‏خلاصه توصيف اختواع: ‏سنتز وطراحي فرمولاسيون هاي نانوسيالات اكسيد هاي تيتانيم و سيليكا به عنوان تركيبات جديدي در تغيير ترشوندگي سنگ مخزن كربناته در اين اظهار نامه مطرح شده است كه با استفاده از دو نوع نانو ذره اكسيد تيتانيم و سيليكا و نانو سيالات سنتزي ادعا شده طي چندين فرآيند شيميائي تهيه و توليد شدند. اين نانو سيالات جديد به عنوان عوامل اصلي تغيير دهنده ي ترشوندگي سطح سنگ كربناته، براي اولين بار معرفي مي شوند كه مي تواند به موضوع بسيار مهم و حياتي روز دنيا كه همانا مسئله ي ازدياد برداشت نفت يا EOR ‏است، ارتباط پيدا كند. براي اين كار ابتدا نانو ذرات اكسيد تيتانيم ' سيليكا در آزمايشگاه دانشگاه سنتز، خالص سازي وساخته شدندكه همه ي مراحل تهيه، ساخت وفرمولاسيون هادر آزمايشگاه وبا بهره گيري از دانش و تجربيات علمي فناوري نانو انجام گرديد. نانو ذرات توليدي توسط حلال پايه پارافين خالص و يا آب در محيط هاي اسيدي و بازي با انواع سورفكتانت ها فرمولاسيون ودر ادامه در سنگ نفت - ترشده به صورت هموژن در تماس مستقيم قرار گرفتند و به مدت ۴٨ ‏ساعت در دماي ۴٠ ‏- ۵٠ ‏درجه سانتيگراد در آون به حالت هيدروترمال نگه داري شدند. بعد از اين سنگ ها از محتوي نانو سيالات خارج شده ، شسته و خشك مي شوند و آزمايش اندازه گيري زاويه تماس بر روي آن ها انجام مي گيرد. اينجاست كه ميزان توانائي ويا عدم توانائي عملكرد نانو سيالات سنتز شده، در نقش عوامل مهم تغيير دهنده ي ترشوندگي سطح سنگ اندازه گيري مي شود. تئوري هاي جالب ومدوني از اين فرايند ها حمايت و پشتيباني علمي مي كنند مثل: بارسطح نانوذرات در نانو اموسيون ها، پديده هاي جذب سطحي نانو سيالات درون و روي سطح سنگ، توليد پيوند ها و واكنش هاي شيميائي جديد بين نانو ذرات با سنگ. اين پديده ها توسط آزمايش هاي متعدد اندازه گيري زتا پتانسيل، آزمايش توزيع اندازه ي ذرات يا XRD 1SEM 1DLS ‏و زاويه تماس تاييد و صحت آن ها اثبات گرديد ودر انتها راندمان بازيافت نفت هاي محبوس شده در سنگ مخزن، توسط اين نانو ذرات ونانو سيالات ساخته شده براي اولين بار بين ۵۵ ‏تا 60% در ساعات او ليه فرآيند بازيافت و نهايتا´´ بعد از يك هفته گزارش شده است كه نسبت به نمونه هاي ساخته شده ‏قبل كه از فرمولاسيون هاي تركيبات شيميائي ديگري استفاده شده است و فناوري جديد نانو در توليد آن ها ‏اصلا´´دخالت نداشته است، راندمان بسيار بالاترو چشمگيري است، مضاف بر اينكه در ساخت آن ها، مسائل صرفه هاي اقتصادي و نيز رعايت سلامتي و تنفسي افراد در گير با چاه هاي نفتي و حفظ محيط زيست و منابع آبي زير زميني نيز كاملا´´رعايت شده است. از طرفي كليه ي آزمايش ها 9 ‏. تست هاي شناسائي لازم وضروري در رابطه با نانو ذرات سنتزي و واكنش فرمولاسيون ها كاملا`´مطالعه، بررسي و تحقيق شده است و نتايج زاويه هاي تماس سنگ هاي كربناته آغشته با نانو سيالات مورد ادعا توسط كارشناسان محترم مديريت پژوهش و فناوري شركت ملي نفت ايران بررسي و كاملا مثبت ارزيابي گرديدند و كارائي و راندمان نانو سيالات اكسيد تيتانيم و سيليكا به عنوان يكي از بهترين تركيبات جديد شناخته شد. لازم به ذكر است كه اين طرح مطابق با قرارداد شماره 81-88009 از طرف مديريت پژوهش و فناوري شركت ملي نفت ايران بطور كامل حمايت مالي شده است.

