در این مطالعه آزمایشگاهی به بررسی نتایج حاصل از تزریق بخار به کمک نیروی ریزش ثقلی بر روی ازدیاد برداشت نفت سبک از یک مدل آزمایشگاهی نفت دوست شکاف دار در حالت های ثانویه و ثالثیه پرداخته شده است. در راستای انجام آزمایشات از سه نمونه مغزه استوانه ای با قطر 75/6 سانتیمتر و طول 30 سانتیمتر استفاده شده است که پس از اشباعیت با نفت و آب، درون نفت خیس خورده و با اندازه گیری زاویه تماس نفت دوست شدن آنها مشخص شده است. نمونه مغزه ها بر روی هم و درون مغزه نگهدار قرار می گیرند به طوریکه فاصله عمودی بین جداره نمونه مغزه ها و سطح داخلی مغزه نگهدار به عنوان شکاف عمودی و فاصله افقی بین نمونه مغزه ها به عنوان شکاف های افقی سیستم می باشد. پس از پر کردن شکاف ها از نفت، با تزریق اولیه آب یا گاز آزمایشات در دو حالت ثانویه و ثالثیه انجام می گیرند. پس از تزریق گاز و برداشت نفت به کمک نیروی ریزش ثقلی، بخار آب از بالای سیستم در شریط بحرانی تزریق شده و برداشت نفت به کمک ریزش ثقلی از این مرحله هم با دقت اندازه گیری می شود. نتیجه آزمایشات نشان دهنده این است که تزریق بخار در حالت ثانویه دارای راندمان تولیدی بیشتری نسبت به حالت ثالثیه می باشد. به دلیل نفت دوست بودن نمونه مغزه ها، تزریق آب در حالت ثالثیه بر روی برداشت نفت اثر معکوس گذاشته و باعث کم شدن برداشت نفت می شود. میزان برداشت نفت به کمک تزریق بخار در هر دو حالت بیشتر از مرحله تزریق گاز بدون بخار آب می باشد

همانطور که می دانیم نفت عمده ترین منبع تامین انرژی در جهان می باشد و تولید آن از مخازن نفت همواره با مشکلات زیادی همراه است . در تحقیقات گذشته روش های متعددی برای پیش بینی روشهای ازدیاد برداشت ارائه شده است که عبارتند از روش های آزمایشگاهی ، تحلیلی ، شبیه سازی مخازن با کامپیوتر . شناختن عوامل موثر بر تعیین نوع روش ازدیاد برداشت نفت برای یک مخزن خاص می تواند تا حد زیادی به شناخت بیشتر غربالگری منجر شود . بعلت پیچیده بودن جریان سیال در مخزن می توان از مدل های آزمایشگاهی استفاده کرد . با توجه به اینکه بعضی از خواص سیال و سنگ درون مخزن در تعیین روش های ازدیاد برداشت موثر می باشد در این ارتباط جداول مختلفی وجود دارد که محدوده های خواص موثر در هر روش ازدیاد برداشت را مشخص می نماید بطوریکه جهت تعیین روش ازدیاد برداشت مناسب با یک مخزن خاص می توان از مقایسه خواص این مخزن با جداول موجود پی به روش ازدیاد برداشت متناسب با آن ببریم. در این ارتباط جدول تابر یکی از کاملترین جداول می باشد که توسط تابر و مارتین ارائه شده است . با مطالعه مخازن سراسر جهان که تولید نفت آنها از طریق روشهای ازدیاد برداشت صورت می گیرد می بینیم که بین روشهای ازدیاد برداشت مورد استفاده در بعضی از این مخازن با جدول تابر مغایرتهایی وجود دارد . با توجه به اینکه باید داده های واقعی را ملاک عمل قرار داد پس ما سعی کردیم اطلاعت مخازن سراسر جهان را که تولید نفت آنها از طریق روشهای ازدیاد برداشت صورت می گیرد جمع آوری نمائیم و آنها را ملاک عمل قرار دهیم . در این تحقیق داده های جمع آوری شده از لحاظ آماری مورد بررسی قرار گرفته است بطوریکه میزان پراکندگی و همپوشانی داده ها با جدول تابر به تفکیک خواص و روش های ازدیاد برداشت مقایسه شده است. از آنجائیکه روابط ریاضی خاصی بین مقادیر خواص تعین کننده هر روش ازدیاد برداشت با آن روش وجود ندارد لذا از داده های جمع آوری شده که تعداد آنها به بیش از 2336 داده می رسد جهت پیش بینی روش های ازدیاد برداشت توسط شبکه های هوشمند عصبی استفاده نمودیم .

