با توجه به اهداف بنيادين صنعت نفت مبني بر استفاده از روش¬هاي بهره¬برداري با كم¬ترين تخريب و آلودگي زيست¬محيطي و هم¬چنين هزينه عملياتي پايين، نياز به استفاده از تكنولوژي¬هاي جديد مانند امواج فراصوت و امواج مغناطيسي در اين صنعت بيش از پيش مورد توجه است. در حالت كلي استفاده از اين دستگاه مي¬تواند تاثير تابش امواج فراصوت و امواج مغناطيسي به سيال تزريقي (هم¬چون تزريق آب، سيال شيميايي (تزريق سورفكتانت)، تزريق پليمر، تزريق آب هوشند و آب كم شور ) را به صورت مجزا يا تركيبي، در راندمان توليد نفت از ميكرومدل (طبق محيط متخلخل سنگ مخزن) مورد بررسي و ارزيابي قرار دهد. براي شناخت مكانيزم¬هاي توليد نفت از محيط متخلخل در شرايط مختلف، تخمين راندمان توليد نفت از مخازن و حجم سيالات توليد شده از محيط متخلخل در سناريوهاي متفاوت توليد، از ميكرومدل¬هاي شيشه¬اي استفاده مي¬شود و با گرفتن تصاوير از فرآيندهاي ذكر شده و تحليل اين تصاوير از محيط متخلخل موارد مذكور ارزيابي و مقايسه مي¬شوند. در اين دستگاه با تابش امواج فراصوت و امواج مغناطيسي به سيال تزريقي به ميكرومدل امكان بررسي تاثير اين امواج به صورت مجزا يا تركيبي فراهم شده است و بسترسازي مناسبي براي استفاده از اين تكنولوژي¬ها در صنعت نفت فراهم مي¬شود.

امروزه يكي از اولويت‌هاي مهم صنعت نفت، ازدياد برداشت از مخازن نفتي است. تزريق سيالات به مخزن نفتي از طريق چاه حفاري شده (مانند تزريق آب، شيميايي (تزريق سورفكتانت)، تزريق پليمر، تزريق آب هوشند، آب كم شور و ...) از جمله روش¬هاي ازدياد برداشت نفت از مخزن است. دماي سيال تزريقي به مخزن نفتي، از عوامل موثر در راندمان توليد نفت است. براي شناخت مكانيزم¬هاي توليد نفت در محيط متخلخل و تخمين راندمان توليد نفت از محيط متخلخل در سناريوهاي متفاوت توليد، از ميكرومدل¬هاي شيشه¬اي استفاده مي¬شود و با گرفتن تصاوير از فرآيندهاي ذكر شده و تحليل اين تصاوير، موارد مذكور ارزيابي و مقايسه مي¬شوند. در اكثر آزمايشگاه¬هاي مهندسي نفت، دستگاه ميكرومدل موجود است ولي امكان تزريق سيال به ميكرومدل در دماهاي متفاوت و امكان تنظيم دماي سيال درون ميكرومدل (تفاوت در دماي سيال تزريقي و سيال درون ميكرومدل) فراهم نيست؛ كه باعث محدوديت¬هايي در استفاده از اين دستگاه شده است. بنابراين براي حل اين مشكل دستگاهي طراحي شده است كه امكان تغيير گراديان دماي سيال تزريقي به ميكرومدل و تنظيم دماي سيال درون ميكرومدل را فراهم مي¬كند. با استفاده از اين دستگاه مي¬توان سيال تزريقي به ميكرومدل را در بازه دمايي گسترده¬تري به ميكرومدل تزريق كرد در حالي كه خود ميكرومدل و سيال درون آن نيز در دماهاي مورد نظر (مانند دماي مخزن) توسط كاربر قابل تنظيم است. اين دستگاه امكان بررسي تاثير عامل دما در عمليات تزريق سيالات به ميكرومدل¬هاي محيط متخلخل را فراهم مي¬كند و با انتخاب بهينه¬ترين روش براي ازدياد برداشت، مناسب-ترين سناريو را براي مخزن شبيه¬سازي شده (با ميكرومدل) تعيين مي¬كند.

