بررسی روشهای ازدیاد برداشت نفت1 (مختصری از تاریخچه نفت ایران)

                                                 باسمه تعالی

سعی داریم طی مجموعه مقالاتی به بررسی مطالب زیر بپردازیم:

۱- تاریخچه نفت در ایران

۲- آشنایی با سازندهای نفتی ایران ( اینجا کلیک کنید.)

۳- آشنایی با روشهای مختلف ازدیاد برداشت نفت Enhanced Oil Recovery یا EOR (اینجا  و اینجا کلیک کنید. ) 

4- معیارهای انتخاب روشهای ازدیاد برداشت نفت

5- و ....

امیدوارم این مطالب مورد توجه قرار گیرند.

مــقدمــه:

نفت در ایران از هزاران سال پیش به واسطه نشت طبیعی آن در مناطق جنوبی شناخته شده بود.در دایرة المعارف بزرگ لاروس آمده است " نخستین چاه نفت به فرمان داریوش شاهنشاههخامنشی در استان شوش حفاری شده است. کاوشهایباستانشناسینشان داده است که مردمان کشور ایران حدودا" پنج هزار سال قبل از قیر برای تهیه ملاطو اندود کردن کشتیهاو همچنین از نفت برای ایجاد روشنایی و درمان بعضی از امراض استفاده می کرده اند.هردوت تاریخ نویس یونانی دنیای باستان در کتاب خود چگونگی کندن چاه و استخراج نفترا در ایران شرح داده است، به گفته وی در محلی به نام " اردریکا" در نزدیکی شوشچاهی بوده است که نفت و آب نمک را از آن به کمک چرخ ودلو استخراج کرده و در حوضچه های سربازنزدیک آن میریختند تامواد سبک نفت تبخیر شده و از قیر و نمک سفت شده استفاده میکردند.

دردنیای مدرن اولین چاه نفت توسط شخصی به نام دریک (DRAKE) که پایه گذار موسسهایبنامPENNSYLVANIAROCK OIL COMPANYبود، به تاریخ 27 اوت 1859 میلادی در ایالت پنسیلوانیای آمریکا حفر شد، از این حلقه چاه که بعد از حدود 5 سال تلاش در عمق 23 متری به نفت رسید در اولین روز حدودچهار هزار لیتر نفت به دست آمد. و این مقدمه پیدایش صنعت بزرگی به نام صنعت نفت درجهان بود که تمام معادلات سیاسی و اقتصادی دنیا را تحت شعاع قرارداد.

لوفتوس(W.K. LOFTUS) اولین فرد خارجی بود که بطور تخصصی از مناطق نفت خیز ایران بازدیدبه عمل آورد. وی در گزارشی که به سال 1855منتشرنمود اظهار داشته است که تنها چمشه قیربررسی شده توسط ایشان در کنارکوههایبختیاری و مسجد دور افتاده ای در نزدیکی کوه آسماری مسجد سلیمان قرار داشتهاست.

درسال 1890 میلادی(1269 شمسی) امتیاز اکتشاف و استخراج کلیه معادن ایران از جمله نفتتوسط ناصرالدین شاه به یک انگلیسی به نام " بارون جولیوس رویتر" داده شد که به علتعدم موفقیت در اکتشاف نفت ومخالفتهای داخلی و خارجی این قرارداد با شکست مواجه شدهو طرف ایرانی مجبور به پرداخت غرامت سنگینی شد. ولی در سال 1901 میلادی(1280 شمسی)طبق امتیاز نامه دیگری اجازه^ءاکتشاف ، استخراج ، تصفیه ، حمل ونقل وفروش نفت وهمچنین احداث خط لوله در تمام خاک ایران بجز پنج ایالت شمالی به یکی دیگراز اتباع انگلستان به نام "ویلیام ناکس دارسی"(W.K. DARCY) به مدت 60 سال داده شد. از آن پس فعالیتها برای اکتشاف و استخراجنفت در منطقه دور افتاده ای بنام چاه سرخ در حوالی کرمانشاه شروع گردید که درتابستان 1903 حفاریهادر عمق 507 متری به گاز نفت و سپس به نفت رسید. چند ماه بعد دومین چاه نیز در عمقمشابهی حفر شده و به نفت رسید. بهره برداری از این چاههابا توجه به بازده کم روزانه حدود 30 تن و هزینه های بالای حفاری و حمل نقل مقرون بهصرفه تشخیص داده نشد، دارسی که سرمایه گذاری زیادی انجام داده بود وبه نتیجه مطلوبنرسیده بود مجبور به همکاری با شرکت نفت برمه شد. که آن نیز یک شرکت انگلیسی بود.همکاری این دو گروه با هم منجر به ایجاد شرکت جدیدی بنام سندیکای امتیازات در سال1905 شد. جورج برنالد رینولدز(GEORGEBERNARD REYNOLDS) زمین شناس معروف بعد از تحقیقات ابتدایی اعلام کرد که حفاریهاباید در منطقه مسجد سلیمان که دارای ساختار تاقدیسی است صورت گیرد. ولی شرکت با تکرار اشتباه اولیه اقدام به حفاری دو حلقه چاه به عمقهای 661 و 591 متردر منطقه رامهرمز نمود که هیچ کدام به نفت نرسید. بعد از این اشتباه وو عدم موفقیتشرکت با ناامیدی تمام دستور توقف حفاری را صادر نمود ولی رینولدز که به وجود نفت درمسجد سلیمان اطمینان داشت حفاریهارا به منطقه نفتون در مسجد سلیمان منتقل نموده و از اجرای دستور خودداری نمود. در26 می 1908 ( پنجم خرداد 1287 ) وقتی حفاری چاه در مسجد سلیمان به پایان رسید نفتبه ارتفاع 50 فوت در هوا فوران کرد که سطح تولید آن به 2300 بشکه در روز می رسید. برای تبدیل این میداننفتی به یکی از بزرگترین میادین نفتی جهان و بهره برداری از آن احتیاج به سرمایهگذاری زیادی بود که برای تامین آن شرکت انگلیس- ایران(ANGELO– PERSIAN OILCOMPANY) در سال 1909 تاسیس گردید.

بعداز گذشت0 4 سال از حفر اولین چاه در میدان نفتون که بعدها در سال 1930 به مسجدسلیمان تغییر نام داد، اولین محموله نفتی ایران از بندر آبادان صادر گردید. دارسی وشرکت نفتی انگلیس و ایران تا سال 1914 در ایران به فعالیت خود ادامه دادند تا اینکهبا کاهش کمکهایدولت انگلستان در این سال شرکت بنگال لنسر برای بهره بردار ی از منابع نفتی ایرانوارد مسجد سلیمان شد. که با هوشیاری وینستون چرچیل این مسئله بحرانی به پایان رسیدهو طی قراردادی دولت انگلستان 51% سهام شرکت انگلیس – ایران را به دست گرفته و حقانتصاب دو عضو هیأت مدیره با حق وتو را برای خود محفوظداشت.

تا سال 1933 که قرارداد دارسی لغو شد جمعا 56147000 تن متریک نفت صادر گردید.

درسال 1951 دکتر مصدق صنعت نفت ایران را ملی اعلام کرده و از شرکت انگلیس ایران خلعید کرد، که مرحله قانونی آن در 29 اسفند 1329 از تصویب مجلسین گذشته و شرکت ملی نفتایران تأسیس گردید. که بعد از این اقدام این شرکت از طرف شرکت های بین اللملیبایکوتشده و شرکتهای مذکور علاوه بر عدم همکاری اقدام به کارشکنی هایی نیز در این زمینهنمودند، تا اینکه بعد از گذشت سه سال از ملی شدن صنعت نفت ایران اولین محموله نفتیدر بندر آبادان توسط نفتکش ژاپنی نیشومازو بارگیری شد. با توجه به تغییراتی که پساز 28 مرداد 1332 در ایران به وقوع پیوست در هفتم آبان 1333 (29 اکتبر 1954)قرادادی بین شرکت ملی نفت ایران و کنسرسیوم غربی متشکل از هشت شرکت بزرگ نفتی منعقد گردید که طی آن 40 درصد از سهام نفتایران به شرکت سابق انگلیس و ایران- 40درصد به شرکتهای آمریکایی گلف اویل ،استاندارد اویل اف نیوجرسی اند کالیفرنیا، کمپانی نفتی تگزاس و سکونی موبیل - 14 درصد به کمپانی سلطنتی هلند یعنی شل و 6درصد به کمپانی فرانسوی فرانسوا دو پترول داده شد و مقرر گردید به کمپانی سابق نفتانگلیس و ایران مبلغ 70 میلیون دلار بابت غرامت پرداختشود.

بعدها طی سالهای 1352 و 1353 با لغو امتیازات  و اصلاح توافقنامه ها کنترل و حاکمیت کامل ایران بر منابع نفتی ملی مسجل گردیده و مقرر شد کلیه شرکتهای نفتی یا خریدار نفت پیمانکار مخصوص شرکت ملی نفت ایران باشنددر روند این تغییرات و بعد از آن با انجام عملیات های مکرر اکتشاف و استخراج ؛ بهره برداری از منابع غنی نفت ایران تا سال 1357 به 6 میلیون بشکه در روز افزایش یافت. اما در حال حاضر با تمام تلاشهایی که صورت می گیرد این میزان به زحمت به 4 میلیون بشکه در روز می رسد. این در حالی است که وزیر نفت جمهوری اسلامی ایران جناب آقای بیژن زنگنه در سال 1997 اعلام کردند که قصد دارند میزان تولید روزانه نفت ایران را تا سال 2010 مجدداً به 6 میلیون بشکه در روز برسانند. و این مهم با توجه به کاهش عمر مفید اکثر مخازن بزرگ کشور که در آنها روش های اولیه بهره برداری برای استخراج نفت مورد استفاده قرار می گیرد بدون استفاده از روش های ازدیاد برداشت یا روش های نوین استخراج میسر نخواهد بود.، هر ساله برداشت از میادین بزرگ نفتی کشور مانند آغا جری، هفتکل، دورود، بلال و .... در حال کاهش است.و این در حالی است که ما دارای حدوداً 500 میلیارد بشکه نفت در جا هستیم که این مقدار برابر 9% کل نفت درجای جهان   می باشد و باداشتن 27 تریلیون مترمکعب گاز طبیعی شناخته شده 15% کل ذخیره جهانی را به خود اختصاص داده ایم. حال اگر ما ضریب بازیافت را 25 فرض کنیم آنگاه می توانیم 125 میلیارد بشکه از این نفت درجا را بدست آوریم و چنانچه با استفاده از روشهای مختلف بهره وری بتوانیم این ضریب را فقط 5% افزایش دهیم آن وقت حدود 25 میلیارد بشکه به نفت های قابل استحصالمان افزوده خواهد شد. خوشبختانه روش های نوین بهره وری از جمله روش های افزایش بهره وری نفتEOR((Enhanced Oil Recovery که با پیشرفت تکنولوژی در زمینه های مختلف گسترش پیدا کرده و هر روز به تعداد شرکتهای نفتی استقبال کننده از آن افزوده می شود، راه حل این مشکلات را ارائه نموده است. با توجه به گذشت نزدیک به 160 از عمر صنعت نفت در دنیا و با توجه به کاهش بهره وری مخازن مختلف بر اثر استخراج های متوالی و متمادی روی آوردن به روش های افزایش بهره وری یک اجبار بوده و شرکت های مختلف نفتی برای افزایش تولید خود در شرایط دنیای امروز مجبور به استفاده از این روش ها هستند. در یک توضیح ساده چنانچه بخواهیم روش های افزایش بهره وری نفت را تعریف نمائیم باید بگوییم که

:.EOR مبحثي‌راجع‌ به‌ روش هاي‌ مورد استفاده‌ براي‌ بازيافت‌ بيشتر نفت‌ از مخازن‌ نفتي‌ است‌،كه‌ جدا از برداشت‌ اوليه‌ و ثانويه‌ مي‌باشد.

در برداشت اوليه‌، استخراج‌ نفت بيشتربا استفاده‌ ازانرژيداخلیمخزن‌، که توسط گازهای تحت فشاريا رانشطبيعيتوسطآب ايجاد مي‌شود،صورتمي‌گيرد.

 در برداشت‌ ثانويه‌، بيشتر از تزريق‌ آب‌ ياآبروبي‌ استفاده‌ مي‌شود. به‌ اين‌ ترتيب‌ EOR

به‌ عنوان‌ سومين‌ مرحله‌ برداشت‌ مطرح‌ مي‌شود. 

 

 

 

 ازدياد بازيافت‌ نفت‌   IOR (Improved Oil Recovery) و بازيافت‌ پيشرفته‌ نفت‌  AOR  (Advanced Oil Recovery) معاني‌ مشابهي‌ با EOR  دارند بجز آنكه‌ آن ها روش هاي‌ مقدماتي‌ و ثانويه‌ برداشت‌ را نيز در برمي‌ گيرند، در ضمن‌ گاهي‌ اوقات‌ EOR  مي‌تواند زودتر از مراحل‌ قبل‌ بكار رود. قبل‌ از تهيه‌ اين‌ پژوهش‌، آبروبي‌ نوعي‌ از EOR  شناخته‌ ميشد ولي‌ الان‌ EOR  به‌ عنوان‌ مرحله‌اي‌ پس‌ از آن‌ به‌ شمار مي‌رود. بطور کلی می توان تمام روشهایی را که درآنها از مواد یا گونه های مختلف انرژی برای استخراج نفت های باقیمانده در مخزن که برداشت آنها از روشهای متداول مقرون به صرفه نیست، بکار می روند را جزو روشهای ازدیاد برداشت نفت به حساب آورد.