مخازن هیدروکربوری محیط هایی بسیار ناهمگن هستند و چنان ساختار پیچیده ای دارند که تخمین مستقیم پارامترهای آنها عملاً امکانپذیر نیست. برای رفع مشکل اخیر و نیز به دست آوردن اطلاعاتی از محیط های متخلخل، برخی روش های غیر مستقیم مانند چاه آزمائی و چاه پیمائی محبوبیت زیادی پیدا کرده اند. در میان روش های غیر مستقیم، تنها چاه آزمائی با داده های دینامیک مرتبط است و بنابراین از اهمیت خاصی برخوردار می باشد. این تکنیک در سال ??37 به عنوان ابزاری کاربردی برای شناخت رفتار واقعی مخزن توسط مهندسین نفت پیشنهاد شد. چاه آزمائی هنوز هم، به عنوان یکی از مهم ترین ابزار های در دسترس برای شناخت این محیط ها محسوب می شود. تعیین مدل مخزن از نمودارهای مشتق فشار، یکی از مراحل مهم و پایه ای در تخمین پارامترهای مخزن از طریق آنالیز داده های چاه آزمائی می باشد. در این مطالعه از شبکه های عصبی مصنوعی، برای شناسائی مدل مخازن نفتی از طریق نمودارهای مشتق فشار استفاده شده است. شبکه های عصبی مصنوعی، مدل های ریاضی هستند که دارای توانایی منحصر به فرد در تخمین پارامتر و شناسایی الگو و ... هستند. هشت مدل مخزن نفتی مختلف که مخازن همگن و تخلخل دو گانه با مرز های مختلف را شامل می شود مورد بررسی قرار گرفته اند. شبکه های عصبی پیشرو و بازگشتی توسط داده های مشتق فشاری که به وسیله ی شبیه سازی با نرم افزار pansystem تولید شده اند آموزش داده شده اند. ساختار بهینه ی شبکه های پیشنهادی با استفاده از روش های حدس و خطا و کمینه کردن میانگین خطای نسبی داده های آموزش و تست تعیین شده است. قابلیت برون یابی شبکه ها در بازه ای خارج از محدوده ی داده های آموزشی و تست بررسی شده است. توانایی شبکه های طراحی شده از طریق داده های دارای نویز، داده های میدانی مورد بررسی قرار گرفته است. دقت شبکه های مختلف به وسیله ی تعدادی پارامتر آماری مانند حساسیت و دقت دسته بندی کلی با هم مقایسه شده است. نتایج حاصل نشان دهنده این مطلب است که مدل های مبتنی بر شبکه های عصبی قادر هستند که مدل واقعی مخزن را از داده های چاه آزمائی شناسایی کنند. شبکه ی عصبی بازگشتی دارای دقتی بیشتر از شبکه ی پیشرو بوده و قابلیت بیشتری را در دسته بندی داده های چاه آزمائی از خود نشان داده است. این شبکه ها دارای دقت دسته بندی کلی 39/98 درصد بوده در حالیکه شبکه ی پیشرو دارای دقت 83/95 می باشند.

راندمان برداشت نفت توسط سیلاب زنی با آب در مخازن کربناته شکافدار بستگی به خواص ترشوندگی سطح سنگ دارد که مرتبط با پایداری فیلم آبی بین سنگ و فاز نفت است. نتایج تحقیقات اخیر نشان می دهد که حضور اسیدهای چرب بلند زنجیر نظیر اسید استارئیک جذب شده بر روی سطح کلسیت موجب پاره شدن فیلم آبی بین سطح سنگ و فاز نفتی شده و در نتیجه آن، سنگ مخزن نفت دوست شده و برداشت نفت از اینگونه مخازن را با چالش هایی مواجه ساخته است. استفاده از مواد فعال سطحی یکی از راهکارهای موجود برای تغییر ترشوندگی سنگ مخزن از حالت نفت دوست به آب دوست می باشد. به همین دلیل بررسی مکانیسم تغییر ترشوندگی با استفاده از مواد فعال سطحی مورد توجه محققین در دهه اخیر قار گرفته است. در این تحقیق سعی شده است با استفاده از تکنیکهای آنالیز دستگاهی نظیر پتانسیل زتا، afm ،tga و اندازه گیری زاویه تماس مکانیسم فرآیند را که تاثیر مستقیمی بر روی عملکرد سورفکتانت ها در کاربردهای میدانی دارد، ارائه شود. نتایج آزمایشات نشان داده است که در میان سورفکتانت-های مورد استفاده، سورفکتانت های آنیونی به دلیل وجود دافعه ای که بین آنیون گروه کربوکسیلات اسید چرب و قسمت آنیونی آنها به وجود می آید، کمترین تاثیر را در تغییر ترشوندگی دارند. در حالیکه در مورد سورفکتانت های کاتیونی به دلیل برقراری جاذبه الکتروستاتیک و تشکیل جفت یون مشترک ، پتانسیل زتای سطح را تغییر داده و سطح را به حالت آب دوست می برد. این نتایج در تطابق کامل با تست های اندازه گیری زاویه تماس، پتانسیل زتا، afm و tga قرار دارند.

مسائل ایجاد شده ناشی از تشکیل رسوبات جامد(واکس و آسفالتین) مانند کاهش نرخ تولید، افزایش توان مورد نیاز برای دستگاه ها، مسدود شدن خطوط لوله از جمله مشکلات تولید و انتقال هیدروکربن های سنگین می باشد. جهت رفع این مشکل در این پایان نامه به مطالعه یک مدل مولکولی-ترمودینامیکی برای پیش بینی دمای تشکیل واکس و مقدار آن پرداخته شده است. دراین راستا مکانیک کوانتومی و ترمودینامیک آماری برای پیش بینی نیروهای بین مولکولی واکس به کار گرفته شده است. در این مطالعه مولکول های نرمال پارافین 30c - 20c و 10 c به عنوان مولکول های واکس در نظر گرفته شده است. نمودارهای بر هم کنش بین مولکولی آنها بر حسب فاصله به دست آمده است. با درنظر گرفتن پتانسیل لنارد-جونز به عنوان مدل پتانسیل ضرایب دوم ویریال برای این مولکول ها به دست آمده است. ثوابت معادله حالت pr با استفاده از بر هم کنش مولکولی و ضریب دوم ویریال به دست آمده است. در نهایت، یک مدل ترمودینامیکی که شامل محاسبات تعادل جامد-مایع برای پیش بینی دمای تشکیل واکس و کسر مولی تمام اجزا در دماهای مختلف انجام شده است. برای بررسی صحت مدل پیشنهادی، نتایج حاصل از مدل با داده های تجربی مقایسه شده و تطبیق خوبی مشاهده شده است.