بحث نوآوري اختراع ادعا شده شامل چند عامل اساسي ابتكاري وظريف علمي فني وتكنولوژي جديد نانو است با توجه به اهميت روز افزون انرژي هاي فسيلي دردنيا وازطرفي كاهش ميزان كشف مخازن جديد يافتن روش هاي نوين جهت ازياد برداشت نفت از اهميت بالايي برخوردار است از سويي با توجه به پيشرفت هاي روزافزون نانو تكنولوژي درزمينه هاي مختلف وكارايي بالاي اين تكنولوژي ازدياد برداشت نفت به كمك اين فناوري ايده اصلي اين اختراع وتحقيق است وبه اين منظور اثر بسياري از نانوسيالات حاوي انواع نانو ذرات مثل اكسيد هاي نانو ذرات : زير كونيوم ، كربنات كلسيم ، سيليكا ، تيتانيوم ، الو مينا ، منيزيم ، روي وبالاخره اكسيد قلع ومخلوط دوتاتي نانوذرات برروي خواص ترشوندگي سنگ كربناته به عنوان يكي از عوامل اصلي درازدياد برداشت نفت (eor) مورد بررسي وپژوهشي دراين اختراع قرار گرفته شد ترشوندگي سنگ كربناته به كمك تست زاويه تماس وتست اشام خودبه خودي مورد بررسي قرار گرفت نانوسيالات جديد تهيه شده باانجام تست زاويه تماس بهينه سازي شده ودرنهايت فرمولاسيون هاي برتر ومناسب جهت تست آشام خودبه خودي مورد استفاده قرار گرفتند نتايج آزمايشات نشان دهنده توانايي اين نانوسيالات جديد در تغيير ترشوندگي سنگ مخزن مي باشد درتست آشام خودبه خودي توسط سل آموت هاروي ميزان بازيابي به حدود 51 درصد نفت درون سنگ درهمان ساعات اوليه رسيد كه نشان از توانايي اين نانو سيال جديد فرموله شده درتغيير ترشوندگي سنگ هاي كربناته وماسه سنگ ها مي باشد به منظور مشخصه يابي وشناسايي سنگ ها از آناليز ميكروسكوپ الكتروني رويشي يا Edax,sem كه درصد عناصر ونانو ذرات رادر نانو سيال مربوطه نشان مي دهد ونيز از تكنيك تعيين ساختار نانو ذرات توسط xrd استفاده شد اين آناليز ها نشان دهنده تاثير اين نانو سيال وحضور نانوذرات برروي سطح سنگ مي باشد به طوريكه هر كدام ازآن ها با ساختار كروي وبسط يافته به فرم نانو ميله به طرز بسيار جالبي روي سنگ پوشانده شده از نانو سيالات رشد نموده اند مراحل كلاسيك بازيافت نفت به سه دسته تقسيم مي شود 1-primary tecovery : توليد اوليه نفت توسط سيستم پمپاژ حفاري از لايه هاي شني وسنگ هاي خلل وفرج دارزير زمين وبه وجودآوردن چاه هاي توليدي – به طور طبيعي تنها 5 تا 30 درصد نفت در محل (%ooip )به كمك انرژي فشاري ذخيره شده در مخزن قابل استخراجاست كه اين بخش از توليد به توليد اوليه نفت معروف است 2-secondary recovery : توسط تزريق آب به داخل مخزن ويا تزريق گاز به منطقه گازي زير زمين انجام مي گيرد با حركت جاروبي آب نفت به طرف چاه توليد فرستاد ه ميشود كه درنتيجه سبب افزايش برداشت نفت مي گردد روش سيلايزنس تقريبا به صورت تصادفي درسال 1870 كشف شد كه به طور معمول ميزان استخراج نفت را تا 60-40 درصد نفت درمحل افزايش مي دهد درطول مدت سيلابزني نفت با يك نسبت روبه رشد اب درنفت درطول چاه توليد مي شود هنگامي كه نسبت آب به نفت توليدي به حداكثر خود مي رسد ديگر از نظر اقتصادي توليد نفت به اين روش اقتصادي نيست ودر اصطلاح چاه به حد اقتصادي خود رسيده است دراين موقعيت هنوز 40 تا 60 درصد نفت در محل به دلايل زير درچاه باقي مانده است شرايط نامطلوب ترشوندگي مهم ترين دلايل براي عدم توليد باقيمانده نفت داخل چاه مي باشد 3-tertiary recovery : سومين اقدام جهت بيرون آوردن نفت باقي مانده درلايه هاي سنگ مخزن به بازيافت نوع سوم برمي گردد به عبارتيديگر راندمان جا به جايي وجاروئي نفت محبوس شده (يه تله افتاده ) درلايه هاي داخلي سنگ مخزن را بالا مي برند كه به اين تكنيك خاص فرايند eor با نفت بهبود يافته مي گويند طبق نظر مارل درسال 1991 روش هاي بهبود يافته ازدياد برداشت نفت به سه گروه بزرگ وكاربردي تقسيم مي شوند : 1-روش شيميايي 2- روش غير امتزاجي 3 روش حرارتي تزريق پليمر – ژل ژل تزريق بخار آب دي اكسيد كربن گازهاي طبيعي وهيدرو كربنب امتزاج پذير