1-2-3-اثرات زیست محیطی پسماندهای حفاری………………………………………………………………………………………………………….. 19
1-2-3-1-تاثیر پساب های ناشی از حفاری بر روی خاک…………………………………………………………………………………………………………. 19
1-2-3-2-تاثیر پساب های ناشی از حفاری در دریا………………………………………………………………………………………………………………….. 20
1-3-تصفیه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 21
1-3-1-بحث کلی و تعریف تصفیه:………………………………………………………………………………………………………………………………….21
1-3-2-تصفیه ی آب :…………………………………………………………………………………………………………………………………………………21
1-3-2-1-دو منظور اساسی از تصفیه آب……………………………………………………………………………………………………………………………………22
1-3-2-2-دلایل اهمیت امر تصفیه ی آب ها……………………………………………………………………………………………………………………………….. 22
1-3-3-تصفیه پساب خروجی ناشی از عملیات حفاری :……………………………………………………………………………………………………23
1-3-3-1- سیستم کنترل جامدات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 24
1-3-3-2- سیستم Zero Discharge………………………………………………………………………………………………………………………………………25
1-3-3-3- سیستم تصفیه و بازیافت آب……………………………………………………………………………………………………………………………………….25
1-3-4- به کارگیری سیستم انعقاد یا لخته سازی (flocculation ) برای تصفیه ی آب………………………………………..26
1-3-4-1- مکانیسم انعقاد……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………27
1-3-4-2- انواع منعقد کننده ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………………27
1-3-4-3- عوامل موثر در انعقاد :…………………………………………………………………………………………………………………………………………………29
1-3-4-4- بهینه سازی فرایند انعقاد و لخته سازی………………………………………………………………………………………………………………………….30
1-4- پلیمر………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..31
1-4-1- آشنایی با پلیمر ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………..31
1-4-2- کاربردهای پلیمرها در صنعت حفاری………………………………………………………………………………………………………………….33
1-4-2-1- کاربرد پلیمرهایی مثل پلی آکریل آمید در سیالات حفاری :………………………………………………………………………………………………33
1-4-2-2- تولید سیال پلیمری برای جایگزینی سیال روغنی در صنعت حفاری………………………………………………………………………………….33
1-4-2-3- شیرین سازی گازها با غشاهای پلیمری…………………………………………………………………………………………………………………………34
1-4-2-4- دیگر کاربردهای پلیمرها در صنعت حفاری و پالایش نفت………………………………………………………………………………………………34
1-4-3- کارایی پلیمرها در تصفیه و انعقاد سازی………………………………………………………………………………………………………………………….35
1-4-3-1- کاربرد پلی الکترولیت ها……………………………………………………………………………………………………………………………………………..35
1-4-3-2- مکانیسم انعقاد توسط این دسته از پلیمرها…………………………………………………………………………………………………………………….36
1-4-3-3- انتخاب نوع و مقدار پلی الکترولیت مناسب…………………………………………………………………………………………………………………..36
1-5- فناوری نانو……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….37
1-5-1- نگاهی کلی بر علم نانو و نانو تکنولوژی……………………………………………………………………………………………………………….37
1-5-1-1- تاریخچه فناوری نانو……………………………………………………………………………………………………………………………………..37
1-5-1-2- تعریف نانو تکنولوژی و تشریح مفهوم کلی آن……………………………………………………………………………………………………………… 38
1-5-1-3- اصول بنیادی در نانو……………………………………………………………………………………………………………………………………………………39
1-5-2- کاریرد فناوری نانو در زمینه حفاری چاه های نفت……………………………………………………………………………………………………………40
فصل دوم………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
2-1- مروری بر کارهای گذشته:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42
فصل سوم……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..58
3-1- مواد و روشها: …………………………………………………………………………………………………………………………………………………….58
3-1-1- روش سنتز اکسید روی در ابعاد نانو:……………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
3-1-2- سنتز پلی سولفات فریک:…………………………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
3-1-2-1- بررسی ساختاری و ریختشناسی(مورفولوژی):…………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
3-1-2-2- طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه:………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
3-1-2-3- روش پراش پرتو ایکس:…………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
3-1-2-4- میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM):……………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
3-1-3- بررسی قدرت اسیدی(pH) در طی فرآیند کهنگی و آزمون پایداری:……………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
3-1-4- پتانسیل زتا:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
3-1-5- آزمایشهای مرتبط:…………………………………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
3-1-6- روشهای تحلیلی:………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
فصل چهار…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.

4-1- نتایج و بحث:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-1- ساختار و ریختشناسی(مورفولوژی):…………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
4-1-1-1- تحلیل طیف FTIR:……………………………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
4-1-1-2- الگوهای XRD و تحلیل TEM:…………………………………………………………………………………………………………………..Error! Bookmark not defined.
4-1-2- خواص ZnOPFS:…………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

4-1-2-1- پایداری ZnOPS:………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-2-2- تغییر قدرت اسیدی طی دورهی کهنگی ZnOPFS :…………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-2-3- تاثیر pH و نسبت مولی آهن/ روی(Zn/Fe) بر پتانسیل زتا:……………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
4-1-3- عملکرد ZnOPFS در فرآیند انعقاد:…………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-3-1- حذف کدورت :……………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-3-2-میزان ته نشینی:………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
4-1-3-3- حذف SS و COD :…………………………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
فصل پنج……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………Error! Bookmark not defined.