یکی از مهم ترین روش های ازدیادبرداشت از مخازن نفتی تزریق امتزاج پذیر گاز می باشد. از آنجا که مخازن مختلف دما ها و ترکیبات متفاوتی دارند علی رغم نوع گاز تزریقی، فشار امتراج پذیری گوناگونی دارد. در این مطالعه به برسی تاثیر دما (دما های 40، 60، 80، 100و c°120)، ترکیب سیال های نفتی و نوع گاز تزریقی (دی اکسید کربن و نیتروژن) بر فشار امتزاج پذیری با اندازه گیری کشش بین سطحی در فشار های مختلف پرداختیم. یکی از جدیدترین متد های اندازه گیری فشار امتراج پذیری روش ناپدید شدن کشش بین سطحی می باشد. برای بدست آوردن نتایج کشش بین سطحی دقیق در این تحقیق چگالی تعادلی سیالات محاسبه و جهت بررسی تاثیر آن با چگالی خالص اندازه گیری شده این سیالات مورد مقایسه .قرار گرفت. در نتیجه دریافتیم که هنگام تزریق گاز دی اکسید کربن فشار امتزاج پذیری با افزایش دما افزایش یافته است و از طرفی زمانی که گاز نیتروژن را تزریق کردیم، کم ترین فشار امتزاج پذیری با افزایش دما کاهش می یابد. همچنین فشار امتزاج پذیری گاز نیتروژن بسیار بالاتر از گاز دی اکسید کربن می باشد. شیب های کشش بین سطحی با افزایش فشار، برای پارفین های خالص به کار رفته و گازهای مورد نظر در دماهای ثابت تقریبا" یکسان می باشند. در پایان رابطه ای ارائه شده که با استفاده از کشش بین سطحی کم ترین فشار امتزاج پذیری محاسبه می شود.

در این پایان نامه، طراحی ماژول و ساخت فیلتر نانولوله کربنی جهت جداسازی یون کلر مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور ساخت فیلتر نانولوله کربنی، یک پایه از جنس آلفا آلومینا جهت تامین مقاومت مکانیکی به روش پرس کردن ساخته شده است. در این روش، به منظور شکل دهی پودر آماده شده آلفا آلومینا از قالب مخصوصی استفاده شده که باعث به وجود آمدن صفحاتی دایره ای شکل می گردد. پس از شکل دهی پودر، دیسک های آلومینا جهت انجام عملیات تفجوشی درون کوره قرار داده می شوند. در مرحله بعد، نانولوله کربنی به عنوان لایه جداسازی از طریق روش پوشش دهی چرخشی روی دیسک پوشش داده می شود. به منظور انجام آزمایش های جداسازی، ماژولی طراحی گردید که توسط واشرهای حلقه ای آب بندی شده است. در این پایلوت، از گاز نیتروژن به عنوان نیروی محرکه عبور مایع از غشا استفاده گردید.

با توجه به اهمیت بسزایی که انتقال سیالات از جمله نفت خام در دنیای امروز دارند بخش زیادی از توجه پژوهشگران به مطالعه در این زمینه اختصاص دارد. از آنجا که شرایط بهینه برای انتقال سیالات علاوه بر کاهش تلفات سیال از تلفات انرژی جلوگیری می کند، تلاش برای یافتن راهی که بتواند با کمترین هزینه سبب کاهش مصرف انرژی در هنگام انتقال سیال شود از اهمیت بالایی برخوردار است. از جمله مهمترین و ساده ترین راهها برای غلبه بر بخشی از تلفات انرژی در هنگام انتقال سیال استفاده از غلظت های پایین مواد کاهنده درگ در جریان است. برای مطالعه ی اثر پلیمرهای جدید و لزوماً تولید داخل کشور بر روی پدیده کاهش درگ، در این پایان نامه به بررسی اثر افزودن مقادیر کم از کوپلیمر های sbr تولیدی پتروشیمی بندر امام در یک لوله افقی بر روی نفت خام گچساران پرداخته شده است. به منظور داشتن تحلیل جامعی از شرایط گوناگون فرایندی و آزمایشی، نظیر تاثیر نوع پلیمر، بررسی غلظت بهینه کاهش درگ و تاثیر سرعت جریان، آزمایشات با غلظت های مختلف از این سه نوع ماده کاهنده درگ به عمل آمد و تاثیر هر یک از این عوامل بر فرایند کاهش درگ بررسی شده است. همچنین از نتایج حاصل از این تحقیق، رابطه ای برای توصیف پدیده کاهش درگ در مورد پلیمر بهینه (1502sbr) پیشنهاد شده است.

فرآیند تزریق بخار همراه با ریزش ثقلی یکی از روش های حرارتی برای تولید نفت سنگین از مخازن شکافدار کربناته است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار شبیه ساز اکلیپس ، اثر پارامترهای مختلف مخزن و عملیاتی روی بازدهی این فرآیند مورد بررسی قرار گرفته است. تأثیر شکاف ها (به صورت لایه ای و شبکه ای) و تراوایی آنها و همچنین ضریب انتقال حرارت هدایتی و ظرفیت گرمایی سنگ از جمله پارامترهای مخزن مورد بررسی می باشند. همچنین تأثیر پارامترهای عملیاتی مثل دما و کیفیت بخارآب تزریقی، تزریق همزمان بخارآب و متان، طول چاه ها و فاصله ی عمودی بین آنها، ساختارهای مختلف چاه ها (مثل چاه های متقاطع و چاه های موازی که بالای سر یکدیگر قرار ندارند) مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان می دهند که حضور شکاف ها (لایه ای یا شبکه ای) در بین چاه ها سبب افزایش تولید شده اما شکاف های لایه ای افقی و شبکه شکاف واقع در بالای چاه ها، میزان بازدهی را کاهش می دهند.