سيستم : استخراج نفت بوسيله تزريق آب در يك چاه به صورت جابه جايي امتزاج ناپذير نفت و آب عمل مي كند. اين روش در مخازني كه فشار مخزن كم بوده و يا فشار در طي توليد متوالي كاسته شده است مورد استفاده قرار مي گردد. معمولا در ابتداي بهره برداري از مخازن نفتي به علت فشار بالاي مخزن و رانش گرهاي طبيعي خود مخزن شامل: 1- رانش طبيعي آب مخزن 2- رانش كلاهك گازي و........ نفت به واسطه انرژي طبيعي مخزن به صورت طبيعي به سطح منتقل مي شود. بعد از توليد متوالي از مخزن با افت فشار مخزن، نفت ديگر قادر به انتقال به سر چاه نمي باشد. در اين مواقع از روش هاي تزريق آب و گاز ، روشهاي حراراتي –شيميايي – ميكروبي يا فرازآوري با گاز و استفاده از پمپ درون چاهي استفاده مي شود. موارد ذكر شده فوق در برخي شرايط مخزن و محدوده زماني خاص قابل استفاده و بهره برداري نمي باشند. سيستم پمپ هيدروليكي نفت به وسيله آب در يك چاه از انرژي پتانسيل آب نسبت به اعماق با بازدهي مناسب سبب جابه جايي نفت به سطح و ثابت نگه داشتن فشار مخزن مي گردد. اين سيستم قابليت اجرا بر روي چاه هاي نفت خشكي و دريايي را دارا مي باشد.

با توليد نفت بتدريج از فشار مخازن كاسته ميشود. وناگزير از روش هاي ثانويه توليد استفاده ميشود. روشهاي ثانويه موجود در بعضي شرايط مخزني با مشكلاتي مواجه است. لذا بر اين اساس اين روش براي اولين بار در ستون چاه نفت استفاده ميشود،كه با انتقال حرارت موجب انبساط حجمي تركيبات نفتي و ايجاد و افزايش حجم حبابهاي گاز آزاد شده ميگردد. كه با كاهش چگالي ميانگين ستون هيدروكربني بوسيله حرارت و توليد حبابهاي بيشتر و بزرگتر باعث كارآمد شدن دوباره فشار مخزن نفت در جهت توليد از چاه ميگردد.

اين سيستم جهت جابه جايي مايعات اعم از نفت مخزن زير زميني ، چاه هاي آب زير زميني و انواع مايعات در تاسيسات صنعتي از كمپرسور جهت جابه جايي مايعات استفاده مي شود و داراي قطعات بسيار كم درون چاهي مي باشد. بيشتر قطعات حساس سر چاه و در سطح زمين نصب مي گردد. معمولا جهت جابه جايي مايعات از پمپ استفاده مي شود كه به دليل پديده هاي كويتاسيون و جريان هاي گردابي در پروانه پمپ ها بازدهي كاهش مي يابد .ولي درهيچ مورد براي جابجايي مايعات به صورت پيوسته از كمپرسور استفاده نگرديده و در سيستم هاي فراز آوري با گاز،گاز را به صورت محلول در نفت استفاده مي كنند كه پديده هاي كانالي شدن و بازدهي نامطلوب در اواخر بهره برداري از اين روش به وجود مي آيد. اين سيستم براي جابجايي مايعات به وسيله پيستون گاز بر روي سطح مايع عمل ميكند و موجب جا به جايي مايعات مي گردد.

اين دستگاه جزء تجهيزات پژوهشي و آزمايشگاهي ازدياد برداشت از مخازن نفت مي باشد. به منظور بررسي فرايند آشام خود به خودي، انتقال سيالات بين شبكه شكاف و ماتريكس و همچنين جريان سيالات به دليل نيرو هاي مويينه در شرايط دما و فشار مخزن، ساخت دستگاهي كه بتواند اين فرايند را كه در مقالات علمي به عنوان مهم ترين مكانيسم توليد از مخازن شكافدار شناخته مي شود، شبيه سازي كند، ضروري به نظر مي رسد. بنابراين با توجه به اينكه جنس بدنه اين دستگاه از استيل ضد زنگ (stainless steel) L316 ساخته شده است و طراحي آن به گونه اي است كه مي تواند تا فشار psi 3000 و دماي 100 درجه سانتيگراد را تحمل كند، مي توان آزمايشات آشام خود به خودي را در شرايط طبيعي مخزن و با انواع سيالات تزريقي با دقت بالا شبيه سازي كرد. همچنين بوسيله اين دستگاه مي توان تاثير انحلال گاز ها در سيال تزريقي و سيال درجاي سنگ مخزن، كه نيازمند فشار هاي بالا مي باشد، بر فرايند آشام خود به خودي بررسي كرد.