جریان طبیعی نفت تحت تأثیر سه نیروی شناخته شده فشار آب مخزن ، فشار گاز سرپوش و فشار گازحل شده در نفت   می باشد. در حالت اول آبیکه در زیر نفت در لایه نفتگیر قرار دارد تحت فشار زیادی است که از اطراف به آن واردمیآید ، لذا به محض اینکه چاه به لایه نفتزا برسد فشار آب نفت روی خود را به درون چاه و از آنجا به روی سطح زمین می راند. درحالت دوم هم گازی که بطور آزاد مثل سرپوش یا کلاهکی روی نفت را در مخزن پوشانده استبر اثر فشار زیادی که به آن وارد می آید متراکم شده و میل به انبساط پیدا می کند که این میل به انبساط بصورت فشار بهنفت درون مخزن تحمیل می شود و در اولین فرصت گاز با بیرون راندن نفت از مخزن منبسطشده و از فشار وارده می کاهد. مقداری گاز تحت فشار زیاد مخزن در نفت حل شده است کهتمایل به آزاد شدن از فاز مایع دارد و به همین دلیل در هنگام آزاد شدن و خروج ازمخزن مقداری از نفت را نیز همراه خود به سطح زمین هدایت می نماید، مانند بطرینوشابه پر گازی که درب آن بطور ناگهانی باز شود که در این حالت گاز موجود در بطریعلاوه بر خروج از بطری مقداری از مایعات داخل بطری را نیز به همراه خود خارج میسازد. در عین حال این گاز محلول با کاهش فشار مخزن می تواند از نفت جدا گردیده وبهشکل گاز سرپوش، افت فشار مخزن را جبران نماید. در ابتدای حفاری ها در ایران اکثرچاه های حفر شده جزو چاه های پر فشار منطقه بشمار می آمدند که با گذشت سال ها وبهره برداری های فراوان صورت گرفته اغلب میادین دچار افت فشار و در نتیجه کاهش بهرهوری شده اند. لذا توجه به روش های جدید استخراج نفت و روش های مختلف ازدیاد برداشتنفت بیش از پیش از اهمیت برخوردار شده و در اکثر کشورهای نفت خیز دنیا به آنپرداخته می شود ، تا هر چه بیشتر از این موهبت نهفته در زمین استفاده و برداشت ازمخازن نفت را تاحد ممکن افزایش دهند. در ایران نیز در سالهای اخیر به تعدادی از روشهای نو رو آورده شده که از جمله می توان به تزریق گاز در میادین آغاجاری، هفتکل ودورود یا تزریق آب در بلال اشاره کرد.

دراین مقاله سعی بر آن داریم تا روشهای مختلفEORرامورد بررسی قرارداده و در صورت امکان شرایط انجام این روش ها در کشور و میادین نفتیمختلف ارزیابی کنیم. به این منظور ابتدا به بررسی میادین نفت ایرانپرداخته و این میادین را از لحاظ زمین شناسی و نوع سازند مورد بررسی قرار داده سپس به روشهای مختلفEORخواهیم پرداخت.

                                                       ادامه دارد

آشنایی با هالوژن ها

                                                              باسمه تعالی

مقدمه:

 

شناخت عناصر و مهم تر از آن تسلط بر روی نوع دسته بندی و علم به مکان آنها در جدول تناوبی کمک می کند تا بتوان مشخصات و ویژگی های آنها را حدس زد و  به خوبی از آنها استفاده کرد .

 دسته بندی های کلی ای را برای جدول سحر آمیز مندلیف آورده اند که از جالب ترین دسته هایی که  نیز خواصی جالب دارند می توان به گروه 17 یا همان هالوژن ها اشاره کرد. ابتدا در این قسمت به  دسته بندی عناصر بر اساس آرایش الکترونی می پردازیم سپس به خواص عمومی هالوژنها اشاره می کنیم بعد از آن به سراغ آشنایی کامل از عناصر تشکیل دهنده ی این گروه می رویم.

 

 عناصر را می توان بر اساس آرایش الکترونی آنها طبقه بندی کرد:

  

1.گازهای نجیب: در جدول تناوبی ، گازهای نجیب در انتهای هر تناوب در گروه 0 (صفر) جای دارند. این عناصر گازهای بی رنگ، تک اتمی ، دیا مغناطیسی و از نظر شیمیایی غیر فعالند. بجز هلیم (که آرایش الکترونی 1s2 دارند) تمام گازهای نجیب آرایش الکترونی ns2np6 که نظمی بسیار پایدار است، دارند.

 

2. عناصر نماینده: این عناصر گروههای A جدول تناوبی را تشکیل می دهند و شامل فلزات و نافلزات هستند . خواص شیمیایی این عناصر بسیار متنوع است . بعضی از آنها دیامغناطیس و بعضی دیگر پارامغناطیس هستند. ولی ترکیبات این عناصر دیا مغناطیس و بی رنگ اند. پوسته های الکترونی درونی تمام این عناصر ، کامل یا پایدارند(ns2np6). اما بیرونی ترین پوسته در این عناصر ، از عنصری به عنصر بعدی در حال افزایش الکترون و پر شدن است. این پوسته بیرونی پوسته والانس و الکترونهای آن، الکترونهای والانس نامیده می شوند. تعداد الکترونهای والانس هر اتم ، برابر شماره گروه است که عنصر در آن قرار گرفته است. خواص شیمیایی این عناصر به الکترونهای والانس آنها بستگی دارد.

 

3.عناصر واسطه: این عناصر در گروههای B جدول تناوبی دیده می شوند. از ویژگیهای این عناصر درون سازی آنهاست. یعنی الکترون متمایز کننده در آنها ، به روش نامگذاری، یک الکترون d درونی است. در عناصر واسطه ، الکترونهای دو پوسته ی آخری در واکنشهای شیمیایی مورد استفاده قرار می گیرند. تمام این عناصر فلز بوده ، بیشتر آنها پارا مغناطیس اند و ترکیبات شدیداً رنگین و پارا مغناطیس به وجود می آورند.

  

4.عناصر واسطه درونی : این عناصر در پائین جدول تناوبی دیده می شوند، اما در واقع باید در تناوب های ششم و هفتم به دنبال عناصر گروه III B قرار گیرند. 14 عنصری که در تناوب ششم بعد از لانتان قرار دارند، سری لانتانید ها نامید می شوند. در تناوب هفتم ، دسته ای که به دنبال آکتینیم قرار می گیرند، سری آکتینیدها خوانده شده اند. در این دسته از عناصر، الکترون متمایز کننده از نوع f است و در پوسته فرعی f واقع در پوسته زیر ماقبل آخر قرار می گیرد. بنابر این، در شیمی این عناصر ممکن است سه پوسته بیرونی، دخالت داشته باشد. تمام عناصر واسطه درونی فلز هستند. این عناصر پارامغناطیس اند و ترکیبات آنها نیز رنگین و پارا مغناطیس است.

  

فلزات و نافلزات:

 

 گروه های 1 IA)) ) و IIA) 2 ) جدول تناوبی ، فعالترین فلزات را در بر می گیرند. چون عناصر یک گروه دارای ویژگیهای یکسان می باشند، یک گروه را گاهی یک خانواده می نامند. بسیاری از گروه ها دارای نامهای خانوادگی اند. گروه1 به استثنای هیدروژن ، خانواده ی فلزات قلیایی نامیده می شود. گروه 2 را خانواده ی فلزات قلیایی خاکی می نامند.

 نا فلزات در سوی دیگر جدول ، در گروه هایVIA) 16 ، (VIIA) 17 و (VIIIA) 18 قرار گرفته اند . گروه (VIA) 16 را خانواده ی کالوژن می نامند. گروه (VIIA) 17 را به نام خانواده ی هالوژنها می شناسند. عناصر گروه (VIIIA) 18 ، گازهای نجیب نام دارند.

 به طور کلی ، فلزات ، سخت، درخشنده و رسانای خوب گرما و الکتریسیته اند. نافلزات و بالاخص هالوژنها در دمای  معمولی گاز یا جامدهای شکننده اند. اگر جامد باشند، سطح آنها تیره است و نارسانا به شمار می آیند.

 

 نافلزها:

 

 همانطور که گفته شد در گروه های چهارم، پنجم، ششم و هفتم (هالوژن ها) جدول تناوبی عناصری قرار دارند که اغلب خواص غیر فلزی دارند این عناصر یا گازی شکلند یا جامد که حالت شکننده دارند و هادی جریان برق و حرارت نیستند . غیر فلزها در ترکیب با فلزها اغلب پیوند یونی تشکیل می دهند و با یکدیگر الکترون به اشتراک می گذارند که به هر صورت به آرایش الکترونی گاز بی اثر دوره خود می رسند از گروه چهارم تا هفتم خواص غیرفلزی شدید دارند و با فلزات ترکیب شده تشکیل نمک می دهند به همین دلیل آنها را هالوژن (نمک زا) می گویند.

 

  عناصر گروه هفتم (اصلی) هالوژنها:

 

 عناصر این گروه به ترتیب عبارتند از : فلوئور F ، کلر Cl، برم Br ، ید I  ، استانین At. شعاع اتمی این عناصر با افزایش عدد اتمی (از بالا به پائین) زیاد می شود انرژی یونیزاسیون کم شده الکترونگاتیوی نیز کم می شود نقاط ذوب و جوش بیشتر شده. پتانسیل اکسیداسیون آنها به ترتیب کاهش می یابد و هر کدام در لایه آخر 7 الکترون (s2p5) دارند، با فلزات میل ترکیبی شدید دارند و مولکول حاصل از آنها اغلب خصلت یونی دارد مانند NaF و KCl و BaI2 . با هیدروژن هالدیدئیدروژن می دهند که پس از حل شدن در آب محلول اسید به وجود می آورند مانند HCl و HI. از بالا به پائین خواص غیر فلزی ضعیف تر می شود غیر فلز بالاتر می تواند غیر فلز پائین تر را از نمکش بیرون کرده و هالوژن آزاد نماید . مثلاً:                     

 

                                      KCl +  Br --------> عملی نیست

 

 ولی از تأثیر کلر بر نمک Br، برم حاصل می شود: 

 

                                       2KBr + Cl₂ ----------->2 KCl + Br₂ 

 

 بنابراین از لحاظ فعالیت شیمیایی ترتیب زیر برقراراست:

 

 F_۲>Cl_۲>Br_۲>I_۲>As

 

فلوئور و کلرگازی شکلند، برم مایع و ید جامد است که خیلی زود به حالت بخار در می آیند به همین دلیل آنها را به صورت  F₂, Cl₂,Br₂,I₂  نشان می دهند. 

 فلوئور در تمام ترکیبات یک ظرفیتی است ولی سایر هالوژنها می توانند ظرفیت های مختلف در ترکیبات داشته باشن زیرا در فلوئور فقط یک الکترون منفرد در اوربیتال 2p وجود دارد و به هیچ وجه نمی تواند حالت برانگیخته پیدا کند ولی در سایر هالوژنها ، الکترونها حالت برانگیخته پیدا می کنند و الکترونهای منفرد زیاد تر ایجاد می گردد. مثلاً: اتم کلر 17Cl در ترکیب با فلوئور 9F  ممکن است CLF و ClF3 و ClF5 و ClF7 بدهد در هر ترکیب حالت برانگیخته الکترونها را در اوربیتال 3d می توان توجیه کرد.

 هالوژنها چون میل ترکیبی زیادی با عناصر دیگری دارند در طبیعت به حالت آزاد وجود ندارد ولی به صورت ترکیب فراوان هستند این عناصر اغلب سمی و خطرناکند در حالیکه ترکیبات آنها بسیار مفید و با ارزش هستند و کاربرد آنها در صنایع مختلف زیاد است مانند گاز فریون CF2Cl2 که در یخسازی به کار می رود پی وی سی  و د.د.ت (دی کلر ـ دی فنیل تری کلرواتان)، کلروفرم ، .... سایر ترکیبات فلوئور برم و ید که در انواع داروها و ترکیبات مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

 برای تهیه ی هالوژنها از نمک های آنها استفاده می کنند فقط فلوئور را از الکترولیز KHF2 یا (KF.HF)  بدست می آورند. بقیه هالیدها با اسید سولفوریک و دی اکسید منگنز هالوژن می دهند مثلاً: طرز تهیه ید از یدید سدیم:

 

 2NaI + H₂SO₄ + MnO₂ -------> MnSO₄ + 2NaHSO₄ + I₂ + 2H₂O

 

از تاثیر گاز کلر بر یدیدها نیز می توان ید بدست آورد یا از تاثیر گاز کلر بر برمیدها برم حاصل می شود. فلوئور اکسید کننده ایست شدید و کلر نیز اکسید کننده است برم و ید هم خاصیت اکسید کنندگی و هم خاصیت احیا کنندگی دارند مثال:

 

 2KI + Cl₂ ------> 2KCl + I₂

 

3I₂ + 2Al ------> 2AlI₃

 

که در اولی ید اکسید شده و در دومی ید احیاء شده است.

 

 یدومتری:

 

 به واکنش هایی که در آن ید اکسید می گردد یعنی از محلول یدیدها ید آزاد می گردد یدومتری گویند.

 

 2KI + H₂O₂ + H₂SO₄ -------> I₂ + K₂SO₄ + H₂O 

 

تذکر: ارزش حجمی آب اکسیژنه (پر اکسید هیدروژن) از رابطه a=N.Ev  بدست می آید که a ارزش حجمی N نرمالیته  Ev ای کی والان حجمی معادل 6/5 است.

 

 

ئیدراسیدها (هالیدها هیدروژن):

 

 هالیدهای ئیدروژن به ترتیب عبارتند از HF و HCl و HBr و HI که برای تهیه ی آنها از تاثیر اسید سولفوریک بر هالیدهای فلزی استفاده می کنند. 

این مواد در آب حل شده تولید اسید می نمایند. فلوئوریدئیدرژن به علت داشتن پیوند ئیدروژنی استثنائاً نقطه ی جوش بالاتر دارد و در حالت عادی مایع است بقیه هالیدهای ئیدروژن با افزایش جرم مولکولی نقطه ی جوش بالاتر دارند به همین دلیل فلوئورید ئیدرژن به صورت H2F2  و همین ها به صورت زیروند 3 تا آخر وجود دارد. 

ئیدرواسید ها بر اغلب فلزات، ا کسیدها، بازها، کربناتها اثر کرده و نمک می دهند.

اسید فلوئوریدریک بر شیشه اثر می کند یعنی سیلیس SiO2 را در خود حل می نماید.