ازدیاد برداشت میکروبی نفت یک روش اقتصادی، موثر و سازگار با محیط زیست است که برای برداشت نفت از مخزن مورد استفاده قرار می گیرد. مکانیسم های موثر در ازدیاد برداشت نفت در نتیجه فعالیت باکتری در مخازن عبارتند از: کاهش کشش بین سطحی (کاهش فشار مویینگی)، تغییر ترشوندگی، تولید گاز یا حلال، بستن انتخابی مسیرهای با تراوایی بالاتر، شکستن مولکول های سنگین نفتی و کاهش ویسکوزیته. در این میان، ترشوندگی یکی از مهمترین عوامل در بازیافت نفت است زیرا ترشوندگی یک محیط متخلخل از فاکتورهای اصلی کنترل کننده مکان نسبی جریان و توزیع سیالات به شمار رفته و بر کلیه خواص اساسی آن از قبیل فشار مویینگی، تراوایی نسبی، رفتار سیلاب زنی مخزن، خواص الکتریکی و مقدار آب و نفت باقی مانده در مخزن اثر می گذارد. بنابراین تأثیر باکتری بر سطح و بررسی مکانیسم های تغییر ترشوندگی توسط باکتری و اثر پارامترهای مختلف بر آن یکی از مسائل مهم و موثر در فرآیند ازدیاد برداشت میکروبی نفت است. میکرومدل های شیشه ای به عنوان نمونه های شبیه سازی شده سنگ مخزن در بررسی مکانیسم های موجود در محیط های متخلخل، جهت بهبود دانش محققان در مورد رفتار سیال های گوناگون درون سنگ مخزن کاربرد وسیعی را به خود اختصاص داده اند. بررسی ها با استفاده از یک گونه انتروباکتر جدا شده از خاک آلوده مخازن نفتی با قابلیت تحمل دما و شوری بالا و تولید بیوسورفکتانت در میکرومدل های شیشه-ای صورت گرفته اند. نفت دوستی پایدار میکرومدل ها با استفاده از روش زمان دهی با نفت خام حاصل شده و تأثیر تغییر ترشوندگی بر ازدیاد برداشت نفت، توزیع میکروسکوپی سیالات در میکرومدل و همچنین اثر آن بر نمودارهای تراوایی نسبی مورد مطالعه قرار گرفته است. میکرومدل مجهز به یک دوربین و یک دستگاه دیجیتال اندازه گیری فشار بوده و تصاویر تهیه شده در مراحل مختلف آزمایش با هدف تعیین میزان اشباعیت آب و نفت باقی مانده با استفاده از زبان برنامه نویسی labview آنالیز شدند. نتایج حاصل از تصاویر میکروسکوپی و همچنین میزان برداشت نفت که با نتایج تراوایی نسبی نمونه نیز مطابقت داشتند تغییر ترشوندگی مدل های نفت دوست را به سمت آب دوستی نشان دادند. این نتایج، ازدیاد برداشت را در مدل های نفت دوست توسط محلول باکتریایی تا %127 و در آزمایش تزریق بیوسورفکتانت فاقد سلول تا %10 نشان دادند. سطوح آب دوست در مجاورت باکتری و محصولات آن ها تغییر ترشوندگی چشمگیری از خود نشان ندادند. با توجه به بیشتر بودن میزان تغییر ترشوندگی و میزان ازدیاد برداشت نفت مدل های نفت دوست در حضور سلول های باکتری، چسبیدن باکتری و تشکیل بیوفیلم به عنوان مکانیسم غالب تغییر ترشوندگی سطح شیشه نفت دوست عنوان شد.

سفره آب شور کنگان (آبده) و مخزن گاز بالای آن در سازندهای کنگان-دالان و در جنوب غرب ایران واقع شده اند. این سازندها عمدتا از آهک و دولومیت همراه با میان لایه های شیلی و انیدریتی تشکیل شده است. مخزن گاز کنگان در عمق بیش از 2900 متری واقع شده و توسط 36 حلقه چاه استخراج می گردد. آب شور آبده واقع در زیر مخزن گاز، دارای شوری حدود 330000 میلیگرم در لیتر و تیپ آب na-ca-cl می باشد. همراه با تولید گاز، مقداری آب نیز تولید می گردد. در ابتدای زمان بهره برداری از مخزن گاز، آب تولیدی همراه با گاز، شیرین بوده است. با گذشت زمان و افزایش برداشت از مخزن، آب تولیدی برخی از چاههای گازی کنگان شور شده و تا شوری 60000 میلیگرم در لیتر نیز رسیده است. این افزایش شوری باعث خوردگی لوله های انتقال گاز و بروز مشکلاتی در تاسیسات و پالایشگاه شده است. اهداف این مطالعه تعیین منشا اولیه آبده و بررسی تحول هیدروشیمیایی آن در طول زمان زمین شناسی و همچنین تعیین منشا شوری آبهای تولیدی گازی کنگان می باشند. این مطالعه اولین مرحله در جهت کنترل و مدیریت این آبهای شور تولیدی می باشد. بدین منظور، عناصر اصلی و فلزات سنگین و همچنین ایزوتوپهای پایدار ?18o, ?d, 87sr/86sr, ?37cl و ?81brدر منابع مختلف آب شور آبده، آبهای شور تولیدی چاههای گنگان، آب خلیج فارس، آب شور گنبد نمکی و آب شیرین چشمه کارستی اندازه گیری گردید.نسبتهایna/cl, i/cl, cl/br, na/br, tds/br و روشهای ایزوتوپی?18o, ?d ،?37cl و ?81brنشان دادند که آب دریای تبخیر شده منشا اولیه شوری بوده و انحلال نمک نقشی در افزایش شوری نداشته است. همچنین روشهای هیدروشیمیایی و ایزوتوپی نشان دادند که فرایند فیلتر شدن در افزایش شوری بی تاثیر می باشد.اگرچه منشا آبده، آب دریای تبخیر شده می باشد، اما برخی از یونها همچون ca, li, sr, b, i و mn دارای غلظت بیشتر و یونهایso4 و mg دارای غلظت کمتر نسبت به آب دریای تبخیر شده می باشند. این تکامل هیدروشیمیایی توسط فرایندهای واکنش بین سنگ-آب و آب-گاز و فرایند تبخیر کنترل شده است. روشهای ایزوتوپی ?18o و 87sr/86sr نشان دادند که آب شور آبده نمی تواند منشا شوری آبهای تولیدی گنکان باشد. لذا، آب شور بین دانه ای واقع در مخزن گاز به عنوان محتمل ترین منشا شوری آبهای تولیدی تشخیص داده شده است.