تزريق موادفعال سطحي (سور فكتا نت ها) وتزريق موادقليائي از جمله روش هاي ازدياد برداشت نفت مي باشند دراين پروژه از روش شيميايي وبا بهره گرفتن از سورفكتا نت هاي آنيوني وغير يوني درون نانو سيالات تهيه وفرموله شده به كمك نانو ذرات نمكك كلسيم كربنات با تنظيم عوامل محيطي مثل hlb.ph وتعويض نوع مولكول وتغيير ساختار مواد افزودني لازم براي تشويق وتحريك نانو ذرات موجود درسيال كه بتوانند كارائي مطلوبي از خود نشان دهند استفاده شده است روش ازدياد برداشت نفت همراه با تغيير درترشوندگي سنگ به عنوان هدف اصلي دراين تحقيق دنبال مي شود روش ازديادبرداشت نفت توضيح داده شده دراين تحقيق براي بازيابي نفت درمخازن نفت – تر استفاده شده است وبيشتر مخازن كربناته به صورت ذاتي نفت- تر مي باشند از آن جا كه روش هاي شيميايي دراستفاده از مواد فعال سطحي با ميزان نمك بالا وسازندهاي آهكي با مشكل مواجه مي باشند محققين اين پروژه اميدوارند كه با بكارگيري كاربرد نانوتكنولوژي واستفاده از نانو ذرات فعال و اكتيو بهتوانند بهروري اين روش ها راافزايش دهند زيرا هم از نظر اقتصادي بسيار مهم واز هم ديدگاه استراتزي بين المللي بسيار باارزش وچشم گير خواهد بود مونشي وهمكارانش درسال 2008 اثر اندازه نانو ذره برروي زاويه تماس رابررسي كردند وتيانتيان ژانگ درسال 2010برروي پايداري نانو امولسيون ها با هدف استفاده از آنها درازدياد برداشت نتايج اميدوار كننده اي بدست اورده است پيش بيني مي شود كه پروژه هاي ازدياد برداشت نفت با بهبود واستفاده از روش هاي جديد وفناوري نانو به تواند شصت بيليون بالا مي باشد كوچكي اين ذرات به آنها اين قابليت را مي دهد كه داخل حفرات ريز زيرزمين نفوذ كرده وباتغيير درتوشوندگي سنگ از نفت –تر به آب – تر سبب خروج نفت از داخل حفرات گردند 2-1 تغيير ترشوندگي (wettability alteration 9 ترشوندگي از ديدگاه ترمودينامكي به اين صورت تعريف مي شود( تمايل يك سيال به جدايش ويا چسبيدن ب يك سطح جامد در حضور يك سيال غيرقابل امتزاج ديگر )سيالي به عنوان فازتر كننده شناخته مي شود كه با تمايل بيشتر سطح جامد براي پذيرفتن آن روبرو شود در حالي كه سيالات ديگر به عنوان فاز غير تر كننده شناخته مي شوند. در اين بين زاويه تماس (زاويه بين فازهاي مختلف) به عنوان معيار ترشوندگي مطرح است. براي يك سيستم شامل دو سيال خالص غير قابل امتزاج كه بر روي يك سطح جامد همگن صاف قرار گرفته اند زاويه تماس به كمك قانون يانگ كه به سال 1805 بر مي گردد، عبارت است از موازنه نيروهاي مكانيكي براي حضور كشش سطحي و بين سطحي. قانون يانگ، زاويه تماس يك قطره مايع (مثلا آب) بر روي يك سطح جامد (مثل سنگ مخزن) در حضور يك سيال امتزاج ناپذير (مثلا نفت، گاز و يا هوا) را به صورت تنش هاي ميان رويه امتزاج ناپذير بستگي دارد و لذا ترشوندگي يك خاصيت از كل سيستم مي باشد. به طور قراردادي آب به عنوان سيال مرجع در نظر گرفته مي شود و لذا هميشه بدون در نظر گرفتن اينكه سطح آب - تر است و يا خير زاويه تماسθ نسبت به فاز آب سنجيده مي شود. زاويه تماس θ مي تواند از صفر تا 180 درجه براساس تمايل نسبي سيال به سطح تغيير كند. زاويه كمتر از 90 درجه نشان دهنده تمايل بيشتر سطح به تر شدن به وسيله آب در حضور فاز ديگر (در اينجا نفت) مي باشد و لذا سطح آب - تر ناميده مي شود. بر عكس در صورتي كه زاويه θ بالاي 90 باشد سطح در حضور آب تمايل بيشتري براي تر شدن به وسيله نفت داشته و لذا سطح نفت - تر ناميده مي شود. بنابراين ترشوندگي يك پارامتر بسيار مهم در بازيابي نفت مي باشد. اين پارامتر داراي تاثير قوي بر روي توزيع، موقعيت و جريان نفت و آب در مخزن در مدت زمان بهره برداري مي باشد. نمونه سنگي كه تنها آب به صورت خود به خودي در آن اشام مي كند آب - تر ناميده مي شود. در حالي كه نمونه اي كه تنها نفت به صورت خودبه خودي به درونش وارد مي گردد نفت - تر ناميده مي شود.

