شيل¬ها تمايل زيادي براي متورم شدن در اثر تماس با گل حفاري پايه آبي دارند؛ تورم شيل باعث ايجاد مشكلات زيادي در حين عمليات حفاري مي¬شود. سيالات پايه روغني، بازده خوبي در مقابل شيل¬ها دارند و تورم شيل را كنترل مي¬كنند؛ اما، به علت هزينه زياد و مشكلات محيط زيستي كه ايجاد مي¬كنند، استفاده از اين نوع سيالات براي كنترل شيل محدود شده است. بنابراين، طراحي و ساخت يك گل حفاري پايه آبي با عملكردي مشابه عملكرد گل¬هاي حفاري پايه روغني، يكي از موضوعات و چالش¬هاي اصلي و به روز در صنعت حفاري مي¬باشد. امروزه براي رسيدن به اين هدف، پايدار كننده¬هاي شيل به گل¬هاي پايه آبي افزوده مي¬شوند تا توسط مكانيزم¬هاي مختلف شيل را پايدار كنند. معايب عمده اين پايداركننده¬ها سمي بودن، هزينه بالا و خواص رئولوژيكي اين افزودني¬ها مي¬باشد. به همين دليل، بر اساس تحقيقات و آزمايش¬هاي انجام شده، يك ماده جديد براي كنترل پايداري شيل معرفي كرده¬ايم كه بازدارنده جديد ارائه شده، مشكلات مذكور را نداشته، شيل را به خوبي كنترل كرده و مي¬تواند باعث كاهش مشكلات حفاري در سازند¬هاي شيلي شود.

"بازدارنده هم زمان رسوبات آسفالتين و واكس بر پايه نانو ذرات و مواد گياهي " مي تواند به عنوان يك گزينه بسيار مناسب براي كاهش رسوبات آسفالتين و واكس در صنايع نفتي در ابعاد آزمايشگاهي و صنعتي مورد استفاده قرار گيرد. با توجه به مشكلات ايجاد شده، محققان براي كاهش اين رسوبات تحقيقات فراواني انجام داده اند كه بسياري از آنها به دلايل مختلف از جمله گران قيمت بودن نمونه هاي سنتز شده، همچنين كمياب بودن مواد تشكيل دهنده و روش هاي سخت سنتز مواد و از سوي ديگر تاثير منفي برخي بازدارنده ها بر رسوبات ديگر مورد تاييد نبوده و به مرحله استفاده صنعتي نرسيده اند. از اين رو "ماده با قابليت بازدارندگي هم زمان رسوبات آسفالتين و واكس با استفاده از نانو ذرات و مواد گياهي " با توجه به استفاده از مواد ارزان و در دسترس، روش سنتز آسان و هم چنين كاهش هم زمان رسوبات آسفالتين و واكس مي تواند يك نمونه قابل اعتماد در اين زمينه باشد. از سوي ديگر با توجه به ميزان تزريق بسيار پايين و صرفه اقتصادي آن نسبت به مشكلات ايجاد شده در تجهيزات و خطوط انتقال، مي توان استفاده از اين ماده در صنعت را به عنوان يك گزينه مناسب معرفي نمود.

اين دستگاه به منظور بررسي رفتار ترموديناميكي سيالات در دماها و فشارهاي مختلف طراحي شده است كه شامل يك محفظه براي جايگيري سيال مورد بررسي، و يك محفظه آب براي تنظيم فشار مي¬باشد. يكي از مزيت¬هاي آن نسبت به نمونه¬هاي مشابه خارجي، تعبيه شيشه ديد بلند، بر روي محفظه¬اي كه سيال داخل آن قرار مي¬گيرد، مي¬باشد؛ تا رفتار سيال، مورد بررسي قرار گيرد. يك ژاكت حرارتي همراه با سنسور نيز جهت تنظيم دماي محفظه بر روي آن تعبيه شده است. جنس اين دستگاه طوري انتخاب شده است كه تحمل فشارها و دماهاي بالا را دارد و همچنين در مقابل خوردگي نيز مقاوم است. اين دستگاه قابليت مطالعه چندين سيال در فازهاي مختلف و تاثير آنها بر روي همديگر را نيز دارد.

اين دستگاه توانايي توليد هيدرات انواع گازها (CH4 ، N2 ،CO2 ، C2H6 و ... ) كه هيدراتشان تا فشار 150 بار و در دماي بالاتر از صفر درجه سانتي گراد را تشكيل مي شود. دماي طراحي شده تا 20- درجه سانتي گراد است كه سل دستگاه يك ليتر حجم دارد و داراي 2 تا چشمي شيشه اي است جهت مشاهده تشكيل هيدرات با چشم مي باشد و با يك پمپ تا فشاري كه هيدرات گاز مورد نظر تشكيل مي شود مي رسانيم طوري كه اين كار با يك پيستون و سيلندر تنظيم مي شود سپس با گذشت زمان كه هيدرات تشكيل مي شود (گاز مصرف مي شود) فشار داخل سل كاهش مي يابد كه اين كاهش فشار توسط يك سنسوري كه حاويpressure transmitter است و نهايتا افت فشار به صورت ديجيتال روي پانل نشان داده مي شود و در ضمن چون هر تست بيش از 4 روز طول مي كشد، پانل داراي micro ram است كه داده هاي افت فشار را از هر 10 دقيقه يك بار ثبت مي كند.