در این مطالعه تاثیر تزریق نیتروژن بر افزایش بازیابی نفت در یکی ازمخازن نفتی فارس مورد بررسی قرار گرفته است. سناریوهای مختلف تزریق نیتروژن در مقیاس کامل مخزن با استفاده از نرم افزار اکلیپس شبیه سازی گردیده است. قبل از مطالعات شبیه سازی اثر تزریق نیتروژن بر مغزه شکافدار و بدون شکاف مورد بررسی آزمایشگاهی قرار گرفته است. آزمایش ها نشان داده اند که، اختلاف فشار کمتر دو سر مغزه و همچنین دبی کنترل شده گاز باعث افزایش بازده تولید نفت در مغزه ها می شود. تاثیر این پارامترها در هر دو مغزه شکافدار و بدون شکاف مشاهده شده است. کاهش اختلاف فشار دو سر مغزه باعث افزایش نفوذ نیتروژن به داخل مغزه ها، طولانی تر شدن زمان میان شکنی و جاروب بهتر نفت موجود در بخش ماتریس مغزه ها می شود. به علاوه بعد از میان شکنی گاز، اختلاف فشار نقش بسیار مهمی برای هل دادن گاز به داخل ماتریس و تولید نفت آن دارد. شکاف باعث کاهش 16 درصدی بازیابی نفت نسبت به تزریق در مغزه های بدون شکاف شده است. با توجه به تولید بالای گاز و افت فشار سریع مخزن، تزریق در کلاهک گازی به منظور کاهش اثر افت فشار برای مرحله تولید اولیه شبیه سازی گردیده است. در نیتجه ی آزمایش ها، میزان اختلاف فشار تزریق و ناحیه تولید نفت حداقل ممکن لحاظ شده و فشار سطح تماس نفت و گاز بعنوان فشار تزریق استفاده شده است. شبیه سازی تزریق در کلاهک گازی مخزن افزایش بیش از 5 درصدی بازیابی نفت نسبت به حالت تولید طبیعی برای مدت 30 سال را نشان می دهد. با افزایش دبی تزریقی میان شکنی تسریع و نسبت گاز به نفت تولیدی افزایش می یابد. به طور کلی، افزایش نسبت گاز به نفت باعث افزایش بازده نهایی مخزن می شود. در تزریق گاز به کلاهک گازی، نیتروژن و نیروی گراویته نفت را به سمت ناحیه تولیدی حرکت می دهند. چاه های افقی می تواند باعث بهبود این فرآیند، نفوذ یکنواخت گاز و تاخیر در میان شکنی گاز شوند.

آسفالتین سنگین ترین جزء نفت می باشد که در حالت عادی در نفت به صورت حل شده وپایدار وجود دارد. با تغییر شرایط ترمودینامیکی یا هیدرودینامیکی ممکن است آسفالتین از نفت جدا شده و در مخزن، نزدیکی دهانه چاه، ستون چاه، خطوط لوله انتقال نفت و یا تاسیسات رو زمینی رسوب کند. یکی از مهم ترین صدمات ناشی از رسوب آسفالتین در مخزن کاهش تراوایی می باشد. همچنین ته نشین شدن آسفالتین درستون چاه باعث کاهش تدریجی تولید از چاه شده و در نهایت با بستن مسیر جریان نفت، باعث توقف کامل تولید می گردد. با توجه به مشکل ناشی از آسفالتین در بسیاری از مخازن نفتی ایران و سایر نقاط، ضرورت بررسی و شناخت مکانیسم صدمات ناشی از رسوب آسفالتین درون سنگ مخزن،ستون چاه و تأثیر آن بر روند تولید اهمیت ویژه ای می یابد. تا کنون مطالعات فراوانی بر روی شناخت ساختار، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آسفالتین انجام شده است. اما در بحث رسوب آسفالتین در سیستم های جریانی مطالعات اندکی انجام شده، به طوری که در برخی موارد پاسخ درستی برای حل این مسئله ارائه نشده است. در این پروژه سینتیک رسوب آسفالتین مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور دستگاهی ساخته شده تا بتوان شرایط خطوط جریانی را شبیه سازی کرد. ازروش های گرمایی و شستشو برای اندازه گیری مقدار رسوب تشکیل شده داخل لوله استفاده شده است. تأثیر پارامترهایی مانند سرعت، دما، نوع نفت، غلظت و ... بر روی نرخ رسوب مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج نشان داد که افزایش سرعت، کاهش غلظت آسفالتین نفت و کاهش دمای سطح موجب کاهش نرخ رسوب روی دیواره در هر دو رژیم آرام و متلاطم می شود. بعلاوه افزایش سورفکتانت به نفت سبب کاهش نرخ رسوب می شود. همچنین با افزایش دمای نفت کاهشکمی در نرخ رسوب مشاهده گردید. تأثیر پایداری نفت نشان داد که نرخ رسوب برای نفتی که در ناحیه ناپایدار قرار دارد بیشتر است. همچنین برای پیش بینی رسوب آسفالتین در خطوط جریانی دو رابطه نیمه تجربی ارائه شد. رابطه سینتیکی رسوب آسفالتین بدست آمده را می توانبرایشبیه سازی هیدرودینامیکی در ستون چاه و خطوط جریان نیز مورد استفاده قرار داد.