5-1- نتیجه گیری:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….Error! Bookmark not defined.
فهرست منابع…………………………………………………………………………………………………………………….84
فهرست جداول
عنوان جدول صفحه جدول 3-1. مشخصات اصلی مربوط به تولید آزمایشگاهی پلی سولفات فریک……………………………………………………………. 60جدول 4-1. پایداری گروه های مختلف ZnOPFS و PFA………………………………………………………………………………………. 69
فهرست شکل ها
عنوان شکل شکلشکل 3-1. تصویر SEM از نانوذرات اکسیدروی در مقیاس 5 میکرومتر………………………………………………………………………. 59شکل 3-2. تصویر SEM از نانوذرات اکسیدروی در مقیاس 500 نانومتر………………………………………………………………………. 59شکل 4-1. طیف FTIR نمونه ZnOPFS(N=20) در مقادیر pH اولیه متفاوتpH 3.0) (pH 2.0 ,…………………………………. 65شکل 4-2. طیف XRD از نمونه ZnOPFS (n=2.0 و pHاولیه =2.0)…………………………………………………………………………. 67 شکل 4-3. عکس TEM در ابعاد میکرو از ZnOPFS………………………………………………………………………………………………… 68شکل 4-4. تغییرات Ph با گذشت زمان الف) ZnOPFS با مقدار n متفاوت ب)ZnOPFS در Ph اولیه ی متفاوت………… 71شکل 4-5. الف) تاثیر pH بر پتانسیل زتای نمونه ی ZnOPFS ( ب).تاثیر n بر روی پتانسیل زتای تعلیق دیاتومیت و پساب روغنی بعد از اضافه کردن ZnOPFS……………………………………………………………………………………………………………………………74شکل 4-6. تاثیر pH اولیه ی نمونه ی ZnOPFS بر روی باقی مانده کدورت پساب روغنی……………………………………………….75شکل 4-7. تاثیر مقدار منعقد کننده بر باقی مانده ی کدورت پساب های روغنی در pH های متفاوت : الف ) pH=4.5 ; ب) pH=7.0 ; پ) pH=9.5……………………………………………………………………………………………………………………………………………..78شکل 4-8. . مقایسه ی میزان ته نشینی بین ZnOPFS و پلی آکریل آمید و پلی سولفات سیلیکات روی…………………………….. 80شکل 4-9. تاثیر مقدار منعقد کننده ی مصرفی بر حذف ذرات معلق جامد………………………………………………………………………. 81شکل 4-10. تاثیر مقدار منعقد کننده ی مصرفی بر حذف COD……………………………………………………………………………………….82
فهرست علائم اختصاری
علامت
معادل انگلیسیمعادل فارسیζ-potentialZeta potentialپتانسیل زتاAMWDApparent molecular weight distributionتوزیع وزن مولکولی ظاهریAOMAmorphous organic matterماده آلی بی شکلCFMcoagulation/flocculation-microfiltrationمنعقدسازی/لخته سازی-میکروفیلتراسیونCFSMcoagulation/flocculation-sedimentation-microfiltrationمنعقد سازی/لخته سازی-رسوب گزاری –میکرو فیلتراسیونCODChemical oxygen demandاکسیژن خواهی شیمیاییDMBRdynamic membrane bioreactorروش بیوراکتور غشایی فعالDOCDissolved organic carbonکربن آلی محلولDYDisperse Yellowزرد پراکندهFIFlocculation Indexشاخص لختهسازیFT-IRFourier transform infrared spectroscopyتبدیل فوریه طیف سنجی مادون قرمزHARhydrolysis acidification reactorراکتور اسیدیفیکاسیون آبکافتیHRThydraulic retention timeزمان ماند هیدرولیکیIPFInorganic polymer coagulantمنعقدکننده ی پلیمری معدنیLAan organic polymer flocculantیک پلیمر آلی لختهسازLC50lethal concentration 50غلظتی که باعث مرگ 50 درصد از جمعیت یک گونه می شودPFAPoly feeic acidپلی فریک اسیدPFCPoly ferric chlorideپلی فریک کلریدPFSPoly Ferric Sulfateپلی فریک سولفاتPHPApartially-hydrolyzed polyacrylamideپلی اکریل آمید نیمه هیدرولیز شده PWPFproduced water from polymer floodingآب تولید شده از جاری شدن سیل پلیمرRBReactive Blueآبی واکنش پذیرSEMscanning electron microscopeمیکروسکوپ الکترونی روبشیTEMTransmission electron microscopyمیکروسکوپ الکترونی انتقالیXPSX-ray photoelectron spectroscopyطیف سنجی فوتوالکترون اشعه X VEMVideo electron microscopyویدئو الکترون میکروسکوپیXRDX-ray diffractionپراش اشعه XZnOPFSZinc oxide Poly Ferric Sulfate
نانوذرات اکسید روی پیوند داده شده به پلی فریک سولفات
چکیده:
در مقالهی حاضر به بررسی و مطالهی نوع جدیدی از مواد منعقدکننده پرداخته شده است و عملکرد فرآیند انعقاد با استفاده از این نوع منعقدکننده مورد ارزیابی قرار گرفت. این نوع جدید، ترکیبی از نانوذرات اکسید روی و پلی فریک سولفات(ZnOPFS) است. ساختار نانوذرات اکسید روی به وسیلهی روشهای1FTIR، 2XRD و TEM3 تعیین شد و بر این اساس، مشخص گردید که ZnOPFS، ترکیب پیچیده و مختلطی است که عمدتا از نانوذرات اکسید روی و سولفات فریک تشکیل شده است. اثرات نسبت مولی روی/آهن(Zn/Fe) و (زمان) کهنگی4 بر pH و پتانسیل زتا5 نیز با استفاده از روشی معین مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدستآمده نشان داد که در فرآیند بسپارش همزمان6، یون روی میتواند مانع از شکلگیری انعقاد پلی فریک اسید7 و متعاقبا بهبود ثبات ZnOPFS شود. به علاوه، نتایج حاصله نشان داد که ZnOPFS به دلیل داشتن یون روی اضافی، میتواند توان خنثیسازی بارالکتریکی8 را در فرآیند تعلیق دیاتومیت9 و فاضلابهای آلوده به مواد روغنی افرایش دهد. علاوه بر این، ZnOPFS از نظر انعقادی کارایی بهتری نسبت به پلیمرهای انعقادی متداول یعنی، پلی آکریل اسید10 و پلی روی سیلیکات سولفات11 در فاضلابهای آلوده به مواد روغنی دارد.