در اين ادعاي اختراع، اثر زمان ماند گاز CO2بر نفوذپذيري نگهدارنده شن فشرده در دما و فشار مخزن آسماري بررسي شده است. بدين منظور، پس از اشباع كردن نگهدارنده‌ي شن فشرده (به عنوان نمونه‌اي از سنگ مخزن) با آب، به سنجش ميزان تخلخل Porosity)) آن مي‌پردازيم. سپس ميزان اختلاف فشار دو سر نگهدارنده را با استفاده از دستگاه سنجش اختلاف فشار (DP)، در دبي هاي مختلف، بدست مي‌آوريم تا بدين طريق، با استفاده از رابطه‌ي هاگن - پوازي ، ميزان نفوذپذيري Permeability)) اوليه‌ي شن فشرده را قبل از انجام آزمايش (تزريق نفت وگاز در داخل نگهدارنده‌ي شن فشرده و دادن زمان ماند )سنجيده باشيم. سپس با آب سازند و پس از آن با نمونه نفت آسماري، نگه دارنده شن فشرده را اشباع مي‌نماييم. براي مهيا نمودن شرايط مخزن، نگهدارنده را با استفاده از نفت مذكور به فشار psi3000 و سپس با گاز CO2 به فشار psi3700 (فشار مخزن آسماري) مي‌رسانيم. در تمامي آزمايش‌هاي انجام شده جهت بررسي اثر زمان ماند تمامي اين مراحل به ‌طور يكسان انجام مي‌شود. آن چه در هر مرحله متغير خواهد بود، پارامتر مد نظر ما در اين ادعانامه يعني زمان ماند است. با دادن زمان‌هاي مختلف به گاز CO2 جهت اقامت در نگهدارنده شن فشرده به گاز مذكور اين امكان را مي‌دهد كه در مجاورت نمونه نفت آسماري طي تماس‌هاي تك مرحله‌اي و چند مرحله‌اي كه با نفت مطرح شده دارد، به حد خاصي از امتزاج پذيري برسد. اين مهم كمك شاياني به افزايش راندمان توليد نفت از نگهدارنده‌ي مدنظر خواهد نمود. اما از طرفي با افزايش زمان ماند با افزايش ميزان و اندازه رسوب آسفالتين كه عواقبي همچون كاهش ترشوندگي و نفوذپذيري Permeability)) شن فشرده و در نتيجه كاهش توليد رادر پي خواهد داشت، مواجه هستيم. پس از سپري شدن مدت زمان تعيين شده، شروع به تزريق گاز CO2 جهت توليد نفت از نگهدارنده در فشار و دماي ثابت Psi 3700 و 90 مي‌نماييم. در پايان ميزان نفوذپذيري شن فشرده را براي دومين بار، اين بار پس از انجام آزمايش (تزريق نفت وگاز در داخل نگهدارنده‌ي شن فشرده و دادن زمان ماند) (نفوذپذيري ثانويه) مي‌پردازيم تا از اين طريق تاثير زمان ماند بر نفوذپذيري نگهدارنده شن فشرده در دما و فشار مخزن آسماري را بررسي كرده باشيم. با انجام آزمايشات در زمان ها ماند مذكور، مي‌توان به حالت بهينه‌اي از اين فاكتور بسيار موثر جديد، جهت رسيدن به كمترين كاهش در نفوذپذيري و همچنين كمترين آسيب ناشي از تغيير اين پارامتر در مخزن دست يافت.