اکیفر کنگان ]یک اکیفر عمیق محبوس با کلاهک گازی (gcdca)[ در زیر مخزن گاز کنگان قرار دارد. سازندهای زمین شناسی اکیفر و مخزن گازی کنگان بر اساس تخلخل، درصد اشباع آب و گاز، لیتولوژی و پتانسیل تولید گاز به 9 واحد غیرمخزنی و 8 واحد مخزنی تقسیم-بندی شده اند. فشار استاتیک ته چاه ها در مخزن گازی کنگان در اثر تولید گاز در یک بازه 15 ساله (از سال 1374 تا 1389) بطور مداوم کاهش یافته است که باعث بالا آمدن سطح تماس آب و گاز به میزان 50 متر شده است. مهمترین خصوصیات اکیفر کنگان به عنوان یک gcdca و تفاوت آن با یک اکیفر محبوس و کم عمق شامل: حضور آب بین دانه ای و غیراشباع در زیر لایه های محبوس کننده (سنگ پوش)، عدم تماس (به استثنای دو نقطه انتهائی مخزن گاز) سطح آب و گاز با لایه محبوس کننده، عدم وجود جریان عمودی از طریق لایه محبوس کننده، بالاآمدن مداوم سطح تماس آب و گاز در نتیجه تولید گاز از مخزن و کاهش مداوم سطح تماس آب و گاز در صورت برداشت از آب اکیفر می باشند. آب تولیدی در میدان گازی کنگان در برخی از چاه های تولید گاز، شورتر از بقیه چاه ها می باشد. مکانیسم های محتمل انتقال شورابه به چاه های گاز شامل: جریان آب از درون بخش های اشباع از آب در مخزن گاز، جریان افشانه ای در محیط متخلخل، مخروط شدگی آب، جریان آب از طریق شکستگی ها و بالا آمدن یکنواخت سطح تماس آب و گاز می باشند. تفاوت اساسی بین چاه های شور و شیرین، حضور بخش های اشباع از آب در درون مخزن و در روبرو، بالا و یا پایین منطقه تولید چاه های شور است در حالی که در چاه های شیرین، این بخش ها یا وجود ندارند یا دارای ضخامت بسیار کمی می باشند. در بخش های اشباع از آب درون مخزن، تمام فضاها با آب پر شده اند و آب قادر است به درون چاه های گاز انتقال یابد. در بخش های اشباع از گاز، مقدار آب در حد آب برگشت ناپذیر است و لذا این بخش ها به عنوان سدی در مقابل جریان شورابه بدرون چاه گاز عمل می کنند. نتایج بررسی های ایزوتوپی و عناصر کمیاب در آبهای تولیدی، گرادیان بیشتر فشار گاز در چاه های شیرین به همراه تعداد دیگری از شواهد، فرضیه های مخروط شدگی آب، جریان شورابه از طریق شکستگی ها و بالا آمدن یکنواخت سطح تماس آب و گاز را رد کردند. نتایج این مطالعه نشان دادند که مکانیسم های انتقال شورابه بدرون چاه های گاز شامل: جریان آب از درون بخش های اشباع از آب مخزن گاز که در بالا، پایین و یا روبروی منطقه تولید چاه های گاز هستند و نیز از طریق پدیده جریان افشانه ای در محیط متخلخل در درون مخزن می باشند. منشاء شورابه تولیدی در چاه های گاز، شورابه آزاد شده در نتیجه افزایش فشار کاپیلاری و جریان شورابه و نیز افزایش حجم آب به دلیل کاهش فشار مخزن (و نتیجتا کاهش چگالی آب) هستند. لذا توصیه می شود که چاه های گاز توسعه ای در مخزن گازی کنگان در آینده، در نزدیکی بخش های اشباع از آب درون مخزن مشبک نشوند.

