فهرست مطالب

پژوهش نفت - پیاپی 95 (آذر و دی 1396)

مجله پژوهش نفت
پیاپی 95 (آذر و دی 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/10/10
  • تعداد عناوین: 12
|
  • محمد عسکریان *، علی وطنی، محسن عدالت صفحات 4-17
    کاویتاسیون یکی از تکنیک هایی است که می توان از آن برای افزایش کارایی فرآیند پالایش باقی مانده های برج تقطیر و یا افزایش استحصال ترکیبات سبک تر و مفیدتر نفت خام سنگین و افزایش کیفیت آن استفاده کرد. فروپاشی سریع حباب که در حالت آدیاباتیک اتفاق می افتد باعث افزایش ناگهانی فشار و دمای موضعی سیال می شود. شرایط پیش آمده به گونه ای است که می تواند باعث شکستن پیوند بین اتم ها، ایجاد و انتشار رادیکال های فعال در محیط و در نتیجه انجام واکنش های شیمیایی و همچنین فعال شدن کاتالیست های مجاور حباب های در حال فروپاشی شود. در این مطالعه از سامانه آزمایشگاهی کاویتاسیون هیدرودینامیک برای بهبود خواص نفت کوره پالایشگاه لاوان استفاده شد. در آزمون های این تحقیق، از بنزین به عنوان منبع تولید هیدروژن و همچنین از نانوذرات آهن به عنوان کاتالیست برای بهبود خواص نفت سنگین استفاده شده است. نتایج نشان می دهد که استفاده از 1% حجمی بنزین در فرآیند کاویتاسیون می تواند گرانروی نفت سنگین را در مدت زمان min 10 به میزان 19 % کاهش دهد. همچنین حضور نانوذرات آهن در این فرآیند باعث افزایش سرعت مصرف هیدروژن و در نتیجه افزایش سرعت کاهش گرانروی در حضور منبع هیدروژنی مناسب می شود.
    کلیدواژگان: کاویتاسیون هیدرودینامیک، منبع هیدروژنی، نفت سنگین، کاهش گرانروی، نانوذرات آهن
  • جواد هنرمند*، علی اسعدی صفحات 18-31
    سازند سروک با سن آلبین پسین-تورونین پیشین، مهمترین سنگ مخزن هیدروکربنی ناحیه دشت آبادان است. تخمین تراوایی در مخازن کربناته ناهمگن مانند سازند سروک، به دلیل پیچیدگی خصوصیات منافذ، دشوار و رابطه بین تخلخل و تراوایی تابع نوع، اندازه و نحوه ارتباط سیستم منافذ می باشد. در این مطالعه با استفاده از مفهوم رخساره منفذی و فرمول های تجربی، تخمین تراوایی صورت گرفته است. بر اساس توصیف مغزه ها، مطالعه مقاطع نازک میکروسکوپی و تصاویر میکروسکوپ الکترونی، انواع منافذ شناسایی و توصیف شدند. سپس با توجه به ماهیت پتروفیزیکی سیستم منافذ و ارتباط تخلخل-تراوایی در آنها، چهار رخساره منفذی براساس غالب بودن منافذ ریز تخلخل (رخساره منفذی 1)، ریز تخلخل-حفره ای (رخساره منفذی 2)، حفره ای (رخساره منفذی 3) و حفره ای-بین دانه ای (رخساره منفذی 4) معرفی شدند. در هر کدام از رخساره های منفذی یک رابطه تجربی براساس ارتباط تخلخل-تراوایی بدست آمد که از آن برای تخمین تراوایی استفاده گردید. مقایسه نتایج تراوایی در این تحقیق و مطالعات گذشته، نشان می دهد که تخمین تراوایی یر اساس مفهوم رخساره منفذی انطباق بالاتری با مشخصه های رخساره ای و دیاژنزی نشان می دهد. عموما توالی های دارای ریز تخلخل و تخلخل حفره ای غیر مرتبط، به دلیل ارتباط ضعیف سیستم منافذ، مقادیر تراوایی تخمین زده شده پایین تر خواهد بود. در مقابل توالی های با منافذ بهم مرتبط از نوع حفره ای و بین دانه ای، تراوایی بالاتری در مقادیر یکسان تخلخل نسبت به سایر گروه های منفذی نشان می دهند. تخمین تراوایی بر اساس مفهوم رخساره منفذی، با توجه به اهمیت نوع و هندسه منافذ در توزیع مقادیر تراوایی درون مخزن، نتایج دقیق تری در مخازن کربناته ناهمگن فرآهم می آورد.