دستگاه آشام همسو و غير همسو جهت فراهم كردن شرايط براي فرآيند آشام كه بتوان مكانيزم هاي آشام همسو و غير همسو را به تفكيك بررسي كرد طراحي و ساخته شده است.با محدود كردن آشام به يك سطح مغزه و در تماس بودن سطح ديگر با سيالي كه مغزه با آن اشباع شده است،شرايط اندازه گيري فاز غيرترشونده توليدي به تفكيك توسط جريان هاي همسو و غير همسو فراهم آمده است.قبلا" هم توليد توسط فرآيند آشام بررسي مي شده و در آشام هاي معمولي نفت هاي توليدي در مكانيزم هاي هم سو و غيرهمسو هردو باهم توليد مي شدند. اما با اين اختراع جريان هاي همسو و غير همسو را به علت اينكه شرايط به گونه اي مهيا شده است كه يك سطح مغزه با نفت در تماس است ، مي توان به تفكيك بررسي نمود و مي توان دريافت كدام يك از مكانيزم هاي آشام همسو و غير همسو در توليد نفت قويتر عمل مي كنند.

دستگاه حاضر با نام \\"دستگاه اندازه گيري كشش بين سطحي آب و نفت و زاويه تماس بين سطح و سيالات در شرايط آزمايشگاهي\\" اندازه گيري كشش مرزي بين آب و نفت و همچنين اندازه‌گيري زاويه تماس قطره مايع روي سطح جامد را انجام مي دهد. بررسي كشش سطحي آب و نفت و زاويه تماس بين سطح و سيالات مخزن در بررسي كشش سطحي آب و نفت در صنايع نفت به خصوص در روش هاي ازدياد برداشت و تشكيل امولسيون هاي نفت و آب به منظور انتقال نفت خام حائز اهميت مي باشد. اگر خواص دو سيال به هم نزديك شود كشش بين سطحي دو سيال كاهش مي يابد و در نهايت به صفر مي رسد كه اين نشان مي دهد دو سيال به حالت امتزاج پذيري رسيده اند و يك سيال تك فازي را تشكيل مي دهند. بنابراين كشش بين سطحي يك پارامتر مفيد براي تعيين نقطه تعادلي دو فاز سيال مي باشد. پراكندگي سيالات در محيط متخلخل به طور مستقيم تحت تاثير خاصيت ترشوندگي سنگ مي باشد، لذا جهت توليد بهينه از هر مخزني و كنترل عملكرد مخزن، دانستن اين خاصيت ضروري مي باشد. به طور حتم عبور پذيري هاي نسبي به شدت تحت تأثير ترشوندگي مخزن هستند. لذا تعيين ترشوندگي براي مطالعه مخزن و بخصوص براي تعيين روش محاسبه و اندازه گيري عبور پذيري هاي نسبي مهم ميباشد. مبناي كار دستگاه در اندازه‌گيري كشش بين سطحي روش قطره آويزان است كه در آن پارامترهاي ذكر شده با استفاده از پارامترهاي هندسي و ابعاد قطره شكل گرفته از سيال فاز پراكنده درون سيال فاز پيوسته دست مي‌آيد. همچنين اساس كار در اندازه‌گيري زاويه تماس ديناميكي روش قطره چسبيده مي‌باشد كه به ابعاد قطره تشكيل شده روي سطح جامد در حضور سيال ديگر وابسته است. براي انجام تست اندازه گيري كشش بين سطحي و زاويه تماس دستگاه به گونه اي ساخته شده كه بتوان ضمن كنترل همه مراحل انجام آزمايش، مسير عبور سيالات، تنظيم دوربين، دبي خروجي سيال را كنترل كرد. دستگاه اين قابليت را دارد كه با تغييرات جزيي در دستگاه هركدام از آزمايش هاي كشش بين سطحي و زاويه تماس را انجام داد. با تغيير نور صفحه نوري و دوربين تعبيه شده دستگاه، قادر خواهيم بود شفاف ترين تا كدرترين سيالات را هم مشاهده نمود. همچنين سيستم تزريق اين دستگاه به صورت بهينه از هدر رفتن سيال قطره جلوگيري كرده و حداقل سيال جهت انجام آزمايشگاه ها مورد استفاده قرار مي گيرد. اپراتور قادر است كه همه مراحل انجام آزمايش را مشاهده نموده و تغييرات لازم را جهت انجام آزمايش ها اعمال نمايد. داده ها در اين آزمايش ها ابتدا به صورت تصاوير با كيفيت در كامپيوتر ثبت شده و سپس با نرم افزار آناليز قطره آناليز مي شوند.