 

اکسی اسیدهای هالوژنه:

 

 غیر از فلوئور، هالوژنها اکسی اسید (اسید اکسیژن دار) نیز تولید می کنند مانند KClO4 پر کلرات پتاسیم NaIO3 یدات سدیم NaBrO هیپو برومیت سدیم. هرچه تعداد اکسیژن در اکسی اسیدهای هالوژن بیشتر باشد، خاصیت اسیدی آن زیاد تر است زیرا اکسیژن از هالوژن الکترونگاتیوتر می باشد و زوج الکترونهای مشترک بین Cl و O را به طرف خود می کشد در نتیجه خروج الکترون مشترک بین H و O متوجه اکسیژن پیوندی هیدروژن و اکسیژن کاسته می گردد و پروتون (+H) آسانتر آزاد می گردد.

 بنابر این از لحاظ اسیدی می توان گفت که:

 

 HClO₄ > HClO₃ > HClO₂ > HClO

 

عدد اکسیداسیون کلر در این ترکیبات به ترتیب 1،3،5،7 است و نمکهای این اسیدها به ترتیب هیپوکلریتها، کلریتها، کلراتها و پر کلراتها می باشند.

 

 طرز تشخیص هالیدهای محلول (آنیون هالید X-):

 

 برای تشخیص یون فلوئور از یون Ca^2+ و برای تشخیص یون کلرید از یون Ag^+ استفاده می کنند:

 

 Ca^2+ + 2F^- -----> CaF₂

 

Ag^+ + Cl^--------> AgCl

 

 (یدیدها با کلرید و برمیدها با کلر. برم می دهند که قبلا گفته شد)

 

تذکر :

۱.  اسیدهای هالوژنه با افزایش جرم مولکولی خاصیت اسیدی بیشتری پیدا می کنند و درجه تفکیک یونی آنها زیادتر است یعنی:

HI > HBr > HCl > HF

 

 2. هالوژنها در آب حل می شوند و محلول رنگی بوجود می آورند (ید در حلالهای آلی حل می شود)

 رنگ محلول بستگی به نوع هالوژن و نوع حلال دارد مثلا در تترا کلرید کربن ید بنفش، برم قرمز و کلر زرد می شود.

 3. جدول مشخصات هالوژنها نشان می دهد که با کاهش عدد اتمی از ید تا کلر بر مقدار انرژی الکترون خواهی افزوده می شود ولی در مورد فلوئور از انرژی الکترون خواهی کاسته می گردد(به علت کوچک بودن حجم آن)

 4. استاتین آخرین عنصر گروه هفتم از بمباران کردن بیسموت با اشعه آلفا بدست می آید که ایزوتوپهای زیادی دارد.

 

 

پایان قسمت اول

ازدیاد برداشت نفت

 

استخراج‌ نفت

Oil Production

 

 - مقالات مرتبط:

۱- بررسی روشهای ازدیاد برداشت نفت1 (مختصری از تاریخچه نفت ایران)

۲- بررسی روشهای ازدیاد برداشت نفت 2 (آشنایی با سازندهای نفتی ایران)

۳- بررسی روشهای ازدیاد برداشت نفت 3( آشنایی با روشهای مختلف)

 

 EOR مبحثي‌ راجع‌ به‌ روشهاي‌ مورد استفاده‌ براي‌ بازيافت‌ بيشتر نفت‌ از مخازن‌ نفتي‌ است‌، كه‌ جدا از برداشت‌ اوليه‌ و ثانويه‌ مي‌باشد.

 در برداشت اوليه‌، استخراج‌ نفت بيشتربا استفاده‌ از انرژي داخلی مخزن‌، که توسط گازهای تحت فشاريا رانش طبيعي توسط آب ايجاد مي‌شود، صورت مي‌گيرد.

 در برداشت‌ ثانويه‌، بيشتر از تزريق‌ آب‌ يا آبروبي‌ استفاده‌ مي‌شود. به‌ اين‌ ترتيب‌  EOR به‌ عنوان‌ سومين‌ مرحله‌ برداشت‌ مطرح‌ مي‌شود. 

 ازدياد بازيافت‌ نفت‌   IOR)Improved Oil Recovery)و بازيافت‌ پيشرفته‌ نفت‌  AOR) Advanced Oil Recovery ) معاني‌ مشابهي‌ با EOR  دارند بجز آنكه‌ آنها روشهاي‌ مقدماتي‌ و ثانويه‌ برداشت‌ را نيز در برمي‌ گيرند، در ضمن‌ گاهي‌ اوقات‌ EOR  مي‌تواند زودتر از مراحل‌ قبل‌ بكار رود. قبل‌ از تهيه‌ اين‌ پژوهش‌، آبروبي‌ نوعي‌ از EOR  شناخته‌ ميشد ولي‌ الان‌ EOR  به‌ عنوان‌ مرحله‌اي‌ پس‌ از آن‌ به‌ شمار مي‌رود.

 اين‌ مجموعه‌ شامل‌ بررسي‌ چهار گروه‌ روشهاي‌ بازيافت‌ حرارتي‌ (Thermal Recovery) ، امتزاج‌ گاز (Gas Miscible)  رانش‌ شيميايي‌  (Chemical Flooding) و رانش‌ ميكروبي‌ (Microbial Flooding)  مي‌باشد. دوازده‌ روش‌ EOR  و دو مورد تكنولوژي‌ استخراج‌ در اين‌ مجموعه‌ توضيح‌ داده‌ شده‌اند.

 

 -روشهاي‌ بازيافت‌ حرارتي‌ عبارتند از: بخارروبي‌  (Steam Flooding ) ، تحريك‌ دوره‌اي‌ با بخار (Cyclic Steam Stimulation)  و احتراقِ درجا (In situ Combustion)  .

 

 -روشهاي‌ امتزاج‌ گاز براي‌ بازيافت‌ نفت‌ عبارتند از: گاز كربنيك‌ روبي‌ (Carbon Dioxide flooding)  ، تحريك‌ دوره‌اي‌ با دي‌ اكسيد كربن‌ (Cyclic Carbon Dioxide Stimulation) ، نيتروژن‌ روبي‌  (Nitrogen Flooding) و نيتروژن‌ - گازكربنيك‌ روبي‌ (Nitrogen-CO2 Flooding) .

 

 همچنين‌ روشهاي‌ رانش‌ شيميايي‌ عبارتند از: پليمر روبي‌ (Polymer Flooding)  شامل‌ پليمرهاي‌ ژلاتيني‌، رانش‌ با پليمرهاي‌ ميسلي‌ (Micellar-Polymer Flooding)  و قلياروبي‌ (Alkaline Flooding) .

 

 روشهاي‌ ميكروبي‌ عبارتند از: رانش‌ ميكروبي‌  (Microbial Flooding)  و بازيافت‌ ميكروبي‌ دوره‌اي‌ (Cyclic Microbial Recovery) .

 

- تكنولوژيهاي‌ استخراج‌ نيز عبارتند از: تكنولوژي‌ بهبود يافته‌ حفاري‌  (Improved Drilling Technology) و شكافت‌ هيدروليكي‌  (Hydraulic Fracturing) .

 

·       بازيافت‌ حرارتی Thermal Recovery:

 

 بازيافت‌ حرارتي‌ شامل‌ تكنيكهاي‌ بخار روبي‌، تحريك‌ دوره‌اي‌ با بخار واحتراِق درجا ميباشد.

 

  - بخار روبي‌(Steam Flooding) : بخار با درجه‌ حرارت‌ بسيار بالا براي‌ گرم‌ كردن‌ نفت‌ به‌ داخل‌ چاه‌ تزريق‌ مي‌شود. نفت‌ منبسط‌ شده‌ و با كاهش‌ گرانروي‌ و اندكي‌ تبخير، حركت‌ آن‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ راحت‌تر صورت‌ مي‌گيرد. بخارروبي‌ اغلب‌ در بازيافت‌ نفت‌ سنگين‌ به‌ منظور غلبه‌ برگرانروي‌ بالاي‌ نفت‌، كه‌ از حركت‌ آن‌ جلوگيري‌ مي‌كند، بكار ميرود.

 

  -تحريك‌ دوره‌اي‌ با بخار(Cyclic Steam Stimulation) : اغلب‌ به‌ نام‌ روش‌  Huff & Puff  نيز شناخته‌ مي‌شود كه‌ براي‌ بالا بردن‌ ضريب‌ بازيافت‌ در فاز برداشت‌ اوليه‌ از مخازن‌ نفت‌ سنگين‌ استفاده‌ ميشود. بعداز تزريق‌ بخار به‌ مخزن‌، چاه‌ را مي‌بندند تا سازند توليدي‌ در محدوده‌ اطراف‌ چاه‌ گرم‌ شود. بعداز مدت‌ زمان‌ كافي‌ (اغلب‌ يك‌ يا دو هفته‌) توليدا ز چاههاي‌ تزريق‌ شروع‌ شده‌ و تا جايي‌ ادامه‌ مي‌يابد كه‌ گرما توسط‌ سيالات‌ استخراج‌ شده‌ از دست‌ برود.

 اين‌ سيكل‌ تا كاهش‌ فشار طبيعي‌ مخزن‌ و افزايش‌ آب‌ توليدي‌ كه‌ باعث‌ غيراقتصادي‌ شدن‌ فرايند مي‌گردد، تكرار مي‌گردد. در اين‌ مرحله‌ معمولاً اقدام‌ به‌ يك‌ بخار روبي‌ مداوم‌ براي‌ گرم‌ كردن‌ و رقيق‌ كردن‌ نفت‌ و جبران‌ فشار كاهش‌ يافته‌ مخزن‌ مي‌كنند تا استخراج‌ ادامه‌ يابد.

 

 -احتراِق در جا(In Situ Combustion) : يا آتش‌ روبي‌  (Fire Flooding) ، اغلب‌ در استخراج‌ نفت‌ سنگين‌ با گرانروي‌ بسيار بالاتراز شرايط‌ متعارف‌ استفاده‌ مي‌شود. احتراِق درجا اغلب‌ با سوزاندان‌ هوا براي‌ ايجاد يك‌ زون‌ سوزان‌ انجام‌ مي‌گيرد كه‌ در سازند به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ حركت‌ مي‌كند. حرارت‌ بسيار بالا باعث‌ ايجاد زونهاي‌ بخار آب‌ و نفت‌ تبخير شده‌ ميگردد كه‌ جلوتر از زون‌ احتراِ ق بسوي‌ چاههاي‌ توليدي‌ حركت‌ مي‌كنند و در سطح‌ زمين‌ آب‌ و گاز ونفت‌ از همديگر تفكيك‌ مي‌شوند.

 

 

 

 

*استفاده از امواج الکترو مغناطیس(Electro Magnetic Heating(EMH) ):

 از جمله روشهای نوين در ازدياد برداشت برای مخازن دارای نفت نيمه سنگين و سنگين روش EMH می باشد که در آن از امواج الکترو مغناطيس برای گرم کردن نفت درون مخزن استفاده میشود.به همين دليل اين روش را جزء روشهای حرارتی ازدياد برداشت بشمار می آوريم. که در آن با ايجاد يک ميدان مغناطيسی متغيير با فرکانس بالا انرژی مولکولها افزاِيش داده و در نهايت از گرمای توليد شده برای ازدیاد برداشت نفت استفاده می شود.

محدوده فرکانسهای بکار رفته در اين روش از چند مگا هرتز تا 300 مگا هرتز می باشد که فرکانس بهينه برای هر مخزن به جنس آن مخزن بستگی دارد. از جمله مزايای اين روش قابليت استفاده همزمان آن با ساير روشهای ازدياد برداشت می باشد.

 

• تحريك‌ دوره‌اي‌ با بخار : Cyclic Steam Stimulation

(يا روش‌  Huff & Puff   به‌ عنوان‌ يكي‌ از روشهاي‌ انگيزش‌ چاه)

 

از اين‌ روش‌ اغلب‌ براي‌ بالا بردن‌ بازيافت‌ نفت‌ در فاز اوليه‌ برداشت‌ از مخازن‌ نفت‌ سنگين‌ استفاده‌ ميشود. در اين‌ فاز، روش‌ فوِق با رقيق‌ كردن‌ نفت‌ باعث‌ كمك‌ به‌ انرژي‌ طبيعي‌ مخزن‌ و سهولت‌ حركت‌ آن‌ در سازندهاي‌ نفت‌ دار به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌گردد. اين‌ روش‌ در يك‌ چاه‌ منفرد هم‌ قابل‌ اجرا است‌.

 براي‌ انجام‌ اين‌ روش‌  EOR ، بخار بايد قبلاً به‌ اندازه‌ از قبل‌ تعيين‌ شده‌ در چاه‌ حفاري‌ شده‌ براي‌ تزريق‌ و يا چاههاي‌ توليدي‌ كه‌ تغيير كاربري‌ داده‌ شده‌اند تزريق‌ شود. اين‌ چاهها پس‌ از تزريق‌ بخار، به‌ منظور گرم‌ كردن‌ و رسوخ‌ در سازند توليدي‌ در محدوده‌ اطراف‌ چاه‌، بسته‌ مي‌شوند. بعداز سپري‌ شدن‌ مدت‌ زمان‌ كافي‌ براي‌ گرم‌ شدن‌ سازند، استخراج‌ از چاههاي‌ تزريقي‌ شروع‌ شده‌ و تا جايي‌ ادامه‌ مي‌يابد كه‌ حرارت‌ چاه‌ كاهش‌ يابد. اين‌ چرخه‌ خيساندن‌ سازند  (soak period)  و توليد از آن‌  (huff & puff)  تا زماني‌ ادامه‌ مي‌يابد كه‌ توليد بر اثر كاهش‌ فشار مخزن‌ و افزايش‌ ميزان‌ آب‌ توليدي‌ دچار نقصان‌ شود.

 معمولاً در اين‌ زمان‌ استخراج‌ به‌ روش‌ بخارروبي‌ و با گرم‌ كردن‌ و رقيق‌ كردن‌ مداوم‌ نفت‌ كه‌ باعث‌ بالا بردن‌ فشار مخزن‌ مي‌شود ادامه‌ پيدا مي‌كند. وقتي‌ بخار روبي‌ شروع‌ شد بايد از تعدادي‌ از چاههاي‌ تزريق‌ نيز به‌ عنوان‌ چاههاي‌ توليدي‌ دركنار چاههاي‌ اصلي‌ توليدي‌ استفاده‌ شود.