بحث نوآوري اختراع ادعا شده شامل چند پارامتر اساسي و ظريف علمي فني و ابتكاري زير مي باشد. آسفالتين سنگين ترين و قطبي ترين بخش موجود در نفت خام و نيز حاوي ساختمان مولكولي پيچيده و حلقه هاي آروماتيك در هسته و اجزاي تفتنيك در اطراف هسته مي باشد. ساختار اصلي آسفالتين از هيدروژن و كربن تشكيل شده و همچنين در ساختارشان يك يا چند عنصر معدني شامل اكسيژن ، گوگرد، نيتروژن و همچنين فلزاي از قبيل نيكل واناديم و آهن نيز مشاهده مي گردد. رسوب دهي آسفالتين در مخازن تجهيزات سر چاهي و لوله هاي انتقال نفت اتفاق مي افتد و سبب مسدود شدن آنها مي گردد كه اين موضوع موجب صرف هزينه و زمان بسياري جهت تميز كاري مي گردد. به طور خاص در مخازن نفت دو علت اصلي براي اين رسوب دهي وجود دارد. علت اول مربوط به كاهش تدريجي فشار مخزن در حين فرايند توليد بوده و علت دوم مربوط به تزريق گاز و حلال به درون مخزن به منظور فرايند ازدياد برداشت مي باشد. گازهاي اصلي كه امروزه در فرايند ازدياد برداشت براي تزريق به مخازن مورد استفاده قرار مي گيرند، شامل دي اكسيد كربن نيتروژن و گاز طبيعي (بخش عمده ي آن شامل متان و اتان است) مي باشند و در پژوهش هاي فراواني اثر گذاري اين مواد بر رسوب دهي آسفالتين در نفت مورد بررسي قرار گرفته است. از سوي ديگر امروزه به دليل اين كه تشكيل رسوب در مخازن و ساير بخش هاي توليد هزينه هاي زيادي را صرف خود مي كند انجام تحقيقات براي استفاده از روش هاي جلوگيري از تشكيل رسوب بسيار مورد توجه قرار گرفته است. از مهمترين بحث هايي كه در اين زمينه مطرح مي باشد استفاده از مواد شيميايي براي تزريق به نفت و جلوگيري از تشكيل رسوب مي باشد. يكي از مكانيزم هاي اصلي فعاليت اين بازدارنده ها براساس قطبيت آنها و ايجاد نيروي دافعه بين كلوئيدهاي آسفالتين و جلوگيري از به هم چسبيدن اين كلوئيدهاست. امروزه يكي از فناوري هاي مطرح در بخش هاي مختلف صنايع بالادستي نفت كه سهم عمده اي از جمله در بخش ازدياد برداشت به خود اختصاص داده است فناوري نانو مي باشد كه البته به دليل كارايي شگفت انگيز آن و همچنين شرايط مخزن كه به صورت حفره هاي بسيار ريز ميكرومتري مي باشد به نظر مي رسد اين تكنولوژي در آينده اي نزديك در اكثر بخش هاي مهندسي مخازن به صورت عملياتي مورد استفاده زيادي قرار مي گيرد و از جمله كاربردهاي در دست تحقيق و جديد نانو فناوري در مهندسي مخزن مربوط به استفاده از نانو ذرات و نانو سيالات در بهره برداري بيشتر از مخازن نفتي مي باشد. نانو ذرات از يك سو بصورت ذرات بسيار ريزي ميباشند كه قابليت تنظيم بار سطحي آنها با تنظيم PH سيال حاوي آنها وجود دارد و بنابراين احتمال انيكه بتوانند در نفت به عنوان عوامل بازدارنده از رسوب دهي مورد استفاده قرار گيرند و همچنين از سوي ديگر به دليل استفاده از آنها به منظور ازدياد برداشت و تماس آنها با نفت تعيين اثرگذاري آنها بر رطوب دهي آسفالتين بسيار حائز اهميت مي باشد. مولكول هاي آسفالتين در ثار عوامل مختلفي مانند تغيير در توزيع وزن مولكولي نفت و همچنين تغيير عواملترموديناميكي توسط مكانيزم هاي مختلف رسوب مي كنند. در چند دهه ي گذشته يكي از مهمترين معضلات صنعت نفت در زمينه ي بهره برداري استخراج ذخيره ي نفت در مخازن سطحي و خطوط لوله انتقال نفت خام و مواد سنگين هيدروكريوري تشكيل مواد آلي سنگين و به دنبال آن ايجاد رسوب در روي سازندهاي نفتي و تاسيسات خطوط انتقال مي باشد. در مراحل استحصال اوليه و ثانويه به علت تغيير در شرايط ترموديناميكي نظير تغيير در تركيب نفت خام (به علت تزريق يا توليد) درجه حرارت و تغيير در فشار تعادلي ظرفيت ترموديناميكي مواد سنيگن آلي نظير آسفالتين به هم ريخته و در نتيجه مواد جامد با مكانيزم هاي مختلف تشكيل و در اثر حركت در محيط متخلخل سازند يا داخل لوله چاه توليد رسوب مي نمايند. از بين بردن اين رسوب در اين شرايط هزينه بر مي باشد. موارد فوق و اثرات فني اقتصادي آن سبب مي گردد پديده ي تشكيل آسفالتين در صنعت نفت به صورت حاد مطرح و تلاش هاي تحقيقي گسترده و فشرده اي را در اين زمينه ايجاد مي نمايد. معرفي آسفالتين به ابهامات زيادي منجر شده است چرا كه بعد از گذشت سال ها هنوز ساختمان تركيب مواد تشكيل دهنده وزن مولكولي و خواص شيميايي فيزيكي كاملا شناخته نشده است.

