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.

جهت توليد بخار در دما و فشارهاي بالا مولد بخار با مشخصات و قابليت هاي زير ساخته شد. دماي طراحي شده تا 500 درجه سانتيگراد است و دماي كاري تا 400 درجه مي باشد. دستگاه مجهز به سه حسگر حرارتي مي باشد كه دو عدد از اين حسگرها به منظور ثبت دماي سيال و ديگري به منظور ثبت دماي المنت حرارتي كاربرد دارد. دستگاه مولد بخار طراحي شده توانايي توليد بخار اشباع تا فشار 3000psi و مينيمم دبي در حدود 0/5cc/min را دارا مي باشد.

در اين طرح، نحوه طراحي و ساخت نمونه اي ميكروپمپ پيستوني بدون دريچه كه در آن از تحريك سيال مغناطيسي (فروفلوئيد) توسط ميدان مغناطيسي خارجي استفاده ميگردد، ارائه شده است. محرك مغناطيسي بكار گرفته شده، يك آهنرباي دائمي است كه حركت آن از طريق استپ موتور تأمين ميشود. يك توده سيال مغناطيسي به عنوان پيستون محرك جريان عمل مينمايد و با استفاده از تحريك ميدان مغناطيسي خارجي، حركتي رفت و برگشتي در كانالي با ابعاد ميكرومتر خواهد داشت كه موجبات پمپ كردن سيال اصلي را فراهم ميكند. همچنين دو المان نازل - ديفيوزر در ورودي و خروجي ميكروپمپ منجر به ايجاد اختلاف فشار و دبي خالص ميشود، در نتيجه درون ميكروكانال نياز به بخش مكانيكي متحرك نميباشد. نتيجه اين تحقيق، طراحي، ساخت، سرهم بندي و تست تجربي ميكروپمپ فروفلوئيديك ديفيوزري است كه قابليت استفاده براي پمپ نمودن سيالهاي مايع و يا گاز را دارا است. براي سيال عامل آب، براي نمونه نهايي اين ميكروپمپ در فركانس 3.33 هرتز حداكثر هد و دبي به ترتيب برابر 20 ميليمتر آب و 115 ميكروليتر در دقيقه بدست آمده است.

اين دستگاه به منظور هم زدن محتويات ظروفي كه امكان قرار دادن مستقيم هم زن به لحاظ شرايط خاص، وجود ندارد طراحي شده است. طراحي خاص آن اين امكان را فراهم مي نمايد كه محتويات ظروف را با درجه هاي مختلف تا 360 درجه هم زد. اين دستگاه همزن، متحرك بوده و جابجايي آن به راحتي انجام مي گيرد و باعث مي شود هر جا كه نياز باشد مورد استفاده قرار گيرد. وجود يك حسگر بر روي آن امكان تنظيم حركات رفت و برگشتي را براي مدت زمان هاي دلخواه فراهم مي نمايد.

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.

جهت جلوگيري از تشكيل هيدرات گاز در خطوط انتقال گاز آب زدايي، افزايش دما، كاهش فشار از روشهاي قديمي مي باشد ولي امروزه با تزريق بازدارنده ها اين كار صورت مي گيرد. بازدارنده ها به 3 دسته بازدارنده هاي ترموديناميكي، ضد كلوخه اي و سينتيكي تقسيم مي شود. با زدارنده هاي ترموديناميكي نمودار تعادل فازي را جابجا مي كنند و به اين طريق از ناحيه تشكيل هيدرات فاصله گرفته مي شود. بازدارنده هاي ضد كلوخه اي مانع از تجمع هسته هاي اوليه هيدرات مي گردد و بازدارنده هاي سينتيكي زمان تشكيل هيدرات را به تاخير مي اندازد. ملاك عملكرد بازدارنده هاي سينتيكي مدت زمان تاخير آنهاست. بازدارنده سينتيكي پلي اتيلن ايمين به خاطر داشتن گروههاي عاملي آميني و شاخه دار بودن پليمر به راحتي روي كريستالهاي اوليه هيدرات مي چسبد و مانع از انتقال گاز به درون حفرات مي شود. نتايج آزمايشات نشان مي دهد كه بازدارنده سينتيكي پلي اتيلن ايمين با درصد وزني 25/0 زمان القاي 42 روز را دارد كه تا بحال از بين پژوهشهاي صورت گرفته مدت زمان القاي هيچ بازدارنده اي بالاتر از 42 روز نيست.

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.