 

 *احتراقِ درجا يا آتش‌ روبي‌(In situ Combustion or Fire flooding):

 

 اين‌ روش‌ اغلب‌ در مخازن‌ حاوي‌ نفت‌ سنگين‌ با گرانروي‌ بسيار بالا كه‌ با روشهاي‌ مرسوم‌ قابل‌ استخراج‌ نيستند صورت‌ مي‌گيرد. سوزاندن‌ مقداري‌ از نفت‌ در جا باعث‌ ايجاد يك‌ زون‌ احتراِق و حركت‌ آن‌ درون‌ سازند به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شود. نتيجه‌ اين‌ عمل‌ ايجاد يك‌ نيروي‌ رانش‌ بخار وگاز براي‌ بازيافت‌ نفت‌ مي‌باشد. اين‌ عمليات‌ گاهي‌ با فرستادن‌ يك‌ سيستم‌ گرم‌ كننده‌ يا جرقه‌زن‌ درون‌ چاه‌ تزريق‌، شروع‌ مي‌شود. سپس‌ هوا درون‌ چاه‌ تزريق‌ شده‌ وگرمادهي‌ تا زمان‌ ايجاد شعله‌ ادامه‌ مييابد.

 بعداز گرم‌ شدن‌ سنگهاي‌ مخزن‌، سيستم‌ گرم‌ كننده‌ خارج‌ شده‌ ولي‌ هوادهي‌ براي‌ گسترش‌ و پيشروي‌آتش‌ ادامه‌ مي‌يابد. گاهي‌  اوقات‌ تزريق‌ آب‌ بطور همزمان‌ يا بطور متناوب‌ همراه‌ با هوا صورت‌ مي‌گيرد. زيرا ايجاد بخار ميتواند به‌ توزيع‌ بهتر گرما و كاهش‌ نياز به‌ هوا منجر شود.

 در اين‌ عمليات‌ برهم‌ كنشهاي‌ زيادي‌ وجود دارد. مراحل‌ شرح‌ داده‌ شده‌ ذيل‌ مطابق‌ با شماره هاي‌ روي‌ شكل‌ است‌:

 1ـ اين‌ ناحيه‌ به‌ عنوان‌ جبهه‌‌ پيشرونده‌ اصلي‌ در حال‌ سوختن‌ است‌.

 2ـ آب‌ موجود يا تزريق‌ شده‌ به‌ دليل‌ وجود حرارت‌ زياد در اين‌ ناحيه‌ تبديل‌ به‌ بخار شده‌ و اين‌ بخار با پيشروي‌ در مناطق‌ غير مشتعل‌ سازند به‌ گرم‌ شدن‌ آنها كمك‌ مي‌كند.

 3ـ اين‌ قسمت‌، ناحيه‌ احتراِق در حال‌ گسترش‌ درون‌ سازند را نشان‌ مي‌دهد.

 4ـ حرارت‌ بالا در جلوي‌ جبهه‌ در حال‌ احتراِق باعث‌ شكست‌ حرارتي‌ و تبخير تركيبات‌ سبكتر نفت‌ مي‌شود، ضمن‌ آنكه‌ بقاياي‌ سنگين‌ به‌ جا مانده‌ كك‌ نفتي‌ يا كربن‌ نيز به‌ عنوان‌ سوخت‌ براي‌ پيشروي‌ شعله‌ مصرف‌ مي‌شوند.

 5ـ يك‌ ناحيه‌ بخار كه‌ حاوي‌ محصولات‌ احتراِق از جلمه‌ هيدروكربنهاي‌ سبك‌ تبخير شده‌ و بخار آب‌ مي‌باشد.

 6ـ در اين‌ ناحيه‌، به‌ دليل‌ داشتن‌ فاصله‌ با شعله‌، هيدروكربنهاي‌ سبك‌ مايع‌ شده‌ و بخار به‌ آب‌ داغ‌ تبديل‌ مي‌شود. اين‌ عمل‌ باعث‌ رقيق‌ شدن‌ نفت‌ بر اثر تماس‌ با بخارات‌ مايع‌ شده‌، و ضمناً گازهاي‌ حاصل‌ از احتراِق باعث‌ رانش‌ نفت‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شوند.

 7ـ در اين‌ ناحيه‌، يك‌ توده‌ نفت‌ (توده‌اي‌ از نفت‌هاي‌ جابجا شده‌) شكل‌ ميگيرد كه‌ شامل‌ نفت‌، آب‌ و گازهاي‌ حاصل‌ از احتراِ ق مي‌باشد.

 8ـ توده‌ نفت‌ در حين‌ حركت‌ به‌ سمت‌ چاه‌هاي‌ توليدي‌ سردتر شده‌ و دماي‌ نفت‌ تا نزديكيهاي‌ دماي‌ اوليه‌ مخزن‌ كاهش‌ مي‌يابد.

 وقتي‌ توده‌ نفت‌ به‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌رسد نفت‌، آب‌ و گازها به‌ سطح‌ آورده‌ شده‌ و نفت‌ پس‌ از جداسازي‌ فروخته‌ شده‌ و آب‌ و گاز براي‌ تزريق‌ مجدد استفاده‌ مي‌شود.

 اين‌ عمليات‌ با توقف‌ تزريق‌ هوا خاتمه‌ مييابد، وقتي‌ كه‌ ناحية‌ تعيين‌ شده‌ كاملاً مشتعل‌ شده‌ باشد و يا جبهه‌ اشتعا ل‌  به‌ چاههاي‌ توليدي‌ رسيده‌ باشد.

 توجه‌ شود كه‌ بالا آمدن‌ بخارهاي‌ سبك‌ وگازهاي‌ ناشي‌ از احتراِق در زون‌ توليدي‌ باعث‌ كاهش‌ كارايي‌ اين‌ روش‌ مي‌شود كه‌ مي‌توان‌ با تزريق‌ آب‌ به‌ صورت‌ متناوب‌ يا همزمان‌ با هوا باعث‌ كاهش‌ ضررها وافزايش‌ توليد شد.

 

·       بازيافت‌ امتزاجی‌( Miscible Recovery) :

 

 بازيافت‌ امتزاجي‌ گاز شامل‌ گاز كربنيك‌ روبي‌، تحريك‌ دوره‌اي‌ با دي‌اكسيد كربن‌، نيتروژن‌ روبي‌ و نيتروژن‌ - گاز كربنيك‌ روبي‌ مي‌باشد.

 

- گاز كربنيك‌ روبي‌  (Carbon Dioxide Flooding) : اين‌ روش‌ اغلب‌ براي‌ بازيافت‌ نفت‌ از مخازني‌ استفاده‌ مي‌شود كه‌ فشار اوليه‌ مخزن‌ طي‌ مرحله‌ برداشت‌ اوليه‌ و يا آب‌ روبي‌ كاهش‌ يافته‌ است‌. ابتدا آب‌ درون‌ مخزن‌ تزريق‌ مي‌شود تا فشار مخزن‌ به حد قابل‌ قبولي‌ برسد، سپس‌  CO2  توسط‌ چاههاي‌ تزريق‌، وار دمخزن‌ مي‌شود. در حين‌ تزريق‌ گاز كربنيك‌ در مخزن‌، يك‌ ناحيه‌  CO2  امتزاجي‌ با هيدروكربنهاي‌ سبك‌ تشكيل‌ مي‌شود كه‌ قابل‌ حل‌ در نفت‌ است‌ و باعث‌ تسريع‌ حركت‌ آن‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شود. به‌ دنبال‌ اين‌ توده‌ اوليه‌ گاز كربنيك‌، معمولاً تزريق‌ آب‌ يا  CO2  انجام‌ مي‌شود زيرا استفاده‌ از آب‌ مي‌تواند باعث‌ بهبود ضريب‌ رانش‌ نفت‌ و كاهش‌ ميزان‌  CO2  لازم‌ شود. توليد از توده‌ نفتي‌ صورت‌ مي‌گيرد كه‌ در جلوي‌ جبهه‌ امتزاجي‌ تشكيل‌ ميشود. درحين‌ توليد سيالات‌ مخزن‌ از چاههاي‌ توليدي‌،  CO2  به‌ شكل‌ گاز آزاد شده‌ و عملي‌ مشابه‌ با فرازآوري‌ با گاز  (gas lift)  توسط‌ فشار گاز طبيعي‌ مخزن‌ را انجام‌ مي‌دهد.

 

 - تحريك‌ دوره‌اي‌ با دي‌اكسيد كربن‌(Cyclic Carbon Dioxide Stimulation) : اغلب‌ به‌ عنوان‌ يكي‌ از روشهاي‌  huff & puff  شناخته‌ شده‌ و روشي‌ سريع‌ براي‌ توليد نفت‌ در هر چاه‌ منفرد مي‌باشد. مانند پروژه‌ تحريك‌ دوره‌اي‌ با بخار، گاز  CO2  به‌ درون‌ مخزن‌ نفت‌ تزريق‌ شده‌ و چاه‌ براي‌ مدتي‌ بسته‌ مي‌شود تا پريود خيساندن‌  (Soak Period)  طي‌ شود. در اين‌ مرحله‌ چاه‌ باز شده‌ و نفت‌ و سيالات‌ ديگر استخراج‌ مي‌گردند. انحلال‌ CO2   در نفت‌ باعث‌ كاهش‌ گرانروي‌ نفت‌ ومتورم‌ شدن‌ آن‌ و سهولت‌ پيشروي‌ نفت‌ در مخزن‌ مي‌شود. از اين‌ روش‌ مي‌توان‌ در مخازن‌ نفت‌ سنگين‌ و جاهايي‌ كه‌ اجراي‌ روشهاي‌ حرارتي‌ در آنها امكان‌پذير نيست‌ توسط‌ تزريق‌  CO2  با فشار بالا (به‌ منظور سهولت‌ امتزاج‌ بين‌ نفت‌ و گازكربنيك‌) استفاده‌ كرد.

 

 نيتروژن‌ روبي‌  (Nitrogen Flooding) : از اين‌ روش‌ براي‌ بازيافت‌ نفتهاي‌ سبكي‌ استفاده‌ مي‌شود كه‌ توانايي‌ جذب‌ گازهاي‌ افزوده‌ شده‌ به‌ مخزن‌ را در شرايط‌ خاص‌ دارند. اين‌ شرايط‌ عبارتنداز ميزان‌ متان‌ كم‌ و عمق‌ دست‌ كم‌ 5000 فوت‌ كه‌ باعث‌ مي‌شود سنگ‌ مخزن‌ در مقابل‌ فشار زياد تزريق‌ لازم‌ براي‌ مخلوط‌ شدن‌ نفت‌ با نيتروژن‌ مقاومت‌ كرده‌ و شكستگي‌ در آن‌ ايجاد نشود. وقتي‌ نيتروژن‌ در مخزن‌ تزريق‌ مي‌شود با تخبير تركيبات‌ سبكتر نفتي‌ يك‌ جبهه‌ امتزاجي‌  تشكيل‌ مي‌دهد. با حركت‌ اين‌ جبهه‌ از چاههاي‌ تزريقي‌ به‌ درون‌ مخزن‌، يك‌ منطقه‌ امتزاجي‌ يا محلول‌ در نفت‌ ايجاد مي‌شود.تزريق‌ مداوم‌ باعث‌ جابجايي‌ توده‌ نفتي‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شود. به‌ منظور بازيافت‌ بيشتر و افزايش‌ ضريب‌ رانش‌ نفت‌ مي‌توان‌ به‌ طور متناوب‌ از تزريق‌ آب‌ نيز استفاده‌ كرد. مزيت‌ نيتروژن‌ آن‌ است‌ كه‌ خاصيت‌ خورندگي‌ ندارد و با هزينه‌ كم‌ درمحل‌ بوسيله‌ جدا كنندهاي‌ خاصي‌ از هوا به‌ دست‌ مي‌آيد.

 

- نيتروژن‌ - گازكربنيك‌ روبي‌  (Nitrogen-CO2 Flooding) : براي‌ اينكه‌ هزينه‌ كاهش‌ يابد مي‌توان‌ نيتروژن‌ را همراه‌ با  CO2  تزريق‌ نمود كه‌ نيتروژن‌ باعث‌ جابجايي‌ توده‌  CO2  و نفت‌ درمخزن‌ مي‌شود.

 

*  گاز كربنيك‌ روبي‌( Carbon Dioxide Flooding):

 

 گاهي‌ اوقات‌ از دي‌ اكسيدكربن‌  (CO2)  براي‌ بالا بردن‌ ميزان‌ جابجايي‌ نفت‌ در مخزن‌ استفاده‌ مي‌شود. دي‌ اكسيدكربن‌ بطور طبيعي‌ در بعضي‌ مخازن‌ به‌ صورت‌ همراه‌ با گاز طبيعي‌ يا به‌ طور تقريباً خالص‌ ممكن‌ است‌ موجود باشد. دي‌ اكسيدكربن‌ را مي‌توان‌ از كارخانه‌هاي‌ توليد محصولات‌ شيميايي‌ يا جداسازي‌ از گازهاي‌ حاصل‌ از احتراِق نيروگاهها بدست‌ آورد.

 وقتي‌ فشار مخزن‌ طي‌ برداشتهاي‌ اوليه‌ و آب‌ روبي‌ كاهش‌ مي‌يابد، قبل‌ از آغاز تزريق‌  CO2  به‌ مخزن‌ بايد اين‌ فشار به‌ حالت‌ اوليه‌ بر گردد كه‌ براي‌ اين‌ كار آب‌ از طريق‌ چاههاي‌ تزريق‌ درون‌ مخزن‌ پمپ‌ مي‌شود تا فشار به‌ حد قابل‌ قبولي‌ برسد، در اين‌ هنگام‌  CO2  از طريق‌ همان‌ چاههاي‌ تزريق‌ به‌ درون‌ مخزن‌ وارد مي‌شود.