اين اختراع با استفاده از نانو ذرات اكسيد زير كونيوم و نانو سيالات جديد فرموله شده در پروژه به عنوان موادي كه مي توانند سطح نفت دوست سنگ مخزن كربناته را به سطح كاملا آبدوست تبديل كنند براي اولين بار در فرايند ازدياد برداشت نفت معرفي گرديده است. براي اين كار ابتدا نانو ذرات در آزماشگاه سنتز و ساخته شدند. سپس توسط مواد فعال سطحي الكل هاي اتوكسيله استرهاي سوربيتان استرهاي اتوكسيله حلال و كمك حلال هاي قطبي مواد فعال سطحي آنيوني و كاتيوني در محيط هاي اسيدي و بازي در پايه هاي سيال آبي كه دوستدار محيط زيست هستند مخلوط و با اولتراسونيك هموژن و محلول شدند. آنگاه به منظور ارائه مواد جديدي كه مي توانند فاكتور ترشوندگي سنگ مخزن كربناته را از نفت - تر به آب - تر تبديل كنند و ميزان توانائي و يا عدم توانائي عملكرد نانو ذرات و نانو سيالات فرموله شده ي جديد را در نقش فوق بدانيم آزمايش هاي متعددي با اندازه گرفتن زاويه تماس بين سنگ و سيال كه معرف تغيير ترشوندگي است براي آن ها در آزماشگاه دانشگاه بطور كامل و با نتايج عالي و بسيار جالب انجام گرديد. تئوري هاي جالبي از اين فرايندها حمايت و پشتيباني مي كنند مثل بار سطح نانو ذرات در نانو امولسيون ها پديده ي جذب سطحي مايسل ها روي سطح سنگ كه باعث جدائي سنگ از نفت مي شود و يا توليد لايه هاي بزرگ آبدوست از نانو ذرات ما بين سنگ و نفت. در نهايت راندمان و كارائي اين نانو ذرات و نانو سيالات جالب بين 65 تا 70 درصد و نيز 52 تا 60 درصد در تست هاي اشام خود بخودي در ساعات اوليه گزارش گرديد كه در نوع خودش تحسين برانگيز مي باشند. اين ادعا و اختراع در ايران و خارج از ايران براي اولين بار در دانشگاه تهران انجام مي شود. از طرفي همه تست هاي شناسائي لازم جهت شناختن ساختار مورفولوژي و بار روي سطح نانو ذرات در نانو سيالات تهيه شده و ابتكاري جهت اين كاز مطالعه و ارائه شده است و نتايج توسط كارشناسان محترم مديريت پژوهش و فناوري شركت ملي نفت ايران بررسي تائيد و كاملا مثبت ارزيابي گرديد.

زمينه فني اين اختراع به مسئله‌ي مهم و مطرح در بحث بهره‌برداري و ازدياد برداشت از مخازن گازي تعلق دارد. در طول برداشت گاز، با كاهش فشار مخزن به زير نقطه‌ي شبنم پديده‌ي ميعان معكوس رخ مي‌دهد كه طي آن بخشي از گاز به مايع تبديل مي‌شود و بر روي سنگ مخزن ريزش مي‌كند. با افزايش درصد اشباع ميعانات گازي و عبور از مقدار بحراني، اين مايعات شروع به حركت كرده و در دهانه‌ي چاه توليد تجمع مي‌نمايند كه اين امر موجب به دام افتادن گاز در مخزن و كاهش شديد ميزان بازيابي گاز از چاه توليد مي‌شود. تغيير ترشوندگي سنگ مخزن از حالت مايع دوست به گاز دوست، راهكاري مناسب جهت رفع پديده‌ي انسداد ميعاني مي‌باشد. براي اين منظور در اين اختراع از نانوسيالات به عنوان ماده‌ي شيميايي موثر استفاده شده است. اساس ساخت و طراحي نانوسيالات توليدي در اين اختراع عبارتند از: نانو لوله‌هاي كربني (CNT) چند جداره، نانوذرات پودري اكسيد‌هاي فلزي مانند اكسيد تيتانيم، اكسيد سيليسم (سيليكا)؛ نانو كامپوزيت‌هاي دوتائي ZnO/SiO2 و نانو كاتاليست‌هاي پرووسكيت Co/BST. همچنين از تركيبات فلئوره‌ي محلول در الكل نيز براي كاهش انرژي سطحي نانوسيال استفاده شد. ايجاد پوششي زبر و ناهموار توسط نانوذرات روي سطح، در كناركاهش انرژي سطحي سنگ به كمك مواد حاوي فلئور، موجبات تغيير ترشوندگي سنگ را فراهم نموده و در نتيجه سنگ تمايل به دفع مايعات (از جمله آب و نرمال دكان) پيدا مي‌كند. اين پنج فرمولاسيون طراحي شده در نانوسيالات توليدي، روي چند نمونه سنگ كربناته‌، از جمله سنگ مخزن گازي سراجه مورد آزمايش قرار گرفت. از برجستگي‌هاي تكنيكي و فني اين كار مي‌توان به اين نكته اشاره كرد كه قبل از استفاده از نانوسيالات جهت تغيير ترشوندگي، زاويه تماس آب و نرمال دكان در محيط هوا براي هر يك از سنگ‌هاي فوق برابر صفر درجه بود، اما پس از پوشش‌دهي سنگ‌ها در دماي 80 درجه سانتي‌گراد با نانوسيالات توليد شده، زاويه تماس آب به 172 درجه و زاويه تماس نرمال دكان، بسته به نوع سنگ و نانوسيال استفاده شده به 130 تا 152 درجه ارتقا يافت كه اين در نوع خود و با فناوري نانو، بي‌نظير است.