در اين ادعاي اختراع، اثر زمان ماند گاز CO2 بر روي تشكيل رسوب آسفالتين بررسي شده است. براي اين منظور، بعد از اشباع كردن نگهدارنده‌ي شن فشرده (به عنوان نمونه‌اي از سنگ مخزن) با آب به سنجش تخلخل Porosity)) و نفوذپذيري Permeability)) مي‌پردازيم. سپس با آب سازند و پس از آن با نمونه نفت آسماري، نگه دارنده شن فشرده را اشباع مي‌نماييم. براي مهيا نمودن شرايط مخزن، نگهدارنده را با استفاده از نفت مذكور به فشار psi3000 و سپس با گاز CO2 به فشار psi3700 (فشار مخزن آسماري) مي‌رسانيم. در تمامي آزمايش‌هاي انجام شده جهت بررسي اثر زمان ماند تمامي اين مراحل به ‌طور يكسان انجام مي‌شود. آن چه در هر مرحله متغير خواهد بود، پارامتر مد نظر ما در اين ادعانامه يعني زمان ماند است. با دادن زمان‌هاي مختلف به گاز CO2 جهت اقامت در نگهدارنده شن فشرده به گاز مذكور اين امكان را مي‌دهد كه در مجاورت نمونه نفت آسماري طي تماس‌هاي تك مرحله‌اي و چند مرحله‌اي كه با نفت مطرح شده دارد، به حد خاصي از امتزاج پذيري برسد. اين مهم كمك شاياني به افزايش راندمان توليد نفت از نگهدارنده‌ي مدنظر خواهد نمود. اما از طرفي با افزايش زمان ماند با افزايش ميزان و اندازه رسوب آسفالتين كه عواقبي همچون كاهش ترشوندگي و نفوذپذيري Permeability)) شن فشرده و در نتيجه كاهش توليد رادر پي خواهد داشت، مواجه هستيم. پس از سپري شدن مدت زمان تعيين شده، شروع به تزريق گاز CO2 جهت توليد نفت از نگهدارنده در فشار و دماي ثابت Psi 3700 و 90 مي‌نماييم. نفت پس از خروج از انباشتگر وارد فيلتر شده و با برجاي گذاشتن رسوبات خود روي كاغذ صافي تعبيه شده در دو طرف فيلتر از شير فشار شكن خارج مي‌شود كه با جمع‌آوري آن مي‌توان ميزان نفت توليدي را سنجيد. پس از اتمام توليد كاغذ صافي را از فيلتر خارج نموده و در آون خشك مي‌كنيم و با توزين آن و مقايسه‌‌اش با وزن كاغذ صافي قبل از تست مقدار رسوب تشكيل شده را بدست مي آيد. با انجام آزمايشات مختلف مي‌توان به حالت بهينه‌اي از زمان ماند اين فاكتور بسيار موثر جديد جهت رسيدن به بيشترين مقدار توليد نفت و كمترين مقدار رسوب آسفالتين دست يافت.

اكثر مخازن نفتي، عموما با گذر زمان با مشكل توليد بالاي آب مواجه مي شوند. يكي از موثرترين روش ها براي مقابله با اين مشكل استفاده از ذرات ژل پيش ساخته (PPG) است. اين ذرات با نفوذ در مخزن و برخورد با آب متورم شده و افزايش حجم مي يابند و به اين طريق مسيرهاي با تراوايي بالا كه باعث توليد سريع آب مي شوند را مسدود مي كنند و با هدايت جريان به مناطق ديگر مخزن به افزايش توليد نفت منجر مي شوند. توان تورم PPG ها عموما با افزايش شوري (نسبت به آب مقطر) كاهش مي يابد. اين مساله كارايي ذرات را در انسداد مسيرهاي آب، كاهش مي دهد. ذرات ژل پليمري حاوي نانوژل پليمري، با ساختار منحصر به فرد خود مي توانند بر مشكل تورم پايين در شوري بالا فايق آيند؛ زيرا به علت وجود نانوژل ها سطح موثر اين ذرات افزايش يافته و مي توانند با جذب آب بيشتر افزايش حجم موثري داشته باشند.

ذرات ژل پيش ساخته (PPG) يكي از موثرترين روش ها براي مقابله با توليد بالاي آب در مخازن نفتي ناهمگن مي باشند. توان تورم اين ذرات از حيث توانايي انسداد مسيرهاي با تراوايي بالا حائز اهميت ميباشد. ذرات ژل پيش ساخته حاوي نانوژل نسبت به ذرات ژل عادي توان تورم بالاتري دارند كه كاركرد آنها را در محيط متخلخل بهبود ميدهد. در اين مطالعه ، آزمايشاتي براي بهينه سازي تركيب درصد مواد مورد استفاده در ساخت اين نوع ژل ها صورت گرفته و PPG حاوي نانوژل با بهينه ترين تركيب با كاهش هزينه ساخت و افزايش كيفيت محصول ساخته شده است.

اين دستگاه به منظور فيلتر كردن سيالات در فشارهاي مختلف طراحي شده است. طراحي ويژه آن باعث مي شود كه سيال هنگام عبور از فيلتر، از تمامي قسمتهاي صافي عبور نموده و از آسيب ديدن آن جلوگيري كند. از مزيت هاي اين فيلتر مي توان به مقاوم بودن آن در فشارها و دماهاي بالا، و سهولت كار كردن با آن، اشاره كرد. همچنين، به علت اينكه در اين طراحي، ضريب آسيب ديدگي صافي بسيار ناچيز است، لذا مي توان از صافي هاي مختلف با منافذ دلخواه استفاده نمود. جهت استفاده از اين دستگاه، ابتدا صافي مورد نظر بين كفه هاي آن قرار داده شده، سپس كفه ها به هم بسته مي شود. در انتهاي عمل فيلتراسيون، كفه ها از هم باز شده و صافي به همراه اجزاء رسوبات برداشته ميشود.