 ابتدا حتي‌ ذره‌اي‌ از  CO2  با نفت‌ امتزاج‌ نمي‌يابد ولي‌ با افزايش‌ فشار تزريق‌، عمل‌ امتزاج‌ با مولكولهاي‌ كوچك‌ هيدروكربنهاي‌ سبك‌ بطور آهسته‌ صورت‌ مي‌گيرد و موجب‌ تشكيل‌ يك‌ جبهه‌ امتزاجي‌ ميشود. اين‌ جبهه‌ امتزاجي‌ ذاتاً يك‌ توده‌ گاز غني‌ است‌ كه‌ حاوي‌  CO2  و هيدروكربنهاي‌ سبك‌ مي‌باشد. در شرايط‌ مناسب‌ دما و فشار، اين‌ جبهه‌ قابليت‌ انحلال‌ در نفت‌ را دار دكه‌ باعث‌ تسهيل‌ حركت‌ نفت‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شود. اين‌ توده‌ اوليه‌  CO2  اغلب‌ به‌ وسيله‌ تزريق‌ متناوب‌ آب‌ و  CO2  دنبال‌ ميشود. بكار بردن‌ آب‌ براي‌ افزايش‌ ضريب‌ رانش‌ و كاهش‌ ميزان‌  CO2  مصرفي‌ است‌.

 توليد از توده‌ نفتي‌، كه‌ در جلوي‌ جبهه‌ امتزاجي‌ تجمع‌ مي‌يابد، صورت‌ مي‌گيرد. در حين‌ برداشت‌ سيالات‌ مخزن‌ از چاههاي‌ توليدي‌  CO2  به‌ شكل‌ گازي‌ خود بر مي‌گردد و باعث‌ انجام‌ عمل‌ مشابه‌ گازراني‌ (gas lift)  با گاز طبيعي‌ مخزن‌ ميگردد. در سطح‌ زمين‌  CO2  را مي‌توان‌ از ساير سيالات‌ استخراج‌ شده‌ جدا كرده‌ و دوباره‌ در چاه‌ تزريق‌ نمود كه‌ به‌ كاهش‌ مصرف‌  CO2  كمك‌ كرده‌ و يك‌ سيكل‌ بازيافتي‌  CO2  ايجاد مي‌كند. اين‌ مراحل‌ مي‌تواند بطور مكرر اجرا شود تا زماني‌ كه‌ ديگر استخراج‌ مقرون‌ به‌ صرفه‌ نباشد.

 

 

 *تحريك‌ دوره‌اي‌ با دي‌ اكسيدكربن‌((Cyclic Carbon Dioxide Stimulation:

                                (يكي‌ از روشهاي‌ انگيزش‌ چاه((huff & puff ‌

 

 تحريك‌ دوره‌اي‌ با دي‌ اكسيد كربن‌ يكي‌ از عملياتهاي‌ استخراج‌ سريع‌ نفت‌ از چاه‌هاي‌ منفرد است‌. اين‌ روش‌ مشابه‌ عميات‌ دوره‌اي‌ معمولي‌ تزريق‌ بخار  (huff & puff)  مي‌باشد . CO2  از طريق‌ يك‌ چاه‌ به‌ درون‌ مخزن‌ نفت‌ تزريق‌ شده‌ و چاه‌ بسته‌ ميشود و پس‌ از طي‌ مدت‌ زماني‌ براي‌ رسوخ‌  CO2  در سازند  (Soak Period) ، چاه‌ باز شده‌ و نفت‌ و سيالات‌ ديگر استخراج‌ مي‌شوند.

 در اين‌ فرايند، توليد نفت‌ اضافي‌ از طريق‌ برخي‌ يا همه‌ مكانيزمهاي‌ زير صورت‌ مي‌گيرد:

 1ـ  CO2  در نفت‌ حل‌ شده‌ و با كاهش‌ گرانروي‌، اجازه‌ حركت‌ آزدانه‌ نفت‌ به‌ سمت‌ چاه‌ توليدي‌ را مي‌دهد.

 2ـ انحلال‌  CO2  در نفت‌ حجم‌ آن‌ را زياد كرده‌ و اشباع‌ شدگي‌ فاز نفت‌ را بيشتر مي‌كند.

 3ـ با افزايش‌ ميزان‌  CO2  و گازهاي‌ آزاد شده‌ از نفت‌ (به‌ علت‌ پايين‌ بودن‌ فشار مخزن‌) نيروي‌ رانش‌ گاز محلول‌ در نفت‌ افزايش‌ مي‌يابد.

 4ـ هيدروكربنها توسط‌ گاز  CO2  فوقِ بحراني‌ استخراج‌ مي‌شوند. اين‌ فرايند در مخازن‌ نفت‌ سنگيني‌ كه‌ درآنها اشباع‌ نفت‌ و دما و فشار بالاست‌ و مانع‌ آميزش‌ نفت‌ و  CO2   مي‌شود، نيز قابل‌ اجراست‌. پارامترهاي‌ مهم‌ عملي‌ بودن‌ اين‌ روش‌، حجم‌  CO2   تزريقي‌ دريك‌ سيكل‌، تعداد سيكلها و ميزان‌ فشار پشت‌ نفت‌ در حين‌ توليد هستند.

 اين‌ فرايند مي‌تواند چندين‌ بار تكرار شود ولي‌ با افزايش‌ سيكلها، كارايي‌ آن‌ كاهش‌ خواهد يافت‌.تحريك‌ دوره‌اي‌ با  CO2  براي‌ بازيافت‌ نفت‌ سنگين‌ وقتي‌ قابل‌ استفاده‌ است‌ كه‌ روشهاي‌ حرارتي‌ امكان‌پذير نباشند.

 

 

 

* نيتروژن‌ روبي(‌ (Nitrogen Flooding:

 

 نيتروژن‌ روبي‌ در صورتي‌ مي‌تواند به‌ عنوان‌ روش‌ بازيافت‌ نفت‌ براي‌ يك‌ مخزن‌ انتخاب‌ شود كه‌ شرايط‌ زير در مخزن‌ مورد نظر موجود باشد:

 1ـ نفت‌ مخزن‌ بايد غني‌ از اتان‌ تا هگزان‌  (C2-C6)  يا هيدروكربنهاي‌ سبك‌ باشد. اين‌ تركيبات‌ نمايانگر نفت‌ سبك‌ با درجه‌ API  بالاتر از 35 مي‌باشد.

 2ـ ضريب‌ حجمي‌ نفت‌ بايد بالا باشد كه‌ قابليت‌ جذب‌ گاز اضافه‌ را تحت‌ شرايط‌ مخزن‌ داشته‌ باشد.

 3ـ نفت‌ بايد در شرايط‌ زير اشباع‌ و يا ميزان‌ كم‌ متان‌  (C1)  باشد.

 4ـ مخزن‌ بايد داراي‌ عمق‌ حداقل‌ 5000 فوت‌ باشد توانايي‌ تحمل‌ فشار تزريق‌ بالا (بالاتر از  PSI  5000) براي‌ امتزاج‌ كامل‌ نيتروژن‌ با نفت‌ را بدون‌ شكسته‌ شدن‌ سازند داشته‌ باشد.

 استفاده‌ از نيتروژن‌ گازي‌ شكل‌ ( N2 ) براي‌ مخازني‌ با اين‌ مشخصات‌ به‌ اين‌ دليل‌ مطلوب‌ است‌ كه‌ نيتروژن‌ با هزينه‌اي‌ كمتر از ديگر گزينه‌هاي‌ ممكن‌ قابل‌ دسترسي‌ است‌. نيتروژن‌ را مي‌توان‌ به‌ وسيله‌ جداسازهاي‌ سرمايشي‌ از هوا بدست‌ آورد و هوا هم‌ يك‌ منبع‌ نامحدود است‌ ضمن‌ آنكه‌ نيتروژن‌ يك‌ گاز خنثي‌ است‌ و باعث‌ خوردگي‌ نمي‌شود. معمولاً وقتي‌ نيتروژن‌ در مخزن‌ تزريق‌ مي‌شود با تبخير برخي‌ تركيبات‌ سبكتر نفتي‌ باعث‌ تشكيل‌ يك‌ جبهه‌ امتزاجي‌ ميشود. اين‌ جبهه‌ گاز كه‌ تا حدودي‌ از تركيبا سبك‌ غني‌ است‌، به‌ حركت‌ خود درون‌ سازند ادامه‌ داده‌ و با مقدار بيشتري‌ نفت‌ برخورد كرده‌ و باعث‌ تبخير تركيبات‌ بيشتري‌ ميشود و خود را غني‌تر مي‌كند. همينطور كه‌ اين‌ حركت‌ ادامه‌ مييابد، لبه‌ پيشرونده‌ اين‌ جبهه‌ گازي‌ چنان‌ غني‌ مي‌شود كه‌ به‌ حالت‌ محلول‌ يا امتزاجي‌ در نفت‌ مخزن‌ وارد مي‌شود. در اين‌ موقع‌ فصل‌ مشترك‌ بين‌ گاز و نفت‌ از بين‌ رفته‌ و سيالات‌ با هم‌ مخلوط‌ مي‌شوند.

 ادامه‌ تزريق‌ نيتروژن‌ باعث‌ هل‌ دادن‌ جبهه‌ امتزاجي‌ (كه‌ به‌ طور مداوم‌ در حال‌ نوسازي‌ خود است‌) درون‌ مخزن‌ و جابجايي‌ توده‌ نفت‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شود. توده‌هاي‌ آب‌ نيز بطور متناوب‌ بجاي‌ نيتروژن‌ تزريق‌ مي‌شوند تا باعث‌ بهبود ضريب‌ رانش‌ و بازيافت‌ نفت‌ شوند. در سطح‌ زمين‌ سيالات‌ بدست‌ آمده‌ از مخزن‌ جداسازي‌ ميشوند كه‌ در آنها نه‌ تنها نفت‌ بلكه‌ سيالات‌ گازي‌ و نيتروژن‌ تزريق‌ شده‌ نيز وجود دارند.

 

*نيتروژن‌ - گاز كربنيك‌ روبي(‌ CO2 Flooding-(Nitrogen:

 

 تزريق‌ نيتروژن‌ و  CO2  در واقع‌ اصلاح‌ روش‌ رانش‌ با دي‌اكسيدكربن‌ براي‌ كاهش‌ هزينه‌هاي‌ استفاده‌ از  CO2  است‌ كه‌ بايستي‌ با خط‌ لوله‌ يا تانكر به‌ محل‌ آورده‌ شود و طبيعتاً هزينه‌ آن‌ نيز زياد خواهد بود. زيرا نيتروژن‌ مي‌تواند در محل‌ و با هزينه‌ بسيار كمتر توليد شود كه‌ در نتيجه‌ به‌ عنوان‌ يك‌ گزينه‌ جذاب‌ مورد توجه‌ مي‌باشد.

 نيتروژن‌ را مي‌توان‌ توسط‌ يك‌ جداسازي‌ سرمايشي‌ از هوا، كه‌ منبعي‌ نامحدود است‌، جدا كرد. همچنين‌  N2  گازي‌ خنثي‌ و غير خورنده‌ است‌. در هنگام‌ استفاده‌ از اين‌ روش‌ نيتروژن‌ براي‌ راندن‌ توده‌ دي‌ اكسيد كربن‌ و نفت‌ همراه‌ آن‌ به‌ درون‌ مخزن‌ تزريق‌ مي‌شود.

 

 

 *بازيافت‌ شيميايي:(Chemical Recovery)

 

 روش‌هاي‌ بازيافت‌ شيميايي‌ شامل‌ تزريق‌ پليمر، پليمر ميسلي‌ و قلياروبي‌ است‌.

 

 -پليمرروبي‌(polymer Flooding): اغلب‌ در مخازني‌ استفاده‌ مي‌شود كه‌ روش‌ آبروبي‌ در آنها كارايي‌ لازم‌ را ندارد مثل‌ مخازني‌ كه‌ به‌ دليل‌ شكستگي‌ يا تراويي‌ بالا باعث‌ انحراف‌ جريان‌ و هرزروي‌ آب‌ تزريقي‌ ميشوند يا مخازني‌ كه‌ به‌ علت‌ وجود نفت‌ سنگين‌ درمقابل‌ جريان‌ آب‌ مقاومت‌ مي‌كنند. در فرايند آب‌ روبي‌، افزودن‌ پليمر قابل‌ انحلال‌ در آب‌ باعث‌ نفوذ بيشتر آب‌ در سنگ‌ مخزن‌ شده‌ و درصد بازيافت‌ نفت‌ را بالا ميبرد. از ژل‌ پليمري‌ نيز براي‌ بستن‌ ناحيه‌هاي‌ با تراوايي‌ بالا استفاده‌ مي‌شود.

 

 -پليمرروبي‌ ميسلي‌(Micellar-Polymer Flooding): اين‌ روش‌ از تزريق‌ توده‌ ميسلي‌ شامل‌ مخلوطي‌ ازسورفاكتانت‌ها، شبه‌ سورفاكتانت‌ها، الكل‌، آب‌ شور و نفت‌ بهره‌ مي‌برد كه‌ درون‌ سازند حاوي‌ نفت‌ حركت‌ مي‌كند و نفت‌ به‌ دام‌ افتاده‌ بيشتري‌ را از سنگ‌ مخزن‌ رها مي‌كند. اين‌ روش‌ يكي‌ از كاراترين‌ روشهاي‌  EOR است‌ و در عين‌ حال‌ از گران‌ترين‌ روشها نيز مي‌باشد.

 

 -قلياروبي‌(Alkaline Flooding): مستلزم‌ تزريق‌ مواد شيميايي‌ قليايي‌ (پتاس‌ يا محلولهاي‌ سوزآور) درون‌ مخزن‌ است‌ كه‌ به‌ علت‌ واكنش‌ با اسيدهاي‌ موجود در نفت‌ توليد سورفاكتانت‌ كرده‌ و آن‌ هم‌ به‌ نوبه‌ خود با كاهش‌ كشش‌ سطحي‌، موجب‌ تغيير ترشوندگي‌ سطح‌ سنگ‌ مخزن‌ و يا ايجاد امولسيون‌ شده‌ و به‌ آزاد شدن‌ نفت‌ از سنگها كمك‌ مي‌كند. در نتيجه‌ نفت‌ با سهولت‌ بيشتر مي‌تواند درون‌ مخزن‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ حركت‌ كند. تغييرات‌ جديدي‌ كه‌ در اجراي‌ اين‌ روش‌ صورت‌ گرفته‌ عبارتست‌ از افزودن‌ سورفاكتانت‌ و پليمر به‌ مواد قليايي‌ كه‌ روش‌ ASP(Alkaline-Surfactant-Polymer  ناميده‌ ميشود و اساساً هزينه‌ كمتري‌ نسبت‌ به‌ روش‌ پليمرروبي‌ ميسلي‌ دارد.