فصل اول
مقدمه:
نگرانیها در مورد مسائلی از قبیل کمبود منابع، افزایش آگاهیهای زیستمحیطی و تبدیل شدن دغدغه مسائل زیستمحیطی به یک موضوع همگانی، موجب شده است تا بسیاری از شرکتها و تولیدکنندگان فردی به بررسی کارایی و انطباق زیستمحیطی فرآیندهای صنعتی خود بپردازند. تولید زباله به عنوان یکی از ناقلین مهم آلودگی، مرکز توجه بسیاری از مطالعات و طرحها بوده است. در خصوص پسماندهای مایع از قبیل آبهای آلوده به مواد روغنی، مشکل مضاعف، اتلاف منبعی حیاتی همچون آب و تخلیهی آلایندههای مضر به محیط زیست است که منجر به بهکار گیری روشهای مختلف کمینهسازی12 آبهای آلوده شده است که عبارتند از:
کاهش منابع13:
در واقع، یکیاز راهبردهای کاهش آبهای آلوده با بیشترین تاثیر مستقیم زیستمحیطی، کاهش منابع است، که منظور از این، کاهش میزان آب مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی و بنابراین، کاهش میزان آب تخلیه شده به عنوان پسماند است. این فرآیند عمدتا شامل شناسایی فرایندهایی از قبیل شستوشو، خنکسازی و انحلال ترکیبات شیمیایی است که در آنها آب، عنصر اصلی است و نیز تعیین حداقل میزان آب لازم جهت تکمیل فرآیندهای مذکور است. کاهش جریان پسماندها، در پسماندهای مایع بالقوه مضری همچون آبهای آلوده به مواد روغنی که به دفع14 و تصفیه15ی خاص نیاز دارند، نیز سبب کاهش فضای دفع و یا انرژی تصفیهی مورد نیاز جهت بیخطر سازی پسماندها میگردد. تمیز کردن سطوح با پارچه خشک حتی در کارهای روزمرهای همچون روغنکاری قطعات فلزی، موجب کاهش میزان آب و پسماندهای آلوده به مواد روغنی شده و باعث افزایش طول عمر بسیاری از روانکنندههای روغنی میشود.
بازیافت و استفاده مجدد16:
راهبرد دوم جهت کاهش آبهای آلوده، بازیافت و استفاده مجدد از پسماندهای مایع مضر است که به فرآیندهای صنعتی این امکان را میدهد تا میزان آب سالم و پاکیزه مورد استفاده را به حداقل رسانده و به دنبال آن میزان آب آلودهی حاصله را کاهش دهند. برای مثال، لازم نیست که آب مورد نیاز جهت خنکسازی قطعات ماشین کاملا پاکیزه باشد تا کارکرد بهتر و موثرتری داشته باشد. بنابراین، استفاده از آب نسبتا آلوده جهت اهداف مختلف موجب کاهش کلی مصرف آب و تولید پسماند میشود و حتی در فرآیندهایی با مقیاس کوچکتر، برای تمیزکردن سطوح متعدد، استفاده از یک سطل آب به جای بازگذاشتن آب(آب جاری)، مصرف آب و حجم آب آلوده به مواد روغنی ایجادشده را به طور قابل توجهی کاهش میدهد.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب(به صورت کاملا تصادفی و به صورت نمونه) با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود-این مطالب صرفا برای دمو می باشد

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

تصفیه17:
کانال اصلی هدایت آلایندهها(روش تصفیه End-of-pipe)18 یکی دیگر از راهبردهای مهم کاهش پسماندهای سیال صنعتی مانند آبهای آلوده به مواد روغنی است. با توجه به نوع روغنهای محلول در آب میتوان از فرآیندهای پالایشی19 و شیمیایی مختلفی به منظور پاککردن همه یا بیشتر روغنهای معلق در پسماندها استفاده کرد و در همن راستا میتوان جریان آب پاکیزهای که برای محیطزیست خطر کمتری دارد و برای دیگر فرآیندها نیز قابل استفاده مجدد است را ایجاد نمود. حتی در مکانهای خانگی، عبور آب آلوده از فیلتر شنی20 و یا حتی سطل شنی حفرهدار حاوی مقداری شنوماسه میتواند به طور قابل توجهی آب را پاکیزه کرده و آب آلوده را به یک منبع پاکیزه و قابل استفاده تبدیل کند.