رامنولیپیدها که توسط باکتریها ی بیماریزای انسانی فرصت طلب (سودوموناس ارژینوزا) تولید می شوند، به علت قابلیت استفاده در صنایع مختلف از جمله داروسازی، کشاورزی، صنایع غذایی، زیست پالایی و نفت، به عنوان نسل بعدی سورفکتانت های تجاری مطرح می باشند. تجاری سازی و تولید صنعتی این محصولات با ارزش، نیازمند توسعه و بهینه سازی در زمینه های مختلف از قبیل مهندسی متابولیک، طراحی محیط کشت، استراتژی های عملیاتی متعدد، و خالص سازی محصولات می باشد. تحقیق حاضر در دو بخش اصلی آزمایشگاهی (بیوتکنولوژی مولکولی و دست ورزی ژنتیکی) و شبیه سازی رایانه ای (زیست شناسی سامانه ای و طراحی سویه ی in silico) صورت گرفت. در بخش نخست این تحقیق، ژن های rhlab (ژنهای مربوط به تولید رامنولیپید) از سویه ای از سودوموناس ارژینوزا (atcc 9027) که تولید کننده ی مونو رامنولیپیدها می باشد جدا شد و در سویه ای از سودوموناس پوتیدا (kt2440) به عنوان میزبانی غیر بیماریزا و مناسب وارد گردید. سپس قابلیت سویه نوترکیب مذکور در محیط های کشت مختلف بررسی شد. به عنوان پیش نیاز طراحی محیط کشت بهینه، مجموعه ای از 32 آزمایش در دو مرحله صورت پذیرفت تا تعدادی از مواد مغذی جهت تولید رامنولیپیدها توسط سویه نوترکیب حاصل مورد ارزیابی قرار گیرند. در مرحله ی ابتدایی آزمایشهای غربالگری، از روش فاکتوریل جزئی دو سطحی جهت ارزیابی اثر 8 ماده مغذی (شامل منابع مختلف کربن، نیتروژن و فسفر) بهره گرفته شد و در مرحله دوم، روش فاکتوریل کلی جهت مطالعه 4 ماده مغذی انتخاب شده از مرحله نخست مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس روش دو مرحله ای اعمال شده، گلیسیرول، عصاره مخمر و پپتون تأثیرات مثبت معنی دار و قابل توجهی بر تولید رامنولیپید نوترکیب داشته در حالی که فاکتورهای متقابل عصاره مخمر/پپتون و گلیسیرول/عصاره مخمر/پپتون اثر منفی معنی داری بر پاسخ مورد نظر داشته اند. دامنه وسیع اختلافات مشاهده شده در میزان تولید رامنولیپید نوترکیب از صفر تا mg/l 570 در محیط های کشت مربوطه در طول آزمایشهای غربالگری، بیانگر اهمیت بهینه سازی ترکیب محیط کشت می باشد. به عنوان مرحله تکمیلی، سری آزمایشهای جدیدی بر اساس طراحی نسبت مواد مغذی در محیط کشت و همچنین بررسی اثر فاکتور عملیاتی زمان تزریق ماده محرک (iptg) به محیط کشت صورت پذیرفت. بر اساس نتایج بدست آمده مشخص شد که گلیسیرول در حضور مقدار کمی از مواد مغذی دیگر (عصاره مخمر و پپتون)، تأثیر قابل توجهی بر تولید رامنولیپید نوترکیب داشته است. بالاترین مقدار تولیدی در سری آزمایشهای تکمیلی، معادل mg/l 925 بود که حدوداً 62% بیشتر از بهترین نتیجه حاصل در آزمایشهای غربالگری است. با اینحال، با توجه به این نکته که دو پیش ماده اصلی تولید رامنولیپیدها (d-glucose-6-phasphate و haa) مستقیماً از متابولیسم مرکزی نشأت می گیرند، جهت افزایش میزان بهره دهی، نیازمند مهندسی متابولیک و دست ورزی ژنتیکی خواهیم بود. از اینرو، به عنوان بخش دوم تحقیق، امکان افزایش بهره تولید رامنولیپید نوترکیب بر اساس زیست شناسی سامانه ای (systems biology) و با استفاده از مدلهای بازسازی شده ژنوم-مقیاس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل به خوبی نشان داد که بر خلاف سویه ی اصلی (سودوموناس ارژینوزا)، از نقطه نظر تئوری تولید رامنولیپید بصورت وابسته به رشد و با بازدهی نسبتاً بالا در سویه نوترکیب سودوموناس پوتیدا امکان پذیر می باشد. این واقعیت امکان تولید این دسته از سورفکتانت های ارزشمند را از طریق فرآیندهایی توسعه یافته تر و موثرتر فراهم خواهد آورد.

امروزه از جمله روش های ازدیاد برداشت که با توجه به منابع آبی و گازی کشور مطلوب می باشد روش تزریق آب کربناته است. در این روش از گاز دی اکسید کربن و آب بصورت همزمان و محلول در یکدیگر استفاده می شود. مطالعات انجام شده نشان می دهد این روش علاوه بر اینکه مشکلات تزریق مستقیم آب و گاز را برطرف نموده در زمینه افزایش بازیافت نفت نیز موثرتر است و همچنین می تواند از لحاظ زیست محیطی در زمینه ذخیره سازی گاز دی اکسید کربن در لایه های زیر زمین حائز اهمیت باشد. در این تحقیق تأثیر آب کربناته روی میزان بازیافت نفت مخازن کربناته از طریق آزمایش های سیلاب زنی مغزه طی دو روش تزریق ثانویه و ثالثیه مطالعه شده و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفت. همچنین میزان گاز دی اکسید کربن ذخیره شده در پایان فرآیند مورد ارزیابی قرار گرفته تا از لحاظ زیست محیطی نیز این روش بررسی شود. علاوه بر این تأثیر میزان اشباع آب همزاد بر میزان بازیافت نفت طی فرآیند تزریق ثانویه آب کربناته نیز بررسی گردید. این کار بر روی مغزه هایی که از رخنمون یکی از مخازن کربناته نفتی ایران تهیه شده انجام گرفته است. نتایج بدست آمده افزایش چشمگیری در میزان بازیافت نفت در هر دو روش تزریق ثانویه و ثالثیه آب کربناته را نسبت به تزریق آب نشان می دهد. البته این افزایش بازیافت نفت در روش تزریق ثانویه آب کربناته بسیار محسوس تر است بطوری که بیش از5/2 برابر بازیافت نفت را نسبت به تزریق آب در پی دارد. همچنین نتایج حاکی از تأثیر منفی اشباع بالای آب همزاد بر روی بازیافت نفت است. میزان گاز دی اکسید کربن ذخیره شده برای هر دو روش تزریق ثانویه و ثالثیه آب کربناته یکسان بدست آمد. این ذخیره سازی تا بیش از نیمی از گاز تزریق شده گزارش شده است.