 

*پليمر روبي(Polymer Flooding): ‌

 

 روش‌ آب‌ روبي‌ در برخي‌ مخازن‌ خاص‌ كارايي‌ ندارد. شكستگيهاي‌ طبيعي‌ يا زونهاي‌ با تراوايي‌ بالا در سنگ‌هاي‌ مخزن‌ گاهي‌ باعث‌ مي‌شود كه‌ آب‌ تزريقي‌ در مسيرهايي‌ كه‌ كمترين‌ مقاومت‌ را در مقابل‌ جريان‌ آب‌ نشان‌ مي‌دهند حركت‌ كرده‌ و از نفت‌ در جا عبور نمايد بدون‌ آنكه‌ موجب‌ حركت‌ آن‌ شود. نفتهاي‌ سنگين‌ يا خيلي‌ ويسكوز اغلب‌ مشكلاتي‌ براي‌ عمليات‌ آب‌ روبي‌ ايجاد مي‌كنند زيرا در مقابل‌ حركت‌ آزداانه‌ آب‌ مقاومت‌ مي‌كنند. براي‌ ممانعت‌ از رد شدن‌ آب‌ تزريقي‌ از نفت‌، مي‌توان‌ آب‌ را با افزايش‌ پليمرهاي‌ محلول‌ درآن‌ تغليظ‌ كرده‌ و گرانروي‌ آن‌ را بيشتر نمود. اين‌ كار باعث‌ مي‌شود آب‌ درون‌ سنگهاي‌ مخزن‌ پراكنده‌ شده‌ و درصد بازيافت‌ نفت‌ بالا رود.

 پس‌ از محلول‌ پليمري‌، آب‌ شيرين‌ تزريق‌ ميشود تا از آلوده‌ شدن‌ آن‌ با آب‌ شوري‌ كه‌ باعث‌ رانش‌ نهايي‌ مي‌شود جلوگيري‌ گردد. ژل‌ پليمري‌ همچنين‌ مي‌تواند براي‌ مسدود كردن‌ زونهاي‌ با تراوايي‌ بالا بكار رود.

 

*پليمرروبي‌ ميسلي‌(Micellar-Polymer Flooding):

 

                    در اين‌ روش‌  EOR  از تزريق‌ توده‌هاي‌ ميسلي‌ به‌ مخزن‌ استفاده‌ مي‌شود. اين‌ توده‌ محلولي‌ است‌ شامل‌ مخلوط‌ سورفاكتانت‌، شبه‌ سورفاكتانت‌، الكل‌، آب‌ شور و نفت‌ كه‌ باعث‌ آزاد شدن‌ نفت‌ از منافذ سنگ‌ مخزن‌ مي‌شود، همانطور كه‌ مايع‌ ظرفشويي‌ باعث‌ آزاد شدن‌ چربي‌ از سطح‌ ظروف‌ مي‌شود و بعد مي‌توان‌ با جريان‌ آب‌ چربيها را پاك‌ كرد. وقتي‌ كه‌ اين‌ محلول‌ ميسلي‌ در سازند حاوي‌ نفت‌ درون‌ مخزن‌ به‌ حركت‌ در مي‌آيند باعث‌ آزاد شدن‌ مقدار زيادي‌ از نفت‌ محبوس‌ در سنگ‌ مخزن‌ مي‌شود. براي‌ افزايش‌ توليد، آب‌ تغليظ‌ شده‌ با پليمر (همانطور كه‌ در روش‌ پليمر روبي‌ توضيح‌ داده‌ شد) جهت‌ كنترل‌ تحرك‌، بعداز توده‌ ميسلي‌ تزريق‌ مي‌گردد. در اين‌ مرحله‌ مثل‌ حالت‌ قبل‌، آب‌ شيرين‌ پس‌ ازپليمر تزريق‌ ميشود تا از آلوده‌ شدن‌ مواد شيميايي‌ نيز جلوگيري‌ نمايد. اين‌ روش‌ يكي‌ از كاراترين‌ روشهاي‌ حال‌ حاضر  EOR  مي‌باشد ولي‌ در ضمن‌ جزو گرانترين‌ روشها نيز هست‌ .

 

 

*قلياروبي‌(Alkaline Flooding):

 

 در اين‌ روش‌ از  EOR  به‌ تركيبات‌ شيميايي‌ قليايي‌ (پتاس‌ يا محلولهاي‌ سوزآور) براي‌ تزريق‌ به‌ درون‌ مخزن‌ نياز هست‌. واكنش‌ اين‌ مواد شيميايي‌ با اسيدهاي‌ نفت‌ درون‌ سنگهاي‌ مخزن‌ باعث‌ تشكيل‌ سورفاكتانت‌ها در محل‌ سازند مي‌شود. سورفاكتانت‌ها به‌ آزاد شدن‌ نفت‌ از طريق‌ روشهاي‌ زير كمك‌ مي‌كنند: كاهش‌ كشش‌ سطحي‌، تشكيل‌ خودبخودي‌ امولسيون‌ و تغيير ترشوندگي‌ سطح‌ سنگ‌.

 بدين‌ ترتيب‌ نفت‌ مي‌تواند خيلي‌ راحت‌ به‌ درون‌ مخزن‌ حركت‌ كرده‌ و به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ پيش‌ رود. مانند دو روش‌ قبل‌ محلول‌ غليظ‌ پليمر در آب‌ بعداز مواد شيميايي‌ تزريق‌ مي‌شود تا به‌ حركت‌ يا رانش‌ هرچه‌ بيشتر يكنواخت‌ و همه‌ جانبه‌ درون‌ مخزن‌ كمك‌ نمايد. در نهايت‌ بعداز محلول‌ پليمر آب‌ شيرين‌ تزريق‌ ميشود تا از آلوده‌ شدن‌ تركيبات‌ شيميايي‌ با آب‌ شوري‌ كه‌ قرار است‌ به‌ عنوان‌ رانش‌ نهايي‌ از آن‌ استفاده‌ شود و در عين‌ حال‌ با مواد شيميايي‌ كه‌ خصوصيات‌ يكسان‌ ندارد، جلوگيري‌ كند.

 روش‌ قلياروبي‌ معمولاً مي‌تواند موثرتر باشد به‌ شرطي‌ كه‌ حجم‌ اسيد موجود در مخزن‌ نسبتاً بالا باشد. تغييرات‌ جديدي‌ كه‌ در اين‌ روش‌ بوجود آمده‌ است‌ شامل‌ افزودن‌ سورفاكتانت‌ و پليمر به‌ قليا مي‌باشد كه‌ نتيجه‌ آن‌ روش‌  EOR  قليا - سورفاكتانت‌ - پليمر  (ASP)   مي‌باشد. نتيجه‌ روش‌ نشان‌ داده‌ است‌ كه‌ از روش‌ پليمرروبي‌ ميسلي‌ ارزانتر و موثرتر مي‌باشد.

 

*رانش‌ ميكروبي‌(Microbial Flooding):

 

 دو روش‌ رانش‌ وجود دارد كه‌ در آنها براي‌ افزايش‌ بازيافت‌ نفت‌ از تكنيكهاي‌ ميكروبي‌ استفاده‌ ميشود: رانش‌ ميكروبي‌ و بازيافت‌ ميكروبي‌ دوره‌اي‌.

 رانش‌ ميكروبي‌ توسط‌ تزريق‌ محلولي‌ از ميكروارگانيزمها و مواد غذايي‌ مانند ملاس‌ صنعتي‌ درون‌ چاه‌ تزريقي‌ حفر شده‌ در مخزن‌ نفت‌ صورت‌ مي‌گيرد.

 تغذيه‌ ميكروارگانيسمها از مواد غذايي‌ آنها باعث‌ ايجاد مواد مختلفي‌ از جنس‌ اسيدها و سورفاكتانت‌ها تا گازهايي‌ مانند هيدروژن‌ و دي‌ اكسيدكربن‌ مي‌شود. اين‌ محصولات‌ به‌ روشهاي‌ گوناگوني‌ بر نفت‌ در جا تأثيرگذاشته‌ و موجب‌ حركت‌ آسانتر آن‌ در مخزن‌ به‌ سوي‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شوند.

 چگونگي‌ رانش‌ محلول‌ ميكروبي‌ و مواد غذايي‌ و توده‌ نفت‌ ناشي‌ از آن‌ و محصولات‌ مربوطه‌، به‌ وسيله‌ آب‌ تزريق‌ شده‌ بعداز آنها درون‌ مخزن‌، در شكل‌ صفحه‌ بعد آورده‌ شده‌ است‌.

 

*بازيافت‌ ميكروبي‌ دوره‌اي(‌: (Cyclic Microbial Recovery

                                          (يكي‌ از روشهاي‌ انگيزش‌ چاه‌)

 

 روشهاي‌ ميكروبي‌ براي‌ رانش‌ و بالا بردن‌ توليد نفت‌ شامل‌ رانش‌ ميكروبي‌ و بازيافت‌ ميكروبي‌ دوره‌اي‌ مي‌باشد.

 بازيافت‌ ميكروبي‌ دوره‌اي‌، يكي‌ از جديدترين‌ روشهاي‌  EOR  است‌ كه‌ نياز به‌ تزريق‌ محلولي‌ از ميكروارگانيزمها و مواد غذايي‌ به‌ درون‌ مخزن‌ نفت‌ دارد. اين‌ تزريق‌ بسته‌ به‌ عمق‌ و تراوايي‌ سازند نفت‌ دار در طول‌ چند ساعت‌ قابل‌ انجام‌ است‌. وقتي‌ كه‌ عمل‌ تزريق‌ صورت‌ گرفت‌ چاه‌ به‌ مدت‌ چند روز يا چند هفته‌ بسته‌ مي‌شود. در طول‌ اين‌ مدت‌ كه‌ اصطلاحاً زمان‌ كشت‌ ميكروب‌  (incubation)  يا دوره‌ خيساندن‌  (soak period)  ناميده‌ مي‌شود ميكروارگانيزمها با استفاده‌ از غذاي‌ آماده‌ شروع‌ به‌ تكثير و رشد مي‌كنند. توليدات‌ متابوليسمي‌ اين‌ ميكروارگانيسمها به‌ روشهاي‌ مختلف‌ باعث‌ حركت‌ آسانتر نفت‌ درجا و تسهيل‌ در توليد نفت‌ مي‌گردند، بسته‌ به‌ نوع‌ ميكروارگانيزم‌ استفاده‌ شده‌، محصولات‌ مختلفي‌ همچون‌ اسيدها، سورفاكتانت‌ها و برخي‌ گازها عمدتاً هيدروژن‌ و دي‌اكسيد كربن‌ در مخزن‌ توليد مي‌شوند.

 در انتهاي‌ اين‌ دوره‌ زماني‌، چاه‌ باز شده‌ و نفت‌ و محصولات‌ ناشي‌ از اين‌ فرايند استخراج‌ مي‌گردند. در اين‌ روش‌ نياز به‌ تزريق‌ هميشگي‌ و پيوسته‌ وجود ندارد ولي‌ وقتي‌ فاز توليد به‌ انتها رسيد، ميكروارگانيزمها و مواد غذايي‌ جديد در صورت‌ نياز به‌ تكرار عمليات‌ بايد دوباره‌ در مخزن‌ تزريق‌ گردند.

 

*تكنولوژي‌ بهبود يافته‌ حفاري‌(       Improved Drilling Technology):

 

 علاوه‌ بر روشهاي‌ بازيافت‌ ارائه‌ شده‌ در اشكال‌ قبل‌ مي‌توان‌ از تكنولوژي‌ بهبود يافته‌ حفاري‌ نيز به‌ عنوان‌ يكي‌ از روشهاي‌ كمكي‌ براي‌ بهبود استخراج‌ نفت‌ نام‌ برد.

 

 -دورسنجي‌ با تپش‌ گل‌ حفاري‌  (Mud Pulse Telemetry): سيستمي‌ از حفاري‌ است‌ كه‌ در آن‌ موقعيت‌ مته‌ حفاري‌ از طريق‌ ضربانهاي‌ فشاري‌ و توسط‌ گل‌ حفاري‌ از سرمته‌ به‌ سطح‌ دكل‌ حفاري‌ ارسال‌ مي‌شود. اين‌ تكنولوژي‌ از سال‌ 1970 توسعه‌ يافته‌ است‌ تا نياز به‌ انجام‌ عمليات‌ هزينه‌ بر لوله‌ بالا و فرستادن‌ ابزارهاي‌ درون‌ چاهي‌ براي‌ بدست‌ آوردن‌ اطلاعات‌ كاهش‌ يابد. اين‌ نحوه‌ اندازه‌گيري‌ در حين‌ حفاري‌ باعث‌ توانايي‌ دركنترل‌ مداوم‌ پيشرفت‌ حفاري‌ شده‌ و دقت‌ حفاري‌ را بالا برده‌ و هزينه‌هاي‌ عملياتي‌ را كاهش‌ مي‌دهد.

 

 -مغزه‌گيري‌ تحت‌ فشار(Pressure Coring System): قابليت‌ اندازه‌گيري‌ دقيق‌ شرايط‌ درون‌ مخزن‌ را در دسترس‌ قرار مي‌دهد. يك‌ محفظه‌ مغزه‌گيري‌ در حالي‌ نمونه‌ سنگ‌ مخزن‌ را در خود جاي‌ مي‌دهد كه‌ فشار مخزن‌ را نيز بدون‌ تغيير در خود محبوس‌ مي‌كند.

 

 -موتور حفاري‌ درون‌ چاهي‌  (Downhole Drill Motor) : يكي‌ ازايده‌هاي‌ بزرگ‌ توسعه‌ روشهاي‌ حفاري‌ بصورت‌ اريب‌ وافقي‌ است‌. بهبود در وقت‌، تجهيزات‌ و تكنيك‌ كه‌ با تكنولوژي‌ حفاري‌ چاههاي‌ كم‌ قطر تركيب‌ شده‌ و انقلابي‌ در دسترسي‌ به‌ مخازن‌ نفت‌ ايجاد كرده‌ و چون‌ مي‌توان‌ از يك‌ نقطه‌ چندين‌ چاه‌ در جهات‌ مختلف‌ حفر كرد لذا ميزان‌ آسيب‌ به‌ محيط‌ زيست‌ نيز از طريق‌ كاهش‌ اثرات‌ سطحي‌ دكل‌ حفاري‌ كاهش‌مي‌يابد.