زمينه فني اين اختراع به مسئله مهم و مطرح در پزشكي و داروسازي و سلامت انسان و درمان بيماران مبتلا به سرطان و تومورهاي بدخيم تعلق دارد. سرطان دومين عامل مرگ و مير بيش از 25% از افراد دنيا است، و بر اساس اعلام سازمان بهداشت جهاني تا سال 2014 ، ميزان افراد مبتلا به دو برابر خواهد رسيد و دوز قابل استفاده از دارو هاي شيمي درماني رايج نيز براي درمان جوابگو نخواهد بود. در اين اختراع با كمك گرفتن از صنعت پيشرفته نانو فناوري و سنتز نانو ذرات كوانتمي و ريز اكسيد روي ( حدود 3-4 نانو متر) در آب و عامل دار شدن سطح يا اصلاح سطح ويژه آنها ، در صدد افزايش قدرت نفوذ پذيري بيشتر دارو به درون سلول هاي در گير سرطان و ايجاد پايداري كامل پيوند هاي هيدروژني بين نانو ذرات ريز با پوسته غشاء هسته تومور رشد يافته در محيط مناسب نانو سيال سنتز شده مي باشيم. در اين ميان از نانو ذرات اكسيد روي و نانو ذرات كامپوزيتي آن ها بر روي پليمر pvp درمحيط نانو سيال پايه آبي، حاوي مواد فعال سطحي مناسب،كه ضامن پايداري بيشتر انواع پيوند هاي هيدروژني توليد شده مي باشند، استفاده شدكه عليرغم نانو ذرات رايج نقره، طلا، كربن نانو تيوب و...احتياجي به انجام فرآيند و فرآيند هاي اضافي و طولاني تر براي سميت زدائي از سطح آن ها نيست. مخصوصا" اينكه در آزمايش بر روي سلول هاي سالم و نرمال انساني HFF2، نشان دادند كه با حفظ پتانسيل بالا، كاملا"هوشمندانه و انتخاب پذير رفتار مي كنند. و روي سلول هاي سالم اثر مخرب نگذاشتند. و هدفشان تنها ، نفوذ در غشاء سلول هاي مريض سرطاني شده بود. و فقط آن ها را ديده و سركوب و نابود كردند. در واقع دنياي علم در آينده بايد علت اين رفتار هوشمندانه نانو ذرات اكسيد روي اصلاح شده را در روياروئي با بافت سلول هاي سرطاني شده را معلوم و روشن سازد. كه با اين دانش در صنعت جديد دارو سازي تحول شگفت انگيزي كشف خواهد گرديد و بيماران از عوارض جانبي اشعه درماني ، كه ناشي از - از بين رفتن سلول هاي سالم به همراه سلول هاي درگير شده مي باشد، نجات پيدا خواهندكرد. اين فرمولاسيون بر روي چهار سلول سرطاني شايع دهان، سينه، كولون، ودهانه رحم، جواب هاي بسيار خوبي در غلظت هاي خيلي كم نانو گرم بر ميلي ليتر داده است. و بخاطر فراواني نمك هاي اوليه روي در بازار و دانش ساخت دقيق و ظريف انواع نانوساختار ها ونانو سيالات آن ، به جرات مي توان پيش بيني نمود، كه در آينده نزديكي در ليست داروهاي بسيار توانمند و موثر در درمان انواع سرطان هاي ناعلاج مطرح خواهد شد. به جز آزمون هاي MTT از آزمايش هاي توليد حساسيت هاي پوستي و تورم پشت گوش موش، نيز براي اثر پذيري نانو دارو بر روي موجود زنده نيز به موازات كار شد و معلوم گرديد كه هيچگونه حساسيت پوستي روي موش نداشته است. نانو سيال توليد شده در طول موج هاي كوتاه پرتو نور uv ، پيك جذبي شارپ و قوي در طول موج 3/194 نانو متراز خود نشان داده است، كه نشانگر قدرت بالاي جذب نور در محدوده ماوراي بنفش و توليد بيشتر گونه هاي فعال اكسيژن(ROS) و تشديد توانائي از بين بردن تومور هاي سرطاني است. و از سوئي توانسته است عليه رشد چند باكتري گرم مثبت از جنس پوستي، مخاطي، تنفسي، وگوارشي نيز رفتاربسيار موثري از خود نشان دهد.

خلاصه توصيف اختراع: براي توليد و ساخت نانوسيالات طراحي شده اين اختراع كه حاوي: نانوذرات اكسيد هاي فلزي مانند( روي، سليكا، تيتانيم، كلسيم كربنات، كلسيم اكسايد و زئوليت پودري مزوپر-آلومينيم)، نانو پليمر هاي: ,ZnO/PU CaCO3/HPAM و MgO/PVPو همينطور نانوكامپوزيت مخلوط چهار تائي مانند KCo/MgO/CeO2 ، به همراه سورفكتانت هاي غير يوني و كاتيوني در مخلوطي از آب و الكل و عوامل تعيين كننده pHمحيط و نيز پايداركننده هاي نانو ذرات در نانو سيالات مثل تركيبات سلولزي هستند، اجزاي سازنده موثري انتخاب و برگزيده شده اند كه هر كدام به تنهائي نقش آفريني هاي برجسته اي ايفاء مي كنند. كه در مجموع توانسته اند درون مولكول هاي بزرگ و پليمري نفت هاي سنگين سروش و فوق سنگين موند نفوذ پيداكنند و بطور فيزيكي و با ايجاد barrier هاي پايدار و استوار، بين مولكول هاي نفت جدائي بيندازند. و باعث كاهش ويسكوزيته آن ها شوند. و نفت خيلي سنگين را به سبك و قابل استفاده تبديل نمايند. و اين كل موضوع مورد ادعاي اين اختراع مي باشد. از سوئي ، نانو سيالات متنوعي حاوي نانو مواد گوناگون در اين اختراع سنتز و ساخته شد. ولي فقط چهار فرمولاسيون مختلف آن در اينجا آورده شده است. و هدف اين بود كه با داشتن فرمول هاي متفاوت، خود