نگهداری گازهای مذکور می با شند قرار می گیرند
در زمینه کاهش گاز ا سیدی Co2 با این روش لازم به ذکر است که در بین راهکارهای موجود برای کاهش تغییرات جوی ناشی از ازدیاد این گاز و معکوس نمودن روند تخریب محیط زیست ، حاصل از آن جمع آوری و ذخیره کربن به عنوان یک تکنولوژی کلیدی مطرح می باشد که شامل سه مرحله اسا سی است : ابتداگاز ا سیدی CO2 را از منابع عظیم تولیدی جمع آوری و به یک محل نگهداری منا سب منتقل می کنند و در نهایت تزریق CO2 به یک منبع منا سب جهت دفع پایای آن انجام می شود. گزینه هایی که برای ذخیره Co2 در سازندهای زیر زمینی وجو د دارد سه دسته می باشند: که عبارتند از :
.1 تزریق به مخازن نفت و گاز تخلیه شده .2 تزریق به معدن زغال سنگ غیر قابل استخراج .3 و تزریق به سازندهای آبده نمکی
تزریق Co2 به سازندهای آبده نمکی در مقایسه با دو گزینه دیگر بالاترین پتانسیل را برای نگهداری Co2 دارد.
جمع آوری و جداسازی Co2 از منابع تولید این گاز و Co2 از پالایشگاهها اولین مرحله پروژه تزریق گازهای اسیدی محسوب می شود
مزیت و چالش های موجود د راستای تزریق گازهای اسیدی
یکی از پارامترهای مهم در فرایند تزریق گاز اسیدی به لایه های زیرزمینی، انتخاب لایه مناسب برای تزریق است .تجربیات فعلی تزریق به مخازن نفتی تخلیه شده محدود می باشد . برای انتخاب لایه تزریق باید به مواردی از جمله .1حلالیت گاز اسیدی در سیال لایه،
.2 سازگاری لایه با گاز اسیدی تزریقی،
.3 چالشهای ناشی از تزریق در تطابق سنگ و سیال مخزن،
.4 تأسیسات تزریق و ترمودینامیک تزریق گاز
توجه نمود .به طور کلی پیش از انجام هرگونه عملیات اجرایی، باید مطمئن شد که:1 .لایه تزریقی ظرفیت کافی برای پذیرش گاز اسیدی را دارا باشد. .2 گاز اسیدی از طریق منافذ موجود یا در اثر شکست سازند به لایه های مجاور نفوذ نکند .به همین دلیل، محا سبه ف شار نا شی از تزریق دارای اهمیت ب سیارزیادی ا ست. .3 تزریق گاز موجبات م سدود سازی لایه را به دلیل عدم تطابق سنگ / سیال فراهم نسازد. از جمله مزایای مهم تزریق گاز اسیدی، اسیدشویی خودکار لایه های تزریق است .
هرچند باید دقت شود که وجود رسوبات در فاصله های دورتر از چاه، موجب جمع آوری رسوبات در خلل و فرج پاییندست نشود .همچنین تزریق گاز اسیدی در تأسیسات سطح الارضی باید به گونه ای طراحی و انجام شود که در زمان بروز هرگونه حادثه ، خطرات فو قالعاده جانی آن تحت کنترل با شد و آمادگیهای لازم برای ممانعت، مهار و کنترل فوران چاه تزریق گاز ا سیدی فراهم گردد .برای حذف عوارض ناشی از چنین فجایهی ، تزریق مخلوط گاز اسیدی با آب یا پساب رامی توان در دستور کار قرار داد.