    کلیدواژگان: سازند سروک، تخمین تراوایی، روابط تجربی، نوع منافذ، رخساره منفذی
  • مهناز حکمت زاده *، شهاب گرامی، حبیب ولی الهی صفحات 32-45
    محاسبه بهره دهی چاه های گاز میعانی نیازمند انجام شبیه سازی عددی و تکنیک کوچک کردن موضعی شبکه در اطراف چاه می باشد. در غیر این صورت اثرات سرعت گاز و همچنین پدیده تشکیل میعانات در اطراف چاه در محاسبات نادیده گرفته شده، که سبب تخمین نادرست بهره دهی چاه می شود. پیچیدگی های مذکور باعث زمانبر بودن محاسبه ضریب بهره دهی چاه گاز میعانی به روش شبیه سازی عددی می گردد. از طرف دیگر، از آنجا که اطلاعات مخزن و چاه از قبیل ابعاد مخزن، تخلخل، نفوذپذیری و... در ابتدای عمر مخزن دارای عدم قطعیت هستند، ضروری است فرآیند محاسبه بهره دهی چاه هزاران مرتبه تکرار شود تا بتوان اثرات عدم قطعیت در پارامترهای ورودی را به روش های آماری برآورد نمود. در این مقاله، روشی تحلیلی برای محاسبه سریع بهره دهی چاه با در نظر گرفتن اثرات سرعت و تشکیل میعانات در اطراف چاه های با شکل هندسی متفاوت شامل چاه عمودی، افقی و شکاف دار هیدرولیکی معرفی شده است. سپس، با استفاده از شبیه سازی مونت کارلو اثرات عدم قطعیت در پارامترهای ورودی مختلف بر ضریب بهره دهی بررسی گردیده است. نتایج چنین مطالعاتی می تواند به مدیران بخش مهندسی کمک کند تا پارامترهای تاثیر گذار در بهره دهی چاه مورد نظر را شناسایی کنند و از صرف هزینه برای تعیین دقیق پارامترهای کم اهمیت اجتناب نمایند. این محاسبات در قالب یک نرم افزار در پژوهشکده ازدیاد برداشت تهران توسعه داده شده است.
    کلیدواژگان: مخزن گاز میعانی، ضریب بهره دهی چاه، عدم قطعیت داده ها، شبیه سازی مونت کارلو، چاه دارای شکاف هیدرولیکی
  • شادی حیرانی، علی حسین زاده کاشان*، علی اکبر اکبری صفحات 46-59
    در این مقاله یک مدل ریاضی برای طراحی و توسعه یک شبکه انتقال گاز طبیعی به منظور کاهش هزینه های عملیاتی و سرمایه گذاری اولیه ارائه شده است. یک مدل بهینه سازی برنامه ریزی عدد صحیح غیرخطی (MINLP) برای تعیین شبکه انتقال، تعیین محل ایستگاه های تقویت فشار و ظرفیت آن ها، زمان نصب آن ها در یک افق چند دوره ایی و درنهایت میزان تولید گاز در حالت پایدار شبکه ارائه شده است. این مدل در نرم افزار GAMS حل شده است. مدل توسعه داده شده برای داده های شبکه گازی ایران با داده های تولید و تقاضای واقعی شبکه در حالات مختلف که در متن مقاله تشریح شده اند، حل شده و تحلیل حساسیت های مختلفی روی اجزای اصلی شبکه صورت گرفته است؛ نتایج حاصل، نشان دهنده بهبود 30 % در مجموع هزینه های شبکه واقعی انتقال گاز بوده است.
    کلیدواژگان: ایستگاه تقویت فشار، خط لوله، شبکه انتقال گاز، گاز طبیعی، MINLP
  • رحیم کدخدایی ایلخچی*، رضا رضایی، سید رضا موسوی حرمی، علی کدخدایی ایلخچی صفحات 60-70
    ماسه سنگ های مخزن گازی میدان ویچررنج در حوضه پرت به عنوان بخشی از مخازن نامتعارف، متشکل از ماسه سنگ، سیلتستون، شیل و میان لایه های نازک زغالی هستند که در یک سیستم رودخانه مئاندری تشکیل شده اند. میان لایه های نازک زغالی در تناوب با رسوبات دانه ریز سیلتی و شیلی به عنوان منشاء گاز درون این ماسه سنگ ها محسوب می شوند. در این مطالعه با هدف شناسایی این میان لایه های زغالی براساس مشخصه های لاگ آنها، لاگ های پرتو گاما، چگالی و صوتی یک چاه در میدان مورد مطالعه در تطابق با مشخصه های مغزه بررسی شدند. نتایج نشان می دهد که این واحدها به طورکلی با مقادیر لاگ چگالی پایین، لاگ صوتی بالا و گامای متوسط نسبت به دیگر واحدهای سنگی مخزن (ماسه های تمیز، ماسه های شیلی و شیل) مشخص می شوند. با توجه به نازک لایه بودن و نیز همراهی و تناوب واحدهای زغالی با رسوبات دانه ریز شیلی سیلتی، مقادیر لاگ گاما و لاگ صوتی آنها تا حدودی تحت تاثیر قرار گرفته و دارای همپوشانی با سایر واحدهای سنگی است. لذا در مطالعه آنها لاگ چگالی پاسخ مطمئن تری را فراهم می کند. همچنین در مطالعات مخزنی میدان بهتر است که این واحدها برای تفکیک پذیر بودن به صورت توالی های نازک زغال دار در نظر گرفته شوند. از نتایج این مطالعه می توان در ارزیابی دقیق تر ویژگی های پتروفیزیکی و مطالعات چینه نگاری سکانسی ماسه سنگ های مخزنی میدان استفاده کرد.