اولویتبندی و هم افزایی:
هیچیک از سه مورد مذکور به تنهایی کارساز نیستد و با ترکیب هر سه روش، میتوان به موثرترین راهبرد کاهش آبهای آلوده دست یافت. گام اول، محدود کردن منابع مورد استفاده، تعیین دقیق میزان آب مورد نیاز و شناسایی هر نوع فرآیند مصرفی است. شناسایی نوع آبهای آلوده در حال ایجاد و اینکه آیا میتوان مجددا از آنها استفاده کرد یا خیر کمک شایانی به کاهش میزان آبهای آلوده میکند. و در نهایت، طراحی رویکردی عملیاتی، موجب به حداقل رساندن تاثیرات زیست محیطی خواهد شد.
در واقع، فاضلابهای آلوده به مواد روغنی، ترکیبی از آب و مقداری روغن سطحی، لجن نفتی و مواد تهنشین شده اند که اغلب نیز حاوی مقدار قابل توجهی سنگریزه و ذرات جامد همراه با نفت هستند که میبایست به کمک تاسیسات فرآوری نفتی کنترل و مهار شوند.
پلی آکریل آمید با نام آیوپاک poly (2-propenamide)  یا  poly (1-carbamoylethylene) پلیمری است که از زیرواحدهای آکریل آمیدی ساخته شده است(-CH2CHCONH2-). این نوع پلیمر را میتوان طوری سنتز کرد که دارای ساختار خطی- زنجیرهای ساده و یا اتصال عرضی باشد و این کار معمولا با استفاده از (N,N’-methylenebis acryl amide) صورت میگیرد. پلی آکریل آمید سمی نیست. و در صورتی که دارای اتصال عرضی باشد، امکان حضور مونومر در ساختار آن بسیار کاهش می یابد. از آنجایی که این پلیمر قدرت جذب آب بالایی دارد، در زمان هیتدارته شدن به صورت ژلی نرم ظاهر میشود که در تولید الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید21 و ساخت لنزهای تماسی کاربرد دارد. در صورتی که دارای ساختار خطی- زنجیرهای باشد، میتوان از آن به عنوان عامل غلیظکننده22 و معلقکننده23 نیز استفاده نمود و اخیرا نیز به عنوان پرکننده زیرپوستی24 در جراحیهای زیبایی چهره مورد استفاده قرار گرفته است. پلی آکریل آمید،یک پلیمری خطی است که شامل واحد های مونومری با گروه های عاملی آمیدی است و روی سطح ذرات جذب میشوند. این ذرات در ظول زنجیره ی پلیمری، پل هایی جهت نزدیکتر شدن به هم تشکیل میدهند. این فرایند، لخته سازی25 نامیده میشود و به طور گسترده ای در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار میگیرد. پلی آکریل آمید توانایی اتصال ذرات معلق در محلول را از طریق فرآیند جذب سطحی دارند. پلیمرها اغلب دارای بارهای الکترواستاتیک26 میباشند، که این در فرآیند لخته سازی به ذرات معلق اجازه میدهد که بارهای سطحی خود را خنثی نموده و به هم بچسبند. زمانی که پلی آکریل آمید آبی محلول به فاضلاب اضافه میشود، گروههای آمیدی فعال روی زنجیره ی پلیمری، به سطح ذرات معلق در فاضلاب چسبیده و با پلهای اتصالی که از این طریق بین آنها به وجود میآید، با ساختار تازه شکل گرفته خود، شروع به دفع از آب میکنند. اکنون وقتی که ذرهای کوچک، به لختهای بزرگتر تبدیل میشود میتواند میزان تهنشینی مواد در فرآیند شفافسازی، میزان سیالیت در سیستم DFA و پاکیزه کردن آب در تجهیزات غلیظکنندهی لجن را بهبود بخشد. پلی آکریل آمید به طور گسترده در تصفیه فاضلاب خانگی،به صورت خمیر در آوردن پسماند معدنکاری و کاغذ سازی، و درمان پساب پتروشیمی، مواد شیمیایی، صنایع نساجی، ماسههای نفتی و صنایع معدنی استفاده میشود. علاوه بر این، پلی سولفات سیلیکات روی، نوع جدیدی از لختهسازهای معدنی27 است که از طریق فرآیند بسپارش همزمان (کوپلیمریزاسیون) تولید شده و متشکل از سیلیکات، سولفات و روی است.مقایسه ی رفتارهای لخته سازی مربوط به پلی آلومینیوم کلراید، پلی سولفات فریک، پلی سیلیکات فریک و پلی سیلیسیم بور فریک زینک سولفات مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مقالات مختلف مربوط به بررسی تاثیر درجه حرارت، قدرت اسیدی28، زمان نگهداری و مقدار مصرفی(دوز) بر فرآیند لختهسازی مطالعه شد و نتایج نشان داد که ترکیب نانوذرات اکسید روی و پلی سولفات فریک(ZnOFS)، بهترین عملکرد لختهای را دارند.