را منحصر به تعداد محدودي نكنيم و مشكل تهيه مواد اوليه را هم نداشته باشيم. زيرا اكثر مواد اوليه براي ساخت نانو مواد در دسترس بوده و كمتر تحت تحريم بوده اند و بيشتر سورفكتانت ها نيز از شركت كيميا گران امروز اراك تهيه شده است. كه در مقياس بالا مي توان از توليدات آن ها نهايت استفاده را كرد. نانو مواد و نانوسيالاتي كه در اين حوزه ساخته و ادعا شده است به عنوان عوامل اصلي كاهش دهنده نفت سنگين به سبك و با مكانيزم پيشنهادي تازه، براي اولين بار معرفي مي شوندكه مي توانند به موضوع بسيار مهم و حياتي نفتي روز دنيا، كه همانا مسئله ي ازدياد برداشت نفت يا EOR است، نيز ارتباط پيدا نمايد. براي شروع، ابتدا نانو مواد ذكر شده در آزمايشگاه انستيتو مهندسي نفت دانشگاه تهران توسط مجريان و با دانش كافي سنتز و ساخته شدند ودر ادامه در نفت خام سنگين مخلوط و توسط دستگاه بهم زن مكانيكي هموژن و محلول شدند ودر انتها توسط سانتريفيوژ جدا سازي و با دستگاه ديجيتالي موجود، ويسكوزيته نانو سيالات نفتي مورد نظر خوانده شد. تئوري هاي جالبي از فرايند هاي پيشنهادي ادعا شده حمايت و پشتيباني مي كنند مثل: اهميت بارسطح نانوذرات در نانو اموسيون ها ونانو سيالات، پديده هاي جذب سطحي نانو ذرات به شكل هاي مختلف كروي، ميله اي، لوله اي و گل مانند درون لايه هاي نفت سنگين، توليد جاذبه هاي الكترواستاتيك و پل هاي قوي هيدروژني و يوني بين نانو ذرات و عوامل و تركيبات پلار نفت، كه بدون بر هم زدن ساختمان نفت ، ويسكوزيته آن ها را كاهش مي دهد. اين پديده توسط آزمايش هاي متعددي مثل: XRD, FTIR SEM , zeta- potention و Electron microscope مورد بحت و بررسي و شناسائي عملكرد نانو ذرات و نانو سيالات قرار گرفته شده است. و راندمان و باز ده آن ها بسيار خوب گزارش شد كه نسبت به روش هاي مرسوم و قديمي تراز امنيت و مصونيت هاي بيشتري برخودارند. مضاف بر اينكه در ساخت آن ها، مسائل مهم صرفه هاي اقتصادي و نيز رعايت سلامتي و تنفسي افراد پرسنل در گير با چاه هاي نفتي و حفظ محيط زيست و منابع آبي زير زميني هم كاملا\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"رعايت شده است. وكليه آزمايش ها و تست هاي شناسائي لازم وضروري در رابطه با ساخت نانو ذرات و بر همكنش آن ها با نفت كاملا\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" مورد مطالعه، بررسي و تحقيق قرار گرفته شده است. و طراحي و چيده مان اجزاء سازنده با دانش كافي از نانو تكنولوژي انجام شده است. همينطور، نتايج و عملكرد نانو سيالات و مواد سنتز شده مورد ادعاي اين اختراع، توسط كارشناسان و محققين زبده و متخصصين برجسته انجمن نفت ايران مورد تائيد و بررسي قرار گرفته و كاملا\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" مثبت ارزيابي گرديده است. وكارائي و راندمان نانو سيالات سنتزي و طراحي شده اين اختراع به عنوان يكي از بهترين عوامل كاهش دهنده نفت خام سنگين به سبك پذيرفته شده است . كه بي شك به خاطر برهم كنش هاي قوي الكترواستاتيكي و فيزيكي نانو ذرات انتخابي با خلل و فرج هاي فراوان درمساحت سطح شان ونيز اكتيويته بالاي سطح در آن ها، مي باشد. كه محل و سايت هاي خوبي براي بدام انداختن مولكول هاي نفت بوده و همين امر باعث تار و مار شدن نسبي مولكول هاي درشت و بزرگ نفت سنگين گشته و آن ها را از يكديگر جدا و دور مي سازند، و در نهايت باعث ريزش و رواني مولكول هاي نفت شده. وانتظار مي رود كه خطر ريسك پذيري در فرآيند ها هم به حداقل خود برسد. به هر حال اين اختراع، بكار گيري يك روش ابتكاري جديدي در عرصه بهره برداري بيشتر از نفت خام سنگين به سبك است. كه خود يك تكنولوژي نو وتازه اي در كشور عزيز ما مي باشد، كه با كمك اللهي موفق به كشف آن شده ايم، و به احتمال زياد از نظر اقتصادي، محيط زيست و منابع آبي زير زميني ارزش افزوده فراواني با خود به همراه خواهد داشت، ضمن اينكه دستيابي به چنين تحولات علمي جديدي در ميادين نفتي و بالا بردن بهره برداري بيشتر از نفت هاي قابل استفاده در پالايشگاه ها، براي نسل آينده كشور ما بسيار مهم ، با ارزش و حياتي مي باشد. *** اين طرح از سوي مقامات و مسئولين محترم انجمن نفت ايران حمايت كامل مالي شده است، و توسط مجريان آن در دانشگاه تهران ( انستيتو مهندسي نفت) به اجرا در آمده است. و در آينده نزديك، بر روي يك مخزن واقعي چاه نفت سنگين پياده خواهد شد. وتا انجام مراحل تصويب پروژه ، به مصلحت است كه اول براي مصونيت بيشتردستاورد هاي آن تا به اينجا ثبت اختراع شود.