 

 -مته‌هاي‌ حفاري‌الماسه ‌پلي‌كريستالين‌(Polycrystalline Diamond Drill Bits): در ابتدا تواناييهاي‌ زياد مته‌هاي‌ حفاري‌ الماسه‌ پلي‌ كريستالين‌ تحت‌ الشعاع‌ مشكلاتي‌ از قبيل‌ شكستن‌ وجدا شدن‌ تيغه‌هاي‌ الماسه‌ از آنها و زمان‌ بر بودن‌ تعمير آنها قرار گرفته‌ بود. اما در حال‌ حاضر تكنولوژيهاي‌ جديدي‌ براي‌ جلوگيري‌ از جدا شدن‌ تيغه‌ها از مته‌ ابداع‌ شده‌ كه‌ موجب‌ ميشود از مته‌هاي‌ كمتري‌ در حين‌ حفاري‌ استفاده‌ شود و در نتيجه‌ هزينه‌هاي‌ حفاري‌ كاهش‌ يابد.

 

*شكافت‌ هيدروليكي‌(     Hydraulic Fracturing):

 

 علاوه‌ بر روشهاي‌ بازيافت‌ كه‌ در اشكال‌ قبل‌ به‌ آنها اشاره‌ شد، روش‌ شكافت‌ هيدروليكي‌ را نيز مي‌توان‌ به‌ عنوان‌ يكي‌ از روشهاي‌ بهبود توليد نفت‌ به‌ حساب‌ آورد.

 از روش‌ شكافت‌ هيدروليكي‌ براي‌ ايجاد گذرگاههايي‌ در سنگ‌ مخزن‌ استفاده‌ مي‌شود كه‌ باعث‌ سهولت‌ حركت‌ نفت‌ به‌ سمت‌ چاههاي‌ توليدي‌ مي‌شوند. اين‌ روش‌ براي‌ مخازني‌ كاربرد دارد كه‌ در آنها سنگ‌ مخزن‌ فشرده‌ شده‌ و منافذ بين‌ تخلخلها تنگ‌ يا مسدود شده‌اند و در مقابل‌ جريان‌ نفت‌ مقاومت‌ مي‌كنند. براي‌ ايجاد شكستگي‌ در سنگ‌ و تسهيل‌ حركت‌ نفت‌، از تزريق‌ سيالات‌ محتوي‌ ماسه‌ به‌ درون‌ مخزن‌ تحت‌ فشار مناسب‌ استفاده‌ مي‌شود. البته‌ بايد خيلي‌ مواظب‌ بود كه‌ شكافها به‌ قسمت‌ آبدار مخزن‌ برخورد نكنند وگرنه‌ ميزان‌ آب‌ در زونهاي‌ توليد نفت‌ بالا خواهد رفت‌. براي‌ انجام‌ اين‌ كار چندين‌ تكنيك‌ مختلف‌ توسط‌ امور پژوهش‌ وزارت‌ انرژي‌ امريكا طراحي‌ شده‌اند.

 

 -شكافت‌ متناسب‌ ضرباني‌ (Tailored Pulse Fracturing):اين‌ روش‌ براي‌ كنترل‌ ميزان‌ كشيدگي‌ و جهت‌ شكستگيها طراحي‌ شده‌ است‌. مهمترين‌ نكته‌ در اين‌ روش‌ تعيين‌ دقيق‌ ميزان‌ سوخت‌ پرتابه‌ درون‌ چاه‌ است‌ كه‌ فشار كنترل‌ شده‌اي‌ بر ايجاد الگوي‌ از پيش‌ تعيين‌ شده‌ شكستگي‌ پديد بياورد.

 

 -شكافت‌ با كف‌(Foam Fracturing): در اين‌ روش‌ از كف‌ با فشار بالا و در مخازن‌ گازي‌ استفاده‌ مي‌شود كه‌ مزيتهايي‌ نسبت‌ به‌ تزريق‌ آب‌ با فشار بالا دارد چون‌ باعث‌ آسيب‌ رسيدن‌ به‌ سازند نمي‌شود و ضمناً عمليات‌ تميزكاري‌ چاه‌ هم‌ هزينه‌ كمتري‌ مي‌برد.

 

 -شكافت‌ با ماسه‌ و گاز كربنيك‌(CO2/sand Fracturing): باعث‌ ميشود ميزان‌ توليد بر اثر كاهش‌ تأثيرات‌ منفي‌ تزريق‌ سيالات‌ ديگر افزايش‌ يابد. مشكلاتي‌ مثل‌ مسدود شدن‌ مجراها توسط‌ مواد جامد يا حبس‌ شدن‌ آب‌ در روزنه‌ها يا واكنشهاي‌ شيميايي‌ ناخواسته‌ در آن‌ وجود دارد.

 

 

آزمایش های جالب شیمی

- مقالات مرتبط:

آزمایش های جالب شیمی 2

آزمايش اول    

                                   آشنايي با كشش سطحي آب

 مواد و وسايل لازم:

«روغن يا گريس ـ لام شيشه‌اي ـ قطره چكان»

روش كار:

         يك لام شيشه‌اي را گرفته و نصف سطح آن را به روغن يا گريس آغشته مي‌كنيم. با قطره چكان چند قطره آب روي قسمت روغن كشيده و چند قطره آب روي قسمت بدون روغن بريزيد. چه چيزي مشاهده مي‌شود؟ دليل چيست؟

 

 مواد و وسايل لازم:

«دستمال كاغذي ـ بشر بزرگ ـ سوزن يا تيغ ـ مايع ظرفشويي»

روش كار:

         درون بشر آب ريخته، تيغ يا سوزن را روي تكه‌اي از دستمال كاغذي قرار داده و به آرامي روي سطح آب رها مي‌كنيم، بعد ازمدتي دستمال كاغذي خيس شده و ته‌نشين مي‌شود. ولي تيغ يا سوزن در سطح آب شناور مي‌ماند. چرا؟ چگالي آب و فولاد را مقايسه كنيد. آيا با توجه به اين چگالي‌ها تيغ يا سوزن فولادي مي‌بايست در آب شناور شود يا خير؟ دليل بياوريد.

         براي اينكه آزمايش را راحت‌تر انجام دهيد مي‌توانيد تيغ يا سوزن را كمي چرب كنيد. حال يك قطره مايع ظرفشويي به آب اضافه كنيد. چه اتفاقي مي‌افتد؟ مشاهدات خود را شرح دهيد و با دليل علمي آن را توجيه نماييد.

 

 مواد و وسايل لازم:

«پودر گوگرد يا ذغال ـ مايع ظرفشويي ـ بشر بزرگ ـ نمك‌پاش»

روش كار:

         با نمك‌پاش مقداري پودر گوگرد يا ذغال به طور يكنواخت بر سطح آب بپاشيد. براي اين منظور بايستي نمك‌پاش را كمي بالاتر از سطح آب گرفته و عمل پاشيدن پودر گوگرد يا ذغال را به دقت و با آرامي انجام دهيد. حال يك قطره مايع ظرفشويي به مركز سطح بشر بچكانيد. چه چيزي مشاهده مي‌كنيد.

         دوباره با نمك‌پاش مقداري پودر ذغال يا گوگرد به سطح آب بپاشيد. چه اتفاقي مي‌افتد؟ چرا؟

 

 

---

آزمايش دوم            

                                     تهيه‌ي آب مقطر

مواد و وسايل لازم:

«نيترات نقره ـ لوله‌ي آزمايش ـ مبرد ـ بالن تقطير ـ درپوش لاستيكي ـ شلنگ ـ بشر ـ سه پايه ـ توري نسوز ـ چراغ گاز ـ سنگ جوش»

تئوري آزمايش:

         تقطير يكي از روش‌هاي جداسازي در صنعت است كه در آن يك مايع با نقطه‌ي جوش پائين‌تر از مواد سنگين‌تر جدا مي‌شود. اين مواد سنگين‌تر مي‌توانند مايع يا جامد باشند ولي هر چه هست نقطه‌ي جوش آن‌ها بالاتر است. جزء سبك‌تر يا جزئي كه داراي نقطه جوش پائين‌تر است از طريق تبخير شدن به صورت نسبتاً خالص از محيط خارج شده و سپس در محيط ديگر با عكس عمل تبخير يعني ميعان مجدداً بازيافت مي‌شود. براي خالص‌سازي آب از اجزاي محلول در آن و بدست آوردن آب مقطر از روش تقطير استفاده مي‌شود.

ورودي آب سرد كننده

خروجي آب سرد كننده

 

روش كار:

         دستگاه را مطابق دستور زیرسوار كرده و در بالن كمي آب معمولي مي‌ريزيم. آب را جوشانده و بخار آب را پس از عبور از مبرد و سرد شده در بشر جمع مي‌كنيم. حال در يك لوله‌ي آزمايش مقداري از آب مقطر بدست آمده و در ديگري مقداري از آب شير مي‌ريزيم. اندكي نمك نيترات نقره به هر دو لوله اضافه مي‌كنيم. مشاهده‌ي خود و دليل آن را بنويسيد. در لوله‌ي آزمايش ديگري مقداري آب مقطر ريخته و به آن اندكي نمك طعام بيفزائيد. پس از حل شدن نمك طعام دوباره مقداري نيترات نقره به لوله‌ي آزمايش اضافه كرده، مشاهدات خود و دلايل آن را بنويسيد.

سوار نمودن دستگاه:

۱- سه پایه و توری نسوز را روی شعله خاموش می گذاریم.

۲- بالن تقطیر را روی سه ژایه گذاشته و با گیره می بندیم.

۳- لوله خم گلویی را روی بالن سوار می کنیم.

۴ - مبرد را به لوله خم متصل کرده و با گیره می بندیم.

 ۵- لوله پیپ شکل را به انتهای مبرد وصل کرده و ظرف مخصوص جمع آوری محصولات را زیر آن می گذاریم.

۶- لوله آب خنک را به ورودی پایین مبرد و لوله آب خروجی را به قسمت بالا خروجی مبرد متصل کرده و جریان آب را تنظیم می کنیم. 

 

 

---

آزمايش چهارم            

                                جداسازي آب و الكل

مواد و وسايل لازم:

«ست تقطير ـ الكل طبي ـ استوانه مدرج ـ پنس ـ پنبه»

روش كار: 

    در استوانه‌ي مدرج الكل مي‌ريزيم و آن‌ها را در استوانه‌ي  با هم مخلوط مي‌كنيم. چه چيزي مشاهده مي‌كنيد؟ دليل آن را بيان كنيد.

  سپس پنبه‌اي را به كمك پنس با مخلوط بدست آمده آغشته كرده و آتش مي‌زنيم. باقيمانده‌ي مخلوط را در دستگاه تقطير ريخته و مي‌جوشانيم. بعد از مدتي مقداري پنبه را به مايع بدست آمده از تقطير آغشته كرده و آتش مي‌زنيم.

   مايع بدست آمده چيست؟ نقطه‌ي جوش الكل بالاتر است يا آب؟ يك روش براي جداسازي مخلوط‌هاي "آهن و گوگرد، مخلوط ماسه و نمك، مخلوط آب و پارافين و مخلوط ماسه و پودر زغال" پيشنهاد كنيد.

 

 

---

آزمايش چهارم             

                                       اسانس‌گيري

مواد و وسايل لازم:

«ست تقطير ـ شيشه درب‌دار ـ گياه معطر»

تئوري آزمايش:

         اسانس‌ها تركيبات فرار و بوداري هستند كه در بين سلول‌هاي گياهان (برگ، گلبرگ و ...) محبوس مي‌باشند. براي بدست آوردن اين تركيبات بايستي ساختار سلول‌هاي احاطه كننده‌ي اسانس‌ها را شكسته و آن‌ها را آزاد كنيم. يكي از روش‌هاي متداول در صنعت استفاده از بخار آب براي جداسازي اسانس‌ها از گياهان معطر مي‌باشد كه به روش معروف است در اين روش برگ گياهان را در مجاورت بخار آب قرار مي‌دهند و بخار آب بعد از شكستن ساختار سلول‌هاي گياهي اسانس آن را در خود حل كرده و از سيستم خارج مي‌شود، چون اغلب اسانس‌ها روغني مي‌باشند بعد از تقطير مايع بدست آمده دو فازي خواهد شد كه فاز بالا اسانس و فاز پائين آب خواهد بود.

 

روش كار: 

   در اين آزمايش به جاي بالن تقطير از ارلن استفاده مي‌كنيم. برگ يا گلبرگ يك گياه معطر را پس از خورد كردن درون ارلن ريخته و مانند دستگاه تقطير بقيه دستگاه را سوار مي‌كنيم.

     مقداري آب به گياه درون ارلن افزوده و منتظر مي‌شويم تا عمل تقطير صورت بگيرد. بعد از اتمام تقطير شما مخلوطي از اسانس و آب داريد كه اگر مقدار اسانس شما زياد باشد بعد از مدتي مخلوط شما دو فازي خواهد بود.

 چند فرآيند صنعتي نام ببريد كه در آن‌ها يك مايع (مانند اسانس) از يك جامد (مانند برگ گياهان) جدا مي‌شود.

آيا براي بدست آوردن اسانس روش بهتري مي‌شناسيد؟ چند روش صنعتي اسانس‌گيري را نام ببريد.

 

---

آزمايش پنجم              

                      تهيه‌ي شناساگرهاي خوراكي

مواد و وسايل لازم:

«بشر بزرگ ـ سه پايه ـ توري نسوز ـ كارد آشپزخانه ـ سركه ـ آب ـ پودر چنته ـ لوله آزمايش»

تئوري آزمايش:

         شناساگرها به موادي گفته مي‌شود كه در محيط‌هاي مختلف داراي رنگ‌هاي متفاوتي مي‌باشند. بعضي از شناساگرها در محيط اسيدي رنگ قرمز و در محيط بازي رنگ آبي و در محيط خنثي رنگ بنفش دارند. آب ليمو يا سركه به عنوان اسيد و مقداري محلول چنته به عنوان باز مي‌تواند شما را در اين آزمايش كمك نمايد. از آب خالص نيز به عنوان محيط خنثي مي‌توانيد استفاده كنيد.