1-1- نفت و حفاری
1-1-1- مروری بر تاریخچه ی استخراج نفت در ایران و جهان
 نفت در ایران از هزاران سال پیش به واسطه نشت طبیعی آن در مناطق جنوبی شناخته شده بود. در دایره المعارف بزرگ لاروس آمده است ” نخستین چاه نفت به فرمان داریوش شاهنشاه هخامنشی در استان شوش حفاری شده است. کاوش های باستان شناسی نشان داده است که مردمان کشور ایران حدودا پنج هزار سال قبل از قیر برای تهیه ملاط و اندود کردن کشتی ها و همچنین از نفت برای ایجاد روشنایی و درمان بعضی از امراض استفاده می کرده اند. هردوت تاریخ نویس یونانی دنیای باستان در کتاب خود چگونگی کندن چاه و استخراج نفت در ایران را شرح داده است، به گفته وی در محلی به نام ” اردریکا” در نزدیکی شوش، چاهی بوده است که نفت و آب نمک را از آن  به کمک چرخ و دلو استخراج کرده و در حوضچه های سرباز نزدیک آن میریختند، تا مواد سبک نفت، تبخیر شده و از قیر و نمک سفت شده استفاده می کردند.
در دنیای مدرن اولین چاه نفت توسط شخصی به نام دریک (DRAKE ) که پایه گذار موسسه ای بنام PENNSYLVANIA ROCK OIL COMPANY بود، به تاریخ 27 اوت 1859 میلادی در ایالت پنسیلوانیای  آمریکا  حفر شد، از این حلقه چاه که بعد از حدود 5 سال تلاش  در عمق 23 متری به نفت رسید، در اولین روز حدود چهار هزار لیتر نفت به دست آمد. و این مقدمه ی پیدایش صنعت بزرگی به نام صنعت نفت در جهان بود که تمام معادلات سیاسی و اقتصادی دنیا را تحت شعاع قرار داد.
لوفتوس29 اولین فرد خارجی بود که بطور تخصصی از مناطق نفت خیز ایران بازدید به عمل آورد. وی در گزارشی که به  سال 1855 منتشرنمود اظهار داشته است که تنها چمشه قیربررسی شده توسط ایشان در کنار کوه های بختیاری و مسجد دور افتاده ای در نزدیکی کوه آسماری مسجد سلیمان قرار داشته است.
در سال 1890 میلادی(1269 شمسی)، امتیاز اکتشاف و استخراج کلیه معادن ایران از جمله نفت، توسط ناصرالدین شاه به یک انگلیسی به نام ” بارون جولیوس رویتر” داده شد که به علت عدم موفقیت در اکتشاف نفت و مخالفتهای داخلی و خارجی این قرارداد با شکست مواجه شده و طرف ایرانی مجبور به پرداخت غرامت سنگینی شد. ولی در سال 1901 میلادی(1280 شمسی) طبق امتیاز نامه دیگری اجازه اکتشاف، استخراج، تصفیه، حمل و نقل و فروش نفت و همچنین احداث خط لوله در تمام خاک ایران بجز پنج ایالت شمالی، به یکی دیگر از اتباع انگلستان به نام ویلیام ناکس دارسی30 و به مدت 60 سال داده شد. از آن پس فعالیتها برای اکتشاف و استخراج نفت در منطقه دور افتاده ای بنام چاه سرخ در حوالی کرمانشاه شروع گردید که در تابستان  1903 حفاری ها در عمق 507 متری به گاز نفت و سپس به نفت رسید. چند ماه بعد دومین چاه نیز در عمق مشابهی حفر شده و به نفت رسید. بهره برداری از این چاه ها، با توجه به بازده کم روزانه حدود 30 تن و هزینه های بالای حفاری و حمل نقل، مقرون به صرفه تشخیص داده نشد، دارسی که سرمایه گذاری زیادی انجام داده بود وبه نتیجه مطلوب نرسیده بود مجبور به همکاری با شرکت نفت برمه شد. که آن نیز یک شرکت انگلیسی بود. همکاری این دو گروه با هم منجر به ایجاد شرکت جدیدی بنام سندیکای امتیازات در سال 1905 شد. جورج برنالد رینولدز31 زمین شناس معروف، بعد از تحقیقات ابتدایی اعلام کرد که حفاریها باید در منطقه مسجد سلیمان که دارای ساختار تاقدیسی است صورت گیرد.  ولی شرکت با تکرار اشتباه اولیه اقدام به حفاری دو حلقه چاه به عمقهای 661 و 591 متر در منطقه رامهرمز نمود که هیچ کدام به نفت نرسید. بعد از این اشتباه و عدم موفقیت شرکت با ناامیدی تمام دستور توقف حفاری را صادر نمود ولی رینولدز که به وجود نفت در مسجد سلیمان اطمینان داشت حفاری ها را به منطقه نفتون در مسجد سلیمان منتقل نموده و از اجرای دستور خودداری نمود. در 26 می 1908 ( پنجم خرداد 1287 ) وقتی حفاری چاه در مسجد سلیمان به پایان رسید نفت به ارتفاع 50 فوت در هوا فوران کرد که سطح تولید آن به 2300  بشکه در روز می رسید. برای تبدیل این میدان نفتی به یکی از بزرگترین میادین نفتی جهان و بهره برداری از آن احتیاج به سرمایه گذاری زیادی بود که برای تامین آن شرکت انگلیس- ایران ANGELO – PERSIAN OIL COMPANY در سال 1909 تاسیس گردید. بعد از گذشت 40  سال از حفر اولین چاه در میدان نفتون که بعدها در سال 1930 به مسجد سلیمان تغییر نام داد، اولین محموله نفتی ایران از بندر آبادان صادر گردید. دارسی و شرکت نفتی انگلیس و ایران تا سال 1914 در ایران به فعالیت خود ادامه دادند تا اینکه با کاهش کمک های دولت انگلستان در این سال، شرکت بنگال لنسر برای بهره برداری از منابع نفتی ایران وارد مسجد سلیمان شد. که با هوشیاری وینستون چرچیل این مسئله بحرانی به پایان رسیده و طی قراردادی دولت انگلستان 51% سهام شرکت انگلیس – ایران را به دست گرفته و حق انتصاب دو عضو هیأت مدیره با حق وتو را برای خود محفوظ داشت.