در ايران مخازن و ذخائر فراوان گازهاي طبيعي مثل متان فراوان است. مثل منابع گازي پارسيان در عسلويه ايران، اگر بتوان اين گازها را كه به مقدار زيادي در ايران وجود دارند، توسط عواملي مثل كاتاليست هاي مخصوص تبديل به محصولات با ارزشي كه در جاي ديگري قابل استفاده باشند كرد،كمك زيادي به اقتصاد، اشتغال ورزي، صرفه جويي ارزي، استقلال و ... به صنايع نفت، گاز و پتروشيمي مي كنيم. مخصوصا كه اين مسئله سالهاست كه اهميت استراتژيكي بالايي در ميان كشورهاي عمده دنيا داشته است، درست عين مسائل انرژي هسته اي و با همان بازتاب فراوانش. تبديل گاز متان به تركيبات CO و H2 را اصطلاحا POM يا اكسيداسيون جزيي گاز متان مي گويند. راههاي ديگري هم براي توليد منواكسيدكربن و هيدروژن وجود دارد كه بنام Steam reforming معروف است كه در پالايشگاه آبادان انجام مي شود و در آن گاز متان با آب مخلوط مي شود و با انرژي بخار تبديل به CO و H2 مي شوند، اما سالهاست كه مسئولين وزارت نفت و پتروشيمي در پي آنند كه روشي ابداع كنند تا بتواند جايگزين آن شود (حدود 24 سال است). منو اكسيد كربن و هيدروژن دو عامل سوخت هستند كه براي توليد انرژي در پالايشگاه و كارخانه ها بسيار مورد استفاده هستند. مكانيسم ديگري نيز بنام OCM است، كه در آن گاز متان توسط اكسيژن هوا اكسيد مي شود و توليد گازهاي سبك اتيلن و اتان مي كنند، كه خوراك اوليه و اصلي پتروشيمي بندر امام جهت توليد لاستيك و پليمرهاي PVC است. كاتاليست هاي نوآور و جديد ما به سه شكل زير هستند. كه در آن از فلزات اكتيو Ni و كبالت استفاده شده و روي پايه هاي مخلوط اكسيدهاي ZrO2 و CeO2 نشانده شده است. 1) Ni/CeO2/ZrO2 nano 2)Co/Ceo2/ZrO2 nano 3)Ni/TEOS nano در سال 2004 ميلادي دانشمندان چيني نظير كاتاليست (1) را با دو نسبت مولي معين درست كرده اند، كه يكي از آن دو كاتاليست به علت توليد كك و دوده زياد غير قابل استفاده اعلام شد. ما با الگو گرفتن از نحوه تبديل پذيري و بررسي و مطالعه اين دسته از كاتاليست ها و با مقايسه با پايه هاي ارزان تر سيليكاژل، اقدام به سنتز كاتاليست هايي با همان ساختار ولي با انتخاب نسبت هاي مولي مناسب تر و اتخاذ روش توليد و تاثير دهي PH محلول و بررسي هاي زيادي روي طول مدت رفلاكس محلول مورد نظر در سنتز كاتاليست جهت نشاندن فلزات Co و Ni روي پايه هاي CeO2/ZrO2 موفق به ساخت كاتاليست هايي شديم كه از خودكارايي بسيار چشمگيري در تبديل گاز متان به CO و H2 نشان دادند و در تمام طول واكنش پايدار باقي مي مانند و منحني هاي درصد تبديل پذيري متان نسبت به زمان يا افزايش دماي واكنش همه سير صعودي را نشان دادند. نوآوري اين طرح، كه هم اكنون براي پتروشيمي دفتر مركزي ونك و با استفاده از تجهيزات و Setup مخصوص POM,OCM در مركز پژوهشگاه پليمر و پتروشيمي ايران واقع در كرج انجام مي شود. به خاطر مسائل زير است: 1- دستيابي به دانش جديد ساخت و سنتز كاتاليست هاي نانو داخل يا رفع مشكلات و پيچيدگي توليد آنها در آزمايشگاه و صنعت 2- با توليد داخلي اينگونه كاتاليست ها مي توان در آينده به فن آوري توليد متانول و هيدروكربورهاي سنگين تر (C36) بنام واكنش هاي فيشرتروپ دست يافت. 3- كسب تجربه و تبحر براي توليد كاتاليست هاي نانو براي صنعت، كه هم اكنون مدنظر تمام دنياست و از لحاظ قدرت سياسي و استراتژيك مطرح هستند. 4- توليد رقابت خوب با سيستم Steam reforming كه هم اكنون در پالايشگاههاي ايران وجود دارد و نياز شديدي به قدرت و انرژي جهت عمليات دارند. 5- توليد اشتغال و كار و راه اندازي پايلوت POM در صنعت پتروشيمي. 6- بدست آوردن دانش كافي و فنون ويژه براي ورود به بازار جهاني و ميادين نفت و گاز و پتروشيمي همانند فن آوري توليد انرژي هسته اي