زمينه فني اختراع : اين اختراع در صنايعي از قبيل نفت و گاز كاربرد بسيار فراواني دارد. امروزه جهت برداشت حداكثري از مخازن هيدروكربوري نياز به تكنولوژي هاي جديد و بسيار كار آمد وجود دارد. استفاده از امواج فراصوت يكي از اين تكنولوژي ها است كه تاثيرات ان كاملا مورد مطالعه قرار نگرفته است. كاربرد اين اختراع ميتواند تاثيرات امواج فراصوت بر حركت سيال در محيط هاي متخلخل را ارزيابي نمايد. ميكرومدل شيشه اي يك محيط متخلخل شفاف است كه براي بررسي و مطالعه رفتار حركت سيال و همچنين مكانيزم هاي جابجايي فازها در مقياس حفره استفاده ميشود. از مزاياي اين دستگاه مي توان به مواردي از قبيل امكان مطالعه مشاهده اي، امكان ايجاد و استفاده از محيط هاي متخلخل متفاوت و شبه واقعي در مقياس حفره نام برد. مشكل فني و بيان اهداف اختراع : كاربرد امواج فراصوت جهت بررسي حركت سيال در محيط متخلخل با استفاده از ميكرومدل شيشه اي با مشكلاتي رو به رو مي باشد. مي توان با استفاده از دستگاه التراسونيك و با ايجاد و انتشار امواج فراصوت در محيط آبي و انتقال آن به ميكرومدل شيشه اي به بررسي تاثير اين نوع امواج بر روي حركت سيال در محيط متخلخل پرداخت. در كار تحقيقاتي مشترك بين مركز ازديادبرداشت از مخازن نفتي دانشگاه شيراز و بخش مهندسي شيمي، دانشكده فني و مهندسي دانشگاه شهيد باهنر كرمان، مشكلات پيش روي اين مطالعه شناسايي و با طرح پيش رو موانع رفع گرديد. در ادامه برخي مشكلات موجود را بيان كرده و به بيان نحوه رفع آن مشكلات پرداخته مي شود. زماني كه دستگاه التراسونيك بصورت پيوسته كار ميكند به دليل ايجاد امواج مكانيكي و انتشار انرژي آن به درون محيط آبي با ايجاد گرما رو به رو است كه براي رفع اين مشكل از پمپ گردش آب بنحوي استفاده شده است كه سطح سيال همواره ثابت بماند و با گردش مداوم آن از افزايش دماي آن جلوگيري شود. يك شير در مسير ورودي و يك شير در مسير خروجي سيال خنك كننده قرار گرفت كه به وسيله آن حجم سيال موجود در جعبه را بتوان كنترل نمود و مقدار آن در مدت زمان آزمايشات ثابت باشد. جهت داشتن نور پس زمينه براي تصوير برداري با كيفيت از جعبه شفاف كه از جنس پلكسي گلاس(plexiglas) است، استفاده شده است. طراحي جعبه به نحوي انجام شده تا كمترين ميزان افت فشار در سيستم انتقال خوراك انجام شود. و همچنين طراحي محفظه (جعبه) محتوي آب به نحوي صورت گرفته تا بتوان با كمترين حجم آب در جعبه ارتفاع لازم براي پوشش كامل ميكرومدل فراهم آيد. بدينوسيله امواج ساتع شده از سونوترود بعد از عبور از آب به ميكرومدل برخورد نمايد. دليل اصلي تدوين طراحي و ساخت اين ميكرو مدل كاهش يا حذف مشكلات سيستم هاي پيشنهادي پيشين بوده است.

از اين اختراع ميتوان در صنعت نفت و گاز استفاده نمود. امروزه در صنايع نفت و گاز جهت برداشت حداكثري از مخازن زيرزميني با استفاده از روشهاي متفاوت، تكنولوژي اي نوين را براي تحقق هدف افزايش توليد از مخازن به كار ميگيرند. يكي از مهمترين فاكتورهايي كه باعث تشكيل رسوب در ديواره ي لوله ها ميشود وجود پتانسيل الكتريكي بين اجزا يا توده هاي آسفالتين با جداره ي رساناي لوله انتقال است كه باعث ميشود ذرات آسفالتين در طي گذر از لوله ناپايدار شده و رسوب گذاري نمايند. يكي از مشكلات بسيار مهم در صنعت نفت و گاز، ته نشيني مواد آلي سنگين مثل آسفالتين از فاز نفت در مخازن نفتي، تجهيزات بهره برداري و لوله هاي انتقال نفت است. يكي از پارامترهاي عملياتي مهم در فرآيند تشكيل رسوبات آسفالتين تغييرات دما ميباشد. در اين دستگاه دماي سيال عبوري از درون لوله با استفاده از آون كنترل ميشود. اين دستگاه به گونه اي طراحي شده است كه بتوان به تحليل تاثير پارامترهاي عملياتي بر رسوب گذاري آسفالتين درون لوله پرداخت و همچنين با استفاده از راهكارهايي مثل افزودن نانوذره به نفت، به كاهش رسوب گذاري آسفالتين درون لوله كمك كرد.