تا سال 1933 که قرارداد دارسی لغو شد جمعا 56147000 تن متریک نفت صادر گردید. (والتر32،1953)
1-1-2- تعریف حفاری
به طور کلی کندن زمین جهت رسیدن به ‌هدف مورد نظر را حفاری می گویند. حفاری می‌تواند جهت رسیدن به نفت، آب، گاز و غیره انجام گیرد.
در صنعت نفت، عملیات‌ حفاری با سرعت بسیار زیادی انجام می‌گیرند، زیرا استفاده از دکل حفاری به‌مدت طولانی از نظر اقتصادی بسیار پرهزینه می‌باشد. عملیات حفاری بسیار خطرناک می‌باشد و همواره از باتجربه‌ترین افراد جهت انجام این کار استفاده می‌شود.
تعیین محل حفاری در صنعت نفت، کاریست که مهندسین زمین‌شناس انجام می‌دهند و پس از آن با هماهنگی با مهندسین مخزن و تعیین محل دقیق وجود نفت عملیات حفاری آغاز می‌گردد.
پس از اتمام موفقیت‌آمیز عملیات اکتشاف، عملیات حفاری در طول تمامی مراحل توسعه میدان نفتی و در تمامی محیط‌ها انجام می‌شود. حفاری یکی از کارهای پیچیده، گران، طاقت‌فرسا و تخصصی در صنعت نفت بشمار می‌رود. اصولن هر کاری که قبل از حفاری انجام شده باشد، در صورتی که حفاری بدرستی انجام نگیرد، بی‌فایده است. بنابراین به حفاری اهمیت زیادی داده‌ می‌شود.
همواره بسته به شرایط و موقعیت های مختلف، از روش های متفاوتی برای حفر چاه استفاده می شود که هرکدام، از آنها از مزایا و معایب خاصی برخوردار هستند.
از سوی دیگر همزمان با پیشرفت و توسعه علم و تکنولوژی، در زمینه حفاری نیز تحقیقات گسترده ای توسط شرکتها، مؤسسات و دولتهای مختلف در حال انجام است. احتمال استفاده از برخی پروژه های تحقیقاتی در طی چند سال آینده وجود دارد. نه تنها روشهای موجود حفاری مدام در حال تغییر و تحول هستند، بلکه روش های نوین حفاری نیز به عرصه ظهور می رسند. حفاری به کمک انرژی هسته ای یا حفاری التراسونیک از مواردی هستند که در واقع می توان از آنهابه عنوان روشهای نوینی نام برد که در مرحله تحقیقات قرار دارند و برای کاربردها و موارد خاص از آنها بهره برداری می شود. (جیمز و لوموس33،1986)
1-1-3- وسایل و تجهیزات مورد نیاز حفاری
از دید کلی حفاری را به دو بخش حفاری در دریا و حفاری در خشکی تقسیم می کنند، که در این بین هر کدام به ابزارالات و تجهیزات خاصی نیاز دارند و البته بسته به نوع حفاری صورت گرفته این تجهیزات هم می تواند متفاوت باشد.
اما سوای در نظر گرفتن نوع روش حفاری مورد استفاده، همواره بعد از تعیین محل مورد نظر جهت حفاری، و برای شروع عملیات حفر چاه به یکسری ابزار و تجهیزات اولیه نیاز می باشد، که از آن جمله می توان به دکل حفاری – مته حفاری – رشته حفاری – لوله‌ جداری – تجهیزات بالابر – جایگذاری لوله جداری و سیمان‌کاری – محرک فوقانی – سیال وگل حفاری و… نام برد. (دارلی و جورج34،1988)
1-1-4- گل حفاری
تاریخچه ی گل حفاری به صدها سال پیش و به زمانی بر می گردد که برای حفر زمین تا عمق های 10 تا 20 متری از آب به دو دلیل استفاده می شد که شامل :
1- مرطوب و نرم کردن زمین مورد نظر برای حفاری
2- بالا آوردن کنده های حاصل از حفاری به همراه جریان آب به سطح زمین
اما به مرور زمان و مبتنی بر نیاز بشر برای حفاری و تحقیق در اعماق پایین تر زمین، اهمیت سیال حفاری روز بروز افزونتر گردید.