 

روش كار:

         شناساگرهاي خوراكي را از جهتي مي‌توان به دو دسته تقسيم كرد:

1. سبزي‌ها و ميوه‌هايي كه آب آن‌ها در دسترس است مانند آب انگور، آب آلبالو، آب گوجه‌فرنگي و آب انار كه بايد آن‌ها را با آب مقطر رقيق كرد و به كار برد.

2. برگ سبزي‌هاي و پوست ميوه‌ها كه در اين صورت بايد ابتدا آن‌ها را خرد كرده و روي آن‌ها را با آب پوشانده و سپس به مدت نيم‌ساعت در دماي كمتر از دماي جوش آب نگه داريد. سپس محلول را صاف كنيد.

         در اين‌جا روش تهيه‌ي شناساگر از كلم، پياز قرمز و گل سرخ آموزش داده مي‌شود.

 تهيه‌ي عصاره پياز قرمز يا كلم قرمز:

پياز يا كلم را برش داده و در آب جوش به مدت 15 دقيقه مي‌جوشانيم. سپس آن را صاف كرده و در سه لوله‌ي آزمايش مقداري از آن را مي‌ريزيم. حال چند قطره آب ليمو يا سركه به لوله‌ي اول، چند قطره آب مقطر به لوله‌ي دوم و چند قطره محلول چنته به لوله‌ي سوم اضافه مي‌كنيم. تغيير رنگ‌هاي مشاهده شده را يادداشت نماييد.

 تهيه‌ي عصاره گل سرخ:

مقداري گلبرگ گل سرخ را در الكل انداخته، بگذاريد بي‌رنگ شود. محلول بدست آمده مانند تورنسل عمل مي‌كند. مطابق روش بالا تغيير رنگ اين محلول را در سه محيط خنثي، ‌اسيدي و بازي آزمايش نماييد و تغيير رنگ‌هاي مشاهده شده را يادداشت نماييد.

جدول زير را تكميل كنيد:

رديف		محيط اسيدي	محيط خنثي	محيط بازي
1	آب انگور
2	آب گوجه‌فرنگي
3	آب آلبالو
4	چغندر
5	پوست سيب قرمز
6	پوست هلو
7	پوست گلابي
8	پوست تربچه
9	پوست ترب سفيد

 

 توضیح: از آنجایی که آب میوه های ارائه شده توسط شرکت های مختلف دارای مواد افزودنی و نگهدارنده می باشد. لذا تا جایی که امکان دارد با میوه و آب میوه های تازه آزمایش فوق را انجام دهید.

---

آزمايش ششم               

                               تهيه‌ي پلاستيك‌ها

تئوري آزمايش:

         در طبيعت تعدادي پليمر طبيعي مانند سلولز، لاستيك و پروتئين وجود دارد كه از مولكول‌هاي بزرگ تشكيل شده است. همين مسئله باعث الهام گرفتن انسان براي ساختن مولكلو‌هاي بزرگ‌تر با كاربرد‌هاي متفاوت است كه از حدود 50 سال قبل تلاش‌هايش را در اين زمينه آغاز كرده است.

         تحقيقات در زمينه ساخت پليمرها شاخه‌ي جديدي از علم شيمي پليمر را ايجاد كرد كه نقش آن در زندگي انسان‌ها غير قابل انكار مي‌باشد. كشور ما به دليل داشتن مواد خام اوليه و ارز آوري بالاي محصولات پليمري يكي از بهترين پتانسيل‌ها را در اين زمينه داراست. بنابر اين براي آشنايي هر چه بيشتر دانش‌آموزان با اين رشته از علم شيمي چند آزمايش را در زير آورده‌ايم.

 

 كازئين

مواد و وسايل لازم:

«شير ـ محلول رقيق استيك اسيد ـ قيف شيشه‌اي ـ كاغذ صافي ـ ارلن ـ بشر ـ فرمالين»

روش كار:

         در اين آزمايش طرز تهيه‌ي كازئين را براي شما شرح مي‌دهيم كه مي‌توان با مواد تقريباً ساده و ابتدايي آن را تهيه كرد. ابتدا به مقداري شير محلول رقيق استيك اسيد (سركه) بيفزائيد. سپس مخلوط را صاف كنيد. آنچه روي كاغذ صافي مي‌ماند، استات كازئين است. استات كازئين را در يك قالب ريخته و تحت فشار قرار دهيد. بگذاريد خشك شود و به آن فرمالين اضافه كنيد تا سخت شود. كازئين به عنوان چسب چوب مورد استفاده قرار مي‌گيرد. اين رزين در ساخت ميل‌هاي بافندگي، زنبيل و … استفاده مي‌شود و نام های آن عبارتست از زوليت، آرينولد و كاسكو است.

 

 رزين اوره ـ فرمالدئيد

مواد و وسايل مورد نياز:

«اوره ـ محلول فرمالدئيد ـ كلريدريك اسيد غليظ ـ بالن ـ مبرد برگشتي ـ بشر»

روش كار:

         يك گرم اوره و 2 ميلي‌ليتر محلول فرمالدئيد را همراه 3 تا 4 قطره كلريدريك اسيد غليظ در يك بالن حجمي مجهز به مبرد برگشتي بريزيد و آن را براي مدت 2 ساعت در يك حمام آب داغ قرار دهيد تا رزين اروه ـ فرمالدئيد تشكيل شود.

         اين رزين به رنگ سفيد شيري است و بر اثر حرارت دادن در قالب به جسم صلب تبديل مي‌شود كه ديگر نمي‌توان آن را دوباره به شكل ديگري درآورد. از اين رزين در ساخت لوازم الكتريكي (كليد و پريز، فنجان‌هاي نشكن، ورقه‌هاي مطبق براي مصارف تزئيني) استفاده مي‌شود.

 

توضیح : مبرد  برگشتی یا رفلاکس مبردی است شبیه به مبرد مارپیچ معمولی با این تفاوت که در آن مایع خنک کننده وارد قسمت مارپیچ شده و مایع خنک شونده وارد جداره خارجی می گردد. این مبرد بطور عمودی بر روی بالن تقطیر سوار می شود و احتیاج به لوله رابط ندارد.

 

 سلولز استات

مواد و وسايل لازم:

«پنبه ـ استيك اسيد (گلاسيال) ـ بشر ـ بالن ـ مبرد برگشتي ـ انيدريد استيك ـ سولفوريك اسيد غليظ ـ كاغذ صافي ـ استون»

روش كار:

         سلولز استات را از استيله كردن سلولز بدست مي‌آورند. از اين ماده بيشتر در ساخت ورق‌هاي شيشه استفاده مي‌شود كه به اين منظور مقداري پنبه را در استيك اسيد بي‌آب حل مي‌كنند و به مدت 15 دقيقه تا دماي حرارت دهيد و سپس بگذاريد تا سرد شود. سپس محلول بدست آمده را در يك بالن با مبرد برگشتي بريزيد و به آن استيك اسيد، انيدريد استيك و چند قطره محلول غليظ سولفوريك اسيد اضافه كنيد. مخلوط را براي مدت يك تا يك و نيم ساعت حرارت دهيد تا سلولز استات تشكيل شود. محتويات بالن را صاف كنيد. رزين بدست آمده را با آب كاملاً شستشو داده و سپس آن را خشك كنيد. رزين خشك شده را در استون حل كنيد و روي يك شيشه بريزيد. فيلمي از استات سلولز روي شيشه تشكيل مي‌شود.

 

توضیح: انیدریک استیک در شرایط خاص با آسپرین واکنش داده و ایجاد هروئین می نماید به همین دلیل تهیه این ماده فقط با مجوز رسمی از مراجع مربوطه امکان پذیر است.

 

در گزارش كار خود به يكي از سؤالات زير به طور مفصل پاسخ دهيد.

1. آيا مي‌توان پلاستيك‌هاي ديگري نيز در آزمايشگاه تهيه كرد؟ روش آن را شرح دهيد.

2. در مورد پليمرها چه مي‌دانيد؟ شرح دهيد.

3. در مورد پلاستيك‌ها چه مي‌دانيد؟ شرح دهيد.

4. چگونه مي‌توان محيط زيست را از گزند پلاستيك‌ها در امان نگه داشت؟

 

 

---

آزمايش هفتم                             

                                  آشنايي با جرم حجمي

 تخم مرغ شناور

مواد و وسايل لازم:

«سديم كلريد ـ تخم مرغ ـ بشر»

روش كار:

         سه بشر را پر از آب كنيد. يكي از آن‌ها را نمك سديم كلريد به صورت سير شده درآوريد. تخم مرغ در اين محلول شناور مي‌ماند، زيرا جرم حجمي محلول سير شده نك طعام بيشتر از جرم حجمي تخم مرغ مي‌باشد.

         در بشر دوم نصف مقدار بشر اول نمك طعام حل كنيد. تخم مرغ در وسط محلول معلق مي‌ماند. چرا؟ در بشر سوم كه آب خالص دارد تخم مرغ به ته بشر مي‌رود. چرا؟

 

 هيدروكلريك اسيد و تخم مرغ

وسايل و مواد لازم:

«تخم مرغ ـ هيدروكلريك اسيد ـ نمك خوراكي ـ استوانه مدرج»

         در استوانه‌ي مدرج 40 ميلي‌ليتر هيدروكلريك اسيد ريخته و مابقي آن را از آب پر كنيد. دقت كنيد سه استوانه مدرج مقداري خالي باشد. تخم مرغي را در آن بيندازيد تا بالا و پائين برود. اگر تخم مرغ بالا نيايد مقدار هيدروكلريك اسيد و نمك طعام در محلول حل كنيد. چنانچه تخم مرغ پائين نرفت به آن آب اضافه كنيد.

چون تخم مرغ دارای جرم و حجم زیادی است. عمل نوسان به کندی صورت می پذیرد. برای مشاهده نوسان های سریع تر می توانید به جای تخم مرغ از چند عدد نفتالین استفاده نمایید که در این صورت بایستی مقداری پودر سنگ مرمر به مواد داخل استوانه مدرج اضافه نمایید.

         چرا تخم مرغ در استوانه مدرج به صورت متناوب بالا و پائين مي‌رود؟ واكنش مربوطه را بنويسيد.

 

 ارتفاع گزينشي

مواد و وسايل لازم:

«جيوه ـ كربن تتراكلريد ـ سولفوريك اسيد غليظ ـ استن ـ آب ـ قطعه آهني ـ نفتالين ـ چوب ـ چوب پنبه ـ‌يد ـ كات كبود ـ پتاسيم دي كرومات ـاستوانه مدرج ـ بشر»

  مايعات انتخاب شده داراي چگالي‌هاي متفاوتي هستند. لذا براي رنگي شدن مايعات در كربن تتراكلريد و استن كمي يد و در آب كمي پتاسيم دي كرومات زرد يا كات كبود آبي حل كنيد. مايعات را به ترتيب جيوه، سپس سولفوريك اسيد، كربن تتراكلريد، آب و استن در استوانه مدرج بريزيد. ريختن مايعات بايدبه آرامي و با دقت صورت بگيرد. حال اجسام را به آرامي درون استوانه مدرج بياندازيد.

        

توجيهي براي تفاوت جرم حجمي در اجسام مختلف بياوريد.

        

 در يك سفر توريستي به درياچه اروميه راهنماي سفر ادعا مي‌كند كه تا به حال هيچ‌كس در اين درياچه غرق نشده است. آيا ادعاي اين شخص درست است؟ توضيح دهيد.

 

---

آزمايش هشتم                                  

                  آب‌كاري فلزات

مواد و وسايل لازم:

«سديم هيدروژن سولفات ـ مس كربنات ـ تيغه آهني ـ سمباده ـ بشر»

 

تئوي آزمايش:

         از آب‌كاري فلزات در صنعت براي پوشش دادن يك فلز به منظور جلوگيري از خوردگي يا تزئين استفاده مي‌شود. به عنوان مثال آهن اگر در مجاورت هوا و رطوبت قرار بگيرد زنگ مي‌زند. زنگ زدن آهن نوعي خوردگي است كه باعث از بين رفتن استحكام آن شده و آهن را مستهلك مي‌نمايد. براي جلوگيري از اين مسئله از روش‌هاي مختلفي مانند رنگ‌كاري، گريس‌كاري يا آلياژكاري استفاده مي‌شود. در پاره‌اي موارد نيز براي محافظت هر چه بيشتر از آب‌كاري استفاده مي‌كنند كه آهن گالوانيزه (براي آب‌كاري از فلز روي استفاده مي‌شود) و حلبي (براي فلز‌كاري از قلع استفاده مي‌شود) محصولات اين آب‌كاري هستند و براي منظورهاي گوناگوني بكار مي‌روند. 

   در آب‌كاري به نكات زير بايد توجه كرد:

1.تمام آب‌كاري‌ها با جريان مستقيم و ولتاژ 6 تا 12 ولت انجام مي‌شود.

2.سطح فلز آب‌كاري شونده بايد كاملاً تميز باشد.

3.حمام آب‌كاري را نبايد به هم زده يا دماي آن را بالا برد.

4.ظرف آب‌كاري بايستي  غيررسانا باشد.

 

روش كار:

         10 گرم سديم هيدروژن سولفات را با 5/2 گرم مس (۱۱)كربنات در آب حل مي‌كنيم. تيغه‌ي آهني را با سمباده تميز كرده و داخل محلول قرار مي‌دهيم. بعد از مدتي لايه‌اي از مس سرخ‌رنگ روي تيغه‌ي آهني مي‌نشيند.

         واكنش انجام شده را بنويسيد. دليل اتفاق فوق را توضيح دهيد. نقش سديم هيدروژن سولفات در اين آزمايش چه بود؟

         محلول زير سال‌ها در صنايع آب‌كاري مورد استفاده قرار گرفته است كه به علت سمي بودن نسبي كار كردن با آن مي‌بايست با رعايت جوانب اختياط صورت گيرد.

 

تركيب	گرم در ليتر
مس سیانید	5/32
سديم سيانيد	30
سديم كربنات	10