رامنولیپیدها که توسط باکتریها ی بیماریزای انسانی فرصت طلب (سودوموناس ارژینوزا) تولید می شوند، به علت قابلیت استفاده در صنایع مختلف از جمله داروسازی، کشاورزی، صنایع غذایی، زیست پالایی و نفت، به عنوان نسل بعدی سورفکتانت های تجاری مطرح می باشند. تجاری سازی و تولید صنعتی این محصولات با ارزش، نیازمند توسعه و بهینه سازی در زمینه های مختلف از قبیل مهندسی متابولیک، طراحی محیط کشت، استراتژی های عملیاتی متعدد، و خالص سازی محصولات می باشد. تحقیق حاضر در دو بخش اصلی آزمایشگاهی (بیوتکنولوژی مولکولی و دست ورزی ژنتیکی) و شبیه سازی رایانه ای (زیست شناسی سامانه ای و طراحی سویه ی in silico) صورت گرفت. در بخش نخست این تحقیق، ژن های rhlab (ژنهای مربوط به تولید رامنولیپید) از سویه ای از سودوموناس ارژینوزا (atcc 9027) که تولید کننده ی مونو رامنولیپیدها می باشد جدا شد و در سویه ای از سودوموناس پوتیدا (kt2440) به عنوان میزبانی غیر بیماریزا و مناسب وارد گردید. سپس قابلیت سویه نوترکیب مذکور در محیط های کشت مختلف بررسی شد. به عنوان پیش نیاز طراحی محیط کشت بهینه، مجموعه ای از 32 آزمایش در دو مرحله صورت پذیرفت تا تعدادی از مواد مغذی جهت تولید رامنولیپیدها توسط سویه نوترکیب حاصل مورد ارزیابی قرار گیرند. در مرحله ی ابتدایی آزمایشهای غربالگری، از روش فاکتوریل جزئی دو سطحی جهت ارزیابی اثر 8 ماده مغذی (شامل منابع مختلف کربن، نیتروژن و فسفر) بهره گرفته شد و در مرحله دوم، روش فاکتوریل کلی جهت مطالعه 4 ماده مغذی انتخاب شده از مرحله نخست مورد استفاده قرار گرفت. بر اساس روش دو مرحله ای اعمال شده، گلیسیرول، عصاره مخمر و پپتون تأثیرات مثبت معنی دار و قابل توجهی بر تولید رامنولیپید نوترکیب داشته در حالی که فاکتورهای متقابل عصاره مخمر/پپتون و گلیسیرول/عصاره مخمر/پپتون اثر منفی معنی داری بر پاسخ مورد نظر داشته اند. دامنه وسیع اختلافات مشاهده شده در میزان تولید رامنولیپید نوترکیب از صفر تا mg/l 570 در محیط های کشت مربوطه در طول آزمایشهای غربالگری، بیانگر اهمیت بهینه سازی ترکیب محیط کشت می باشد. به عنوان مرحله تکمیلی، سری آزمایشهای جدیدی بر اساس طراحی نسبت مواد مغذی در محیط کشت و همچنین بررسی اثر فاکتور عملیاتی زمان تزریق ماده محرک (iptg) به محیط کشت صورت پذیرفت. بر اساس نتایج بدست آمده مشخص شد که گلیسیرول در حضور مقدار کمی از مواد مغذی دیگر (عصاره مخمر و پپتون)، تأثیر قابل توجهی بر تولید رامنولیپید نوترکیب داشته است. بالاترین مقدار تولیدی در سری آزمایشهای تکمیلی، معادل mg/l 925 بود که حدوداً 62% بیشتر از بهترین نتیجه حاصل در آزمایشهای غربالگری است. با اینحال، با توجه به این نکته که دو پیش ماده اصلی تولید رامنولیپیدها (d-glucose-6-phasphate و haa) مستقیماً از متابولیسم مرکزی نشأت می گیرند، جهت افزایش میزان بهره دهی، نیازمند مهندسی متابولیک و دست ورزی ژنتیکی خواهیم بود. از اینرو، به عنوان بخش دوم تحقیق، امکان افزایش بهره تولید رامنولیپید نوترکیب بر اساس زیست شناسی سامانه ای (systems biology) و با استفاده از مدلهای بازسازی شده ژنوم-مقیاس مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل به خوبی نشان داد که بر خلاف سویه ی اصلی (سودوموناس ارژینوزا)، از نقطه نظر تئوری تولید رامنولیپید بصورت وابسته به رشد و با بازدهی نسبتاً بالا در سویه نوترکیب سودوموناس پوتیدا امکان پذیر می باشد. این واقعیت امکان تولید این دسته از سورفکتانت های ارزشمند را از طریق فرآیندهایی توسعه یافته تر و موثرتر فراهم خواهد آورد.

در شرایط کنونی همچنان سوخت های فسیلی به عنوان مهمترین منابع انرژی برای آینده شناخته می شوند اما نگرانی های فراوانی در مورد آنها وجود دارد که لازم است با بررسی های دقیق مورد توجه قرار گیرند. انتشار گازهای گلخانه ای و محدودیت منابع از مهمترین چالشهایی هستند که لازم است مورد توجه قرار گیرند. در این شرایط مهمترین هدف این پژوهش، ارائه و ارزیابی طرح اولیه پایلوت تزریق گاز دی اکسید کربن برای یکی از مخازن بزرگ نفتی کشور است تا بر آن اساس جلو انتشار گازهای گلخانه ای به جو گرفته شود و از دیگر سو با افزایش ضریب بازیافت از این مخزن، منابع سوخت های فسیلی را برای آینده گسترش داد. ارزیابی طرح بر اساس نتایج حاصل از مطالعات دقیق آزمایشگاهی، تجزیه و تحلیل ابعادی مساله، مدل سازی و شبیه سازی ریاضی و نهایتاً بررسی و تفسیر فنی و اقتصادی نتایج انجام شده و منجر به پیشنهاد روش بهینه تولید از مخزن شده است. در این مطالعه ترکیب گاز تزریقی به عنوان پارامتر کلیدی برای بررسی در نظر گرفته شده و جنبه های مختلف فرآیند بر آن اساس مطالعه شده است. بهینه سازی در این مطالعه با در نظر گرفتن افزایش ضریب بازیافت و افزایش بازدهی اقتصادی به عنوان دو وجه هدف انجام شده و مقدار و سرعت تزریق گاز و سرعت تولید نفت نیز در کنار ترکیب گاز مورد توجه قرار گرفته است و نقشه راه ازدیاد برداشت نفت از این مخزن و اجرای مقیاس پایلوت آن در 2 تا 5 سال آینده پیشنهاد شده است .