با رونق حفاری های پیشرفته و بخصوص حفاری چاه های نفت و گاز، اعتبار سیال یا گل حفاری تا به آنجا رسید که آنرا خون حفاری نامیدند و امروزه حفاری بدون گل حفاری درست به اندازه حیات بدون آب غیر ممکن و دشوار می باشد.
در یک تعریف ساده گل حفاری ترکیبی است از مواد شیمیایی معدنی و آلی که به شکل مایع ساخته می شود و در حفاری بکار گرفته می شود.
جهت جلوگیری از آلودگی‌های حفاری تغییر در مواد و همچنین تغییر در استانداردها الزامی است، بدین منظور در حال حاضر روش‌هایی در جهت کاهش حجم پسماند، افزایش بازیافت و چرخه مجدد پساب حفاری آورده شده و نمونه های زیادی از تلاش‌های انجام گرفته برای ساخت سیستم‌های تصفیه گل در جهت تطبیق با مقررات زیست محیطی ارائه شده است.
سعی ما نیز در این تحقیق بر این است که با استفاده از روش های جدید و کاربردی و با تکیه بر تکنیک نوین همزمانی استفاده از فناوری نانو و نوعی از پلیمرها، گام جدیدی را در راستای پیشبرد این مهم انجام دهیم و افتخار خدمتی بزرگ در عرصه ی اقتصادی صنایعی همچون ملی حفاری و دیگر کارخانه ها و صنایع مربوطه، با صرفه جویی در هزینه ها با بازگرداندن مجدد پساب به چرخه ی حفاری و همچنین تسهیل عملیات دفع پسماندها به لطف کاهش حجم پسماندهای مضر و تفکیک آنها از بخش اعظم پساب سازگار با محیط زیست را داشته باشیم.
1-1-4-1- وظایف اصلی گل حفاری
در بدو پیدایش حفاری چرخشی، وظیفه گل حفاری عمدتاً انتقال کنده‏های حفاری از ته چاه به سطح زمین بود. لیکن با توسعه سیستم حفاری دورانی، وظایف گل حفاری نیز سنگین‏تر شده است. اجرای وظایف محوله به گل و سیال حفاری در عملیات حفر چاه آنقدر مهم و اساسی است که نمی‏توان اهمیت آنها را نادیده گرفت به همین دلیل باید در انتخاب و نگهداری و بکارگیری آن دقت لازم را انجام داد.
امروزه یک گل حفاری مطلوب و کارساز و مورد نظر در یک حفاری موفقیت‏آمیز بایستی بتواند دست کم این ده وظیفه را انجام دهد:
1- تمیزکردن ته چاه و انتقال کنده‏های حفاری به سطح زمین
2- خنک کردن مته و لوله‏های حفاری
3- روان کردن مته و لوله‏های حفاری
4- اندود کردن دیواره چاه و جلوگیری از ریزش چاه
5- کنترل فشارهای زیر زمینی
6- معلق نگه داشتن کنده‏ها و مواد وزن افزا به هنگام قطع جریان گل حفاری
7- ترخیص شن و کنده‏های حفاری بر روی الکهای لرزان و سایر تجهیزات جدا کننده
8- تحمل قسمتی از وزن لوله‏های حفاری و لوله‏های جداری
9- به حداقل رسانیدن ضایعات و آسیب‏ها به سازند‏های مجاور چاه
10- انتقال توان هیدرولیکی پمپ‏های گل به مته و بحرکت در آوردن تیغه‏های متحرک مته. (موکاری35،1988)
1-1-4-2- طبقه بندی گل های حفاری
سیستم گل حفاری در عملیات حفاری با ترکیب خاص خود یکی از مهم ترین قسمت های عملیات حفاری می باشد و سهم بسزایی در این عملیات ایفا می کند. بدون داشتن سیستم گل حفاری، عملیات حفاری امکان پذیر نمی باشد. گلی که جهت آغاز حفاری مصرف شود، در محل های مختلف، متفاوت می باشد. بعضی اوقات می توان آب مصرف نمود، درحالیکه گاهی اوقات گل مناسبی باید به کار برده شود.
بطور مثال طبقات سطحی بعضی نواحی از شن ها و قلوه سنگ های کم مقاومت تشکیل شده اند که در این صورت گل تقریبا غلیظی لازم است تا از شسته شدن طبقات جلوگیری کرده، خرده سنگ ها را به سطح زمین برساند و دیواره پایداری برای چاه به وجود آورد.
گل حفاری  یک سیستم کلوئیدی است که از دو فاز تشکیل شده است که عبارتند از :
1- فاز مایع گل حفاری
2- فاز جامد گل حفاری
که هر کدام از اینها توضیحات خاص خود را دارد و اصولا مقوله ی دسته بندی انواع گل های حفاری یک بحث بسیار گسترده و شاخه و برگ دار می باشد که از حوصله ی کار ما خارج است و در اینجا فقط به اختصار و در یک دسته بندی عمومی به تشریح انواع گل حفاری پرداخته می شود و از پرداختن به جزییات خودداری می کنیم.