    کلیدواژگان: ماسه سنگ های گازی، میان لایه های زغالی، لاگ های چاه پیمایی، میدان ویچررنج، حوضه پرت
  • علی نقی دهقان *، میثم خدایی صفحات 71-80
    در این مطالعه مجموعه ایی از آزمایش های آزمایشگاهی با استفاده از یک سیستم شکافت هیدرولیکی بر روی نمونه های سیمانی بلوکی شکل به منظور ارزیابی پیچیدگی شبکه شکستگی در زمان گسترش و برخورد شکافت هیدرولیکی با شکاف از پیش موجود تحت شرایط رژیم تنش سه محوره واقعی انجام گرفت. شکاف از پیش موجود در نمونه های آزمایش با زوایای شیب و امتداد مختلف درنظر گرفته شدند. نتایج آزمایشگاهی دو نوع رفتار اساسی از گسترش شکافت هیدرولیکی در نقطه برخورد و برهم کنش با شکاف از پیش موجود را نشان می دهد؛ قطع شدگی و عدم قطع شدگی. این رفتارها می توانند با استفاده از روابط میان زوایای شیب و امتداد و تنش های برجا تعیین شوند. از این رو دو رابطه تجربی برای توصیف برهم کنش میان شکافت هیدرولیکی و شکاف از پیش موجود پیشنهاد شده است. این روابط می توانند به پیش بینی رفتار گسترش شکافت هیدرولیکی در مخازن شکاف دار طبیعی کمک کنند، اگرچه تعیین دقیق آنها نیازمند آزمایش ها و مطالعات تئوری بیشتری است.
    کلیدواژگان: شکافت هیدرولیکی، شکاف از پیش موجود، مخازن شکاف دار طبیعی، مطالعه آزمایشگاهی، زاویه برخورد
  • نگار انصاری، مسعود ریاضی*، سید شهاب آیت الهی صفحه 81
    با توجه به روند رو به افزایش مصرف گاز طبیعی در جهان، ذخیره سازی زیرزمینی گاز به عنوان روشی جهت برطرف کردن مشکل عدم تعادل عرضه و تقاضای گاز به خصوص در فصول سرد سال امری اجتناب ناپذیر به نظر میرسد. در مخازنی که جهت ذخیره سازی گاز استفاده می شوند، تهیه و تزریق گاز پایه بیشترین هزینه عملیات ذخیره سازی را در بر می گیرد. حضور گاز پایه جهت حفظ فشار مخزن در طول سیکل تولید و همچنین تضمین دبی تحویل پذیری مناسب، ضروری می باشد. از آنجا که ارزیابی اقتصادی پروژه های ذخیره سازی از اهمیت به سزایی برخوردار است، اخیرا استفاده از مخازن گازی کم کیفیت از جمله مخازن نیتروژنی جهت پروژه های ذخیره سازی گاز طبیعی مورد توجه قرار گرفته است. بدین ترتیب، گاز در جای کم کیفیت مخزن به عنوان گاز پایه مورد استفاده قرار می گیرد و این امر نه تنها منجر به تامین دبی تولید بیشتر از مخزن در طول سیکل های تولید می گردد، بلکه هزینه تهیه و تزریق گاز پایه را نیز تا حد قابل ملاحظه ای کاهش می دهد. با این حال، مسئله اختلاط گاز کم کیفیت مخزن و گاز طبیعی تزریقی وجود دارد که این پدیده در صورت انتخاب استراتژی مناسب تولید می تواند به خوبی کنترل گردد. در این مطالعه، یک مخزن متروکه گازی که قسمت عمده ترکیب آن را نیتروژن تشکیل می دهد (85 درصد مولی نیتروژن) جهت اجرای عملیات ذخیره سازی گاز طبیعی مورد مطالعه قرار می گیرد و تاثیر مدت زمان تزریق اولیه و به تبع آن حجم گاز طبیعی تزریقی اطراف چاه و همچنین عوامل تاثیر گذار بر میزان اختلاط در مقیاس مولکولی (پدیده انتشار و نفوذ مولکولی) بر روی کیفیت گاز تولیدی بررسی می گردد
    کلیدواژگان: ذخیره سازی گاز طبیعی، اختلاط گاز، نفوذ مولکولی، پدیده انتشار، گاز پایه
  • کیومرث طاهری*، فرهاد محمد تراب صفحات 91-104
    هرزروی سیال حفاری در سازند های مخزنی در میادین نفتی می تواند باعث هدر رفتن سرمایه و آسیب های جدی به لایه های بهره ده هیدروکربوری گردد. به دلیل وجود هرزروی های شدید در سازند های مخزنی، ارائه راه حل های پیشگیرانه از این پدیده نا مطلوب، اهمیت ویژه ای دارد. بر این اساس در این تحقیق به بررسی و پیش بینی هرزروی سیال حفاری در مخزن آسماری و مدل سازی مناطق بحرانی هرزروی با استفاده از روش زمین آماری کریجینگ شاخص در یکی از میادین نفتی جنوب غرب پرداخته شده است. بدین منظور ابتدا وضعیت توزیع داده های هرزروی در کل مخزن با توجه به اطلاعات 363 حلقه چاه حفاری شده در میدان به دست آمده و با استفاده از الگوریتم کریجینگ شاخص و در نظر گرفتن حد آستانه بحرانی برای هرزروی، داده های مذکور بصورت باینری تبدیل و توسط واریوگرافی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است، سپس با ساخت یک مدل بلوکی، احتمال وجود هرزروی های بحرانی در کل مخزن به روش کریجینگ شاخص تخمین زده شده است. تخمین های به دست آمده نشان می دهد که هرزروی ها در مخزن آسماری از تغییرپذیری بالایی برخوردار بوده و نقاط بحرانی هرزروی (با هرزروی بالای bbl/hr 100) در بخش شمال غربی در قطاع 2 و جنوب شرقی میدان در قطاع 9، به خصوص در زون های عمیق تر پراکنده شده است.
    کلیدواژگان: کریجینگ شاخص، مدل سازی، هرزروی سیال، مخزن آسماری، مدل بلوکی
  • منی اکبری، شهرام شریف نیا* صفحات 105-118
    در این تحقیق با استفاده از روش سنتز احتراقی محلول، مجموعه ای از نانو کامپوزیت های Fe2O3/ZnO به عنوان فتوکاتالیست فعال در نور مرئی، با 3 درصد ترکیب وزنی متفاوت از Fe2O3 شامل 25، 50 و 75 % ساخته شدند. ساختار، خواص نوری و ریخت شناسی سطح نانوکامپوزیت ها به وسیله آنالیز های XRDا، FESEMا، EDXا، FTIRا، PL و UV-vis مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این آنالیزها نشان داد که خصوصیات ریخت شناسی، اندازه ذرات و خواص نوری نانوکامپوزیت های Fe2O3/ZnO به شدت به محتوای Fe2O3 وابسته است. فتوکاتالیست های ساخته شده به صورت مستقیم برای تبدیل فتوکاتالیستی گازهای گلخانه ای کربن دی اکسید و متان در یک رآکتور ناپیوسته، تحت تابش نور مرئی به کار گرفته شدند. نانوکامپوزیت Fe2O3/ZnO محتوای 75% وزنی Fe2O3 با اندازه ذرات nm 17 در تبدیل فتوکاتالیستی کربن دی اکسید و متان، به ترتیب تبدیل 16 و 21% از خود نشان داد که نسبت به فتوکاتالیست خالص ZnO با درصد تبدیل فتوکاتالیستی کربن دی اکسید و متان برابر با 3 و 4% عملکرد قابل توجهی بود.
    کلیدواژگان: گاز گلخانه ای، فتوکاتالیست، نانوکامپوزیت، روش سنتز احتراقی محلول، Fe2O3، ZnO
  • حسین مهدوی مقدم*، آرمان سلیمانی صفحات 119-133
    هدف از این تحقیق، تحلیل عددی و قیاس با کار تجربی اثرات پلاسمای سرد حاصل از اعمال میدان الکتریکی بر روی پارامترهای احتراق و آلاینده های آن می باشد. روش اصلی برای این ارزیابی استفاده از متغیرها و پارامترهای تاثیرگذار همچون دما، ولتاژ و متغیرهای وابسته به سوخت است. نتایج به دست آمده از شبیه سازی ها و آزمایش ها حاکی از این است که مثبت بودن پتانسیل الکترود مرکزی سبب بالارفتن دمای شعله در محفظه احتراق و نزدیکی دیواره می شود که به معنی نزدیک تر شدن شعله به دیواره می باشد. به همین دلیل انتقال حرارت به دیواره محفظه در این حالت افزایش می یابد. میدان الکتریکی سبب ایجاد یک شتاب منفی در مرکز محفظه می شود. با افزایش قدرت میدان الکتریکی مثبت، دمای شعله در مرکز محفظه کاهش پیدا کرده و باعث کوتاه تر شدن طول شعله می شود. با اعمال میدان مشخص گردید که تغییرات درصدی آلاینده های شاخص یعنی کربن دی اکسید و اکسیدهای نیتروژن مانند نیتروژن مونواکسید به ترتیب 8 و 6% کاهش پیدا کرده اند. در قطبیت منفی و در خروجی محفظه به دلیل اثر چرخش، سرعت محوری تا حدی در وسط محفظه کاهش می یابد. در میدان الکتریکی 3 کیلوولت و پلاریته مثبت، انتقال حرارت به دیواره ها حدود 52% بیشتر از حالت بدون وجود میدان الکتریکی می باشد.
    کلیدواژگان: میدان الکتریکی، کاهش آلاینده ها، احتراق، الکتروهیدرودینامیک، پلاسمای غیر حرارتی
  • مصطفی اروجی، محمد جواد عامری * صفحات 134-146
    ناپایداری دیواره چاه به عوان یکی از اصلی ترین مشکلات در ضمن حفاری، مطرح است. این پدیده سبب اتلاف وقت و تحمیل هزینه های اضافی بر کارفرما می گردد. بر این اساس تلاش فراوانی برای رفع این مشکل صورت گرفته است. در این پژوهش سعی شده است تا با ساخت مدل مکانیکی زمین برای ناحیه مخزنی و استفاده از معیار شکست های متفاوت، ناپایداری دیواره بررسی گردیده و مسیری پایدار برای جلوگیری از مشکلات مربوط به آن، معرفی شود. بدین منظور نخست خواص مکانیکی سنگ به کمک داده های لاگ و مغزه برای ناحیه مخزنی محاسبه شد. در ادامه اندازه و جهت تنش های برجا در منطقه و در این سازند به کمک لاگ چگالی، چند ضلعی تنش، اطلاعات شکست دیواره و گزارشات حفاری به دست آمد. سپس سه معیار شکست به کار بسته شد و پنجره گل برای تمامی مسیرهای ممکن محاسبه گردید تا مسیر بهینه برای ورود به لایه مخزنی، معین و اثر انتخاب معیار بر تعیین آن روشن گردد. معیارهای شکست مورد استفاده شامل مور – کولمب، به عوان رایج ترین معیار و موگی– کولمب و لید تصحیح شده، با قابلیت استفاده از تنش میانی می باشند. بررسی نتایج به دست آمده نشان می دهد، بهینه ترین مسیر برای حفاری در این لایه، مسیری با شیب °60 وآزیموت 70 تا °80 است. همچنین مشخص شد که انتخاب معیار شکست، تاثیری بر تعیین مسیر بهینه ندارد هرچند معیارهای مختلف مقادیر متفاوتی را برای پنجره گل پیش بینی می کنند.
    کلیدواژگان: پنجره گل، مسیر بهینه حفاری، مدل مکانیکی زمین، معیار شکست، ژئومکانیک
  • ایمان ملکا آشتیانی، علی صابری، محمدرضا شاه نظری * صفحات 147-162
    پدیده انگشتی شدن ناشی از ناپایداری سیال در محیط متخلخل، کاربردها و نمونه های مختلفی در صنایع، فرآیندها و مسائل طبیعی دارد. در سال های اخیر، مطالعات متعددی بر روی پایداری در محیط متخلخل توسط محققین صورت گرفته است. با توجه به اینکه پایداری جریان قابل امتزاج در محیط های متخلخل، یکی از مسائل کلاسیک به شمار می رود، در این مقاله با شبیه سازی غیر خطی ناپایداری انگشتی شدن لزج، در محیط همسان گرد، به بررسی آن پرداخته ایم. با استفاده از روش طیفی و به کاربردن تبدیل فوریه سریع، معادلات بازنویسی و ناپایداری شبیه سازی شد. با در نظر گرفتن طول اختلاط، بازدهی و میانگین غلظت عرضی به عنوان پارامترهایی جهت تشخیص میزان ناپایداری و بررسی آنها به ازای شرایط مختلف نسبت تحرک، مساله ناپایداری، زمان رشد و اغتشاش و شدت آن مورد بررسی قرار گرفت. با افزایش میزان نسبت تحرک، از بازدهی کاسته و به طول اختلاط افزوده می شود. همچنین با تحلیل نمودار طول اختلاط و استفاده از حل دقیق، زمان شروع انگشتی اولیه را مورد بحث قرار دادیم. سپس الگوهای انگشتی مورد بررسی قرار گرفت و یک الگوی جدید برای اولین بار مشاهده و نام گذاری شد. همچنین با استفاده از برهم نهی بردار سرعت و کانتور غلظت، به صورت کامل تاثیر غلظت بر بردار سرعت و تاثیر هر دو پارامتر بر علت به وجود آمدن الگوی های مختلف انگشتی مورد بررسی قرار گرفت
    کلیدواژگان: ناپایداری، انگشتی لزج، محیط متخلخل، بردار سرعت، الگوی انگشتی، غیرخطی
|
  • Mohammad Askarian *, Ali Vatani, Mohsen Edalat Pages 4-17
    Cavitation technique can be used to increase the efficiency of the refining process of the heavy atmospheric and vaccum residuals and to upgrade the heavy stocks. The adiabatic collapse of the bubbles generated as a consequence of pressure reduction can produce conditions of very high localized temperature and pressure whilst the global conditions remain with no sensible change. In such a case, the bonds between atoms of molecules trapped in the bubble would be broken, some active radicals may be generated, chemical reactions may occur, and some catalyst particles may be activated. This paper investigated upgrading an Iranian refinery heavy fuel oil in a hydrodynamic cavitation setup. The system contains a feed tank, an internal 2 kW heating element, an additive container, a rotary pump (model DRP 16 lpm) with a 2.2 kW electric motor, a cavitation chamber, recycle pipe and a light products container. The stainless steel cavitation chamber consists of two narrow grooves at the top, a cone shape body and a collector at the bottom. Gasoline as a hydrogen donor and iron nanoparticles as catalyst were added to the cavitational heavy oil upgrading process. The results indicated that the cavitational processing in the presence of gasoline can reduce the viscosity and the total sulfur content of the heavy oil sample. Adding 1 vol% gasoline to a 10-minutes cavitational cracking process at 80 °C and atmospheric pressure can reduce the viscosity of heavy oil by 19%. In addition, iron nanoparticles increase the rate of hydrogen uptake and therefore the rate of viscosity reduction of heavy oil, in the presence of proper hydrogen donor.
    Keywords: Hydrodynamic Cavitation, Hydrogen Donor, Viscosity Reduction, Iron Nanoparticles, Heavy Oil
  • Javad Honarmand *, Ali Assadi Pages 18-31
    The Sarvak Formation with the late Albian-early Turonian age is the most prolific hydrocarbon reservoir of the Abadan Plain region. Permeability estimation in heterogeneous carbonate reservoirs; such as, the Sarvak Formation, due to the complexity of pore characteristics is challenging, and porosity-permeability relationship in these reservoirs is dependent on pore type, size and connectivity of pore systems. In this study, permeability estimation has been accomplished using the pore facies concept and empirical formula. Based on the core description, thin sections’ studies and SEM images, pore types were identified and described. Afterwards, with respect to the petrophysical nature of pore systems and their porosity-permeability relationships, four pore facies microporosity (PF-1), microporosity-vuggy (PF-2), vuggy (PF-3) and vuggy-interparticle (PF-4) were introduced. In each pore facies, an empirical formula for the permeability estimation based on porosity-permeability relationship were determined. Comparison the results with the permeability values estimated in previous studies demonstrates that the estimation of permeability on the basis of pore facies concept has higher concordant with depositional and diagenetic characteristics. Generally, the intervals with microporosity and separate vugs, due to the weak pore system connectivity, a lower value of permeability will be estimated. In contrast, the intervals with interconnected pore systems such as touching vugs and interparticle pore spaces show higher permeability in comparing with the other pore types with the same values of porosity. Regarding the importance of pore type and geometry on permeability distribution within the reservoir, permeability estimation in term of pore facies can be useful in investigating the reservoir properties of heterogeneous carbonate reservoirs.
    Keywords: Sarvak Formation, Permeability Estimation, Empirical Relationship, Pore Types, Pore Facies
  • Mahnaz Hekmatzadeh *, Habib Valiollahi, Shahab Gerami Pages 32-45
    In order to accurately predict the performance of a gas condensate well, a numerical simulation with local grid refinement is inevitable, otherwise the effects of condensate blockage and high velocity of gas could not be properly captured. But, the complexities of such calculations make the numerical simulation time-consuming. On the other hand, to conduct an uncertainty analysis on the reservoir and well parameters, this calculation package must be repeated thousands of times. Therefore a faster method for calculation of gas condensate well flow rate is valuable. In this paper a fast semi-analytical method is introduced for calculation of flow rate in gas condensate wells and then based on Monte-Carlo procedure, an uncertainty analysis study is conducted for different well geometry. An uncertainty analysis is absolutely necessary at the beginning of a reservoir´s life, and it can help the reservoir managers to make the most possible realistic decision for development plan, infrastructure, and the sale contracts for produced gas and condensate. The results of the study show that investment on accurately determination of porosity is a wise decision for the specific studied reservoir. However this property can be different for another reservoir, depending on the reservoir and well properties.
    Keywords: Gas Condensate, Well Productivity, Uncertainty Analysis, Horizontal Well, Hydraulic-Fractured Well
  • Shadi Heirani, Ali Hussienzahe Kashan *, Ali Akbar Akbari Pages 46-59
    We consider the problem of designing a new natural gas transmission network and expanding an existing network while minimizing the total investment and operating costs. We develop a mixed-integer nonlinear optimization model to determine pipelines in the network, compressor stations with their capacity as a variable, and their instalation schedule in a multi-period planning horizon. The model further decides on the amount of the produced natural gas in the steady-state flow for each period in the network. The model is solvable using Baron solver in Gams. We conduct computational studies on various cases generated using realistic network structure and data based on the natural gas network in Iran. Our analysis provides insights into sensitivity of network configuration and operations within different periods in the planning horizon and cost parameters of natural gas networks. Result proved 30 percentage decrease in cost of gas network transmission.
    Keywords: Compressor Stations, Natural Gas, MINLP, Transmission Network, Pipeline
  • Rahim Kadkhodaie Ilkhchi *, Reza Rezaee, Sayyed Reza Moussavi Harami, Ali Kadkhodaie Ilkhchi Pages 60-70
    Gas reservoir sandstones of the Whicher Range field in the Perth Basin, as a part of unconventional reservoirs, consist of sandstone, siltstone, shale and thin coal interlayers which have been developed in a meandering river system. Thin inerlayers of coal intercalated with fine grained silt and shale sediments are considered as the gas sources within the sandstones. In this study, in order to recognize these coals interlayers based on their well log characteristics, gamma ray, density and sonic logs in one well of the studied field in concordance with core properties were investigated. The results show that these units generally are characterized with low density log, high sonic and medium gamma ray values in comparison with the other reservoir units (i.e., clean sands, shaly sands, shales). Regarding the thin layering attitude and also the association and intercalation of the coal units with fine grained shaly and silty sediments, their gamma and sonic values have been to some extent affected, and have overlapping with the other reservoir rock units. Therefore, density log provides more reliable responses for their study. Also, in reservoir studies of the field for their differentiation, it is better to consider these units as thin coal bearing intervals. The results of this study can be used in the more exact evaluation of petrophysical properties, and sequence stratigraphy studies of the reservoir sandstones in the field.
    Keywords: Gas Sandstones, Coal Interlayers, Well Logs, Whicher Range Field, Perth Basin
  • Ali Naghi Dehghan *, Meysam Khodaei Pages 71-80
    In this study, a series of laboratory tests were conducted using a hydraulic fracturing system on the cement block specimens to investigate the hydraulic fracturing propagation and interaction with pre-existing fracture under true tri-axial stresses regime. The pre-existing fracture was prepared with different dip and strike angles in the test blocks. The Experimental results demonstrated two basic types of hydraulic fracture propagation in interaction point with pre-existing fracture; crossing and no crossing modes. They can be clearly identified from the relationships among strike angle, dip angle and in situ stresses. Two empirical relationships were proposed to describe the interactions between the pre-existing and hydraulic fractures. These relationships can be useful to predict the hydraulic fracture propagation behavior in naturally fractured reservoirs, although its accurate determination requires the more experimental and theoretical studies.
    Keywords: Hydraulic Fracturing, Pre-existing Fracture, Naturally Fractured Reservoirs, Experimental Study, Approaching Angle
  • Negar Ansari, Masood Riazi *, Seyyd Shahabodin Ayatollahi Page 81
    Due to the growing consumption of natural gas in the world, underground natural gas storage (UGS), as a way to cope with the imbalance of gas supply and demand especially during cold seasons, seems to be really indispensable. The largest part of investment in a UGS plan development is allocated to providing cushion gas; this gas is required to maintain reservoir pressure during withdrawal cycles and insure adequate deliverability rate. Since economic evaluation of gas storage projects is of great significance, recently implementing UGS in low quality gas reservoirs such as nitrogen reservoirs has become highlighted. In such a case, reservoir low quality gas will be used as cushion and not only it leads to a higher production rate but also it considerably reduces the cost of preparing and injecting cushion gas into the reservoir. However, there may be a problem related to mixing between reservoir low quality gas and natural injecting gas; this phenomenon shall be effectively controlled by choosing the suitable production strategy. This study investigates underground natural gas storage in an abandoned gas reservoir which mainly consists of nitrogen (%85 Nitrogen). The effect of initial injection period and therefore total injection volume around the well, as well as the factors affecting the extent of mixing between reservoir’s low quality gas and injected natural gas in molecular scale such as diffusion and dispersion will be investigated.
    Keywords: Natural Gas Storage, Mixing of Cushion Gas, Working Gas, Molecular Diffusion, Dispersion, Low Quality Gas Reservoirs
  • Kioumars Taheri *, Farhad Mohammad Torab Pages 91-104
    Loss of drilling fluid in the reservoir formations in oil fields can cause loss of investments and serious damages to the hydrocarbon producible formations. Due to presence of severe losses in some reservoir formations, proposing preventing solutions for this undesirable phenomenon has significant importance. On the basis of mentioned matter, this research is focused on the study and prediction of fluid loss in Asmari formation and modeling critical loss zones using geostatistical method of indicator kriging in one of the southwestern oil fields. For this purpose, at the first step, the distribution of fluid loss was determined throughout the reservoir using data of 363 oil wells. Then using indicator kriging algorithm with supposing a critical limit for fluid loss, the data was transformed to binary and using variography, the variability and anisotropy of data were analyzed. At the final step, by building a block model, the probability of presence of critical losses was estimated throughout the reservoir using indicator kriging. The estimated results show that the fluid loss has high variability in Asmari formation and critical loss points (higher than 100 Bbl/h) are located in northwest parts in sector 2 and in southeast parts in sector 9, especially dispersed in deeper zones.
    Keywords: Indicator Kriging, Modeling, Fluid loss, Asmari reservoir, Block Model
  • Mona Akbari, Shahram Sharifnia * Pages 105-118
    A series of visible light sensitive photocatalysts of Fe2O3/ZnO composites with different Fe2O3 contents (25, 50, and 75wt%) were successfully prepared by a solution combustion method. The material structure and morphology of photocatalysts and their optical properties have been examined using X-ray diffraction (XRD), fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), field emission scanning electron microscopy (FESEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX), photoluminescence (PL) spectra, and diffuse reflectance UV–visible spectroscopy. The characterization results showed that the morphology, crystallite size, and optical properties of Fe2O3/ZnO composites varied significantly with the Fe2O3 contents. The as-synthesized photocatalysts were used for direct photocatalytic conversion of greenhouse gases (CO2 and CH4) in a batch photoreactor, under visible light irradiation. The highest rates of photocatalytic conversion of CO2 and CH4 by Fe2O3/ZnO nanocomposite were 16% and 21% respectively.
    Keywords: greenhouse gases, Photocatalyst, Nanocomposite, Solution Combustion Method, Fe2O3, ZnO
  • Hossein Mahdavy Moghaddam *, Arman Soleimani Pages 119-133
    The aim of this paper is the numerical analysis of the effects of cold plasma obtained from applying electric field on the parameters of combustion and its pollutants and comparing the results with experimental works. The main method for doing this study is the use of influencing parameters and variables such as temperature, voltage, and the variables dependent on the fuel. The results obtained from simulations and tests indicate that the positivity of the central electrode potential leads to increase the flame temperature in the combustion chamber and wall proximity, which means the flame is getting closer to the wall. For this reason, heat transfer to the chamber wall increases in this state. The electric field causes creating a negative acceleration in the chamber center. By increasing the power of positive electric field, the flame temperature in the chamber center decreases and causes the flame length to be shortened. By applying the field, it was specified that the percentage change of index pollutants (i.e. carbon dioxide and nitrogen oxides such as nitrogen monoxide) are decreased %6 and 8 %, respectively. In the negative polarity and the chamber exhaust, because of the swirl effect the axial velocity is partly reduced. In an electric field of 3 kV and positive polarity, heat transfer to the walls is about 52 % greater than the condition without electric field.
    Keywords: ElectricField, PollutantReduction, Combustion, Electrohydrodynamic, Non-thermal Plasma
  • Mostafa Orooji, Javad Ameri Shahrabi * Pages 134-146
    Wellbore instability is one of the main or principal problems during drilling. Instability’s issues may cost lots of money and time for companies. Therefore, immense efforts have been devoted to solve it. In this article, using a Mechanical Earth Model and various failure criteria, this problem has been analyzed, and the best stable trajectory has been determined in order to avoid drilling induced wellbore failures. On this purpose, first, the mechanical properties of rock have been specified through log and core data altogether. By the help of (1) density log, (2) Stress Polygon, (3) drilling reports and (4) wall failure data, the magnitude and azimuth of stresses in the region have been calculated. Then to find the stable well path and examine the effect of choosing failure criteria on this procedure, three failure criteria applied to determine safe mud window for all of the possible trajectories. Mohr – Coulomb, as the prevalent criteria, and Mogi - Coulomb and Modified Lade, as criteria that include effect of intermediate stress, are utilized. The results show that, a trajectory characterized by 60 degree inclination from a vertical well and 70-80 degree Azimuth is optimum orientation. Also it is founded out that various failure criteria give same results.
    Keywords: Well Path Optimization, Mud Window, Mechanical Earth Model, Failure Criterion, Geomechanic
  • Iman Maleka Ashtiani, Ali Saberi, Mohammad Reza Shahnazari * Pages 147-162
    Fingering phenomena in porous media has a lot of applications and various models in industries and natural issues. Recently several studies have been done on the stability of fluid in porous media. In this paper, the nonlinear instability of viscous fingering in a homogenous porous media is studied. Using a Fourier spectral method as the basic scheme for numerical simulation, equations transferred to Fourier space. The effect of mobility ratio on mixing length, sweep efficiently and transversely average concentration is examined and results indicate that in a high mobility ratio, sweep efficiently decrease and mixing length increase. Also estimation on beginning of viscous fingering instability has been done by analyzing of mixing length›s graph. In this paper, a new finger interaction mechanism is reported for the first time and named trifurcated tip, other mechanisms reported by previous researcher in the case of high mobility ratio, all are observed in this paper. Also the development of the new finger structures is explained by examining the velocity field which is superposed on the concentration contour.
    Keywords: Instability, Viscous Fingering, Porous Media, Nonlinear Simulation, Fingering Mechanism