به هر حال  گل ها را عموما  بر پایه ی ترکیب فاز پیوسته مایع آنها به ترتیب زیر طبقه بندی می کنند :
الف) گل های پایه آبی :
گل‌های پایه آبی، متداول‌ترین نوع سیال حفاری است که خود به دو دسته پخش شده و پخش نشده تقسیم می‌شود. گل حفاری با پایه آب شامل خاک بنتونیت (gel) با افزودنی‌هایی مانند سولفات باریم (باریت) کلسیم کربنات (چالک) یا هماتیت می‌باشد. تغلیظ‌کننده‌های گوناگونی برای تاثیر بر ویسکوزیته سیال مانند صمغ زنتان، صمغ گوار، کربوکسی متیل سلولز، سلولز چند آنیونی(PAC) و نشاسته استفاده می‌شوند. ضد انعقادها برای کاهش ویسکوزیته گل‌های پایه رسی استفاده می‌گردند که از نمونه‌های این مواد می‌توان به پلی‌الکترولیت‌های آنیونی (مانند اکریلات، پلی فسفات، لیگنوسولفونات یا مشتق‌های اسید‌تانیک مانند کوبراچو) اشاره کرد. گل قرمز به مخلوط با پایه کوبراچو اشاره دارد که در دهه‌های ۱۹۴۰ و ۱۹۵۰ معمول بود. اما با پیدایش لیگنوسولفونات از رده خارج شد. برخی منابع، گلهای پایه آبی را به دستههای ریزتری تقسیم کردهاند.
نوعی از سیال حفاری پایه آبی به گل امولسیونی معروف است. این گل حاوی روغن یا هیدروکربن سنتزی به عنوان فاز داخلی است. گلهای امولسیون اولیه از دیزل یا نفت خام پخش شده در گلهای پایه آبی قلیایی تشکیل شده بودند. امروزه مایعات سنتزی جایگزین نفت در گل‌های امولسیونی شدهاند. گلهای پایه آبی حاوی مایعات سنتزی معینی هستند که از لحاظ زیست محیطی بیخطرند.
از جمله مزایای این دسته از گل‌های می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:
ویسکوزیته بالا- وجود مقدار کم مواد جامد – تعلیق کنده‌ها – کنترل اتلاف سیال – پایدارسازی چاه – کمک در جلوگیری از هرزروی گل.
در مورد معایب این گل‌ها می‌توان نکات زیر را مد نظر قرار داد:
1-کندی در رهایی کنده‌ها از جمله معایب این دسته از گل‌ها می‌باشد. خواص استحکام ژل و ویسکوزیته کلای بنتونیت، توانایی تعلیق و حذف کنده‌ها را ایجاد می‌کند. این مزیت کلای بنتونیت، در سطح تبدیل به یک عیب شده و جدایی کنده‌ها از گل دچار مشکل می‌شود.
2-در سازند‌های رسی و با کلای با قابلیت تورم بالا، استفاده از کلای بنتونیت به تنهایی برای جلوگیری از آبدارشدن و تورم سازند کافی نیست.
بنتونیت به آلودگی آب حساس است. آب سخت و آب نمک اثرات مخربی بر بنتونیت دارند. آب با pH پایین و بسیار بالا نیز بر عملکرد بنتونیت تاثیر می‌گذارد.
ناپایداری دهانه چاه که در حفاری سازندهای رسی با سیالات پایه آبی رخ می‌دهد در اثر علل مختلفی بروز می‌کند. شیل به لحاظ مکانیکی مقاومت کمی دارد و با جذب آب متورم شده و ناپایداری آن افزایش می‌یابد. به دلیل پایین بودن نفوذپذیری رس، اندود گل به طور موثر در جداره چاه تشکیل نمی‌شود؛ بنابراین سازند محافظ مناسبی در مقابل فشار هیدرولیکی چاه ندارد. از سوی دیگر فشارهای هیدرولیکی القا شده به دلیل پایین بودن نفوذپذیری قادر به انتشار سریع درون سازند نیست تا بتواند تنش‌های موثر را کاهش دهد. مجموع این عوامل سبب می‌گردد تا ناپایداری ناحیه مجاور چاه افزایش یابد.
ب ) گل های پایه روغنی :
این نوع گل به گل‌های پایه غیرآبی تعلق دارد و از یک امولسیون معکوس یا امولسیون که فاز پیوسته آن روغنی است، تشکیل شده است. اغلب گل‌های روغنی حاوی گازوئیل ( ۹۵٪ تا ٩۸٪ ) و آب نمک و دیگر افزودنی‌ها می‌باشند.
به چند دلیل در حفاری‌ها از گل پایه روغنی استفاده می‌شود.
جلوگیری از ریزش چاه
جلوگیری از ریزش سازندهای رسی و عدم نفوذ زیاد گل به درون سازند.
گل‌‌های پایه روغنی مزایای زیادی نسبت به گل‌های پایه آبی دارند. برخی از مزایای این دسته از گل‌ها نسبت به مشابه پایه آبی عبارتند از:
1- پایداری سنگ رسی: گل‌های روغنی برای حفاری سازند‌های رسی حساس به آب مناسبند. اگرچه آب در فاز نفت پخش است، اما جهت جلوگیری از مهاجرت آب به داخل سنگ رسی میزان شوری کافی از اهمیت بالایی برخوردار است.
2- نرخ نفوذ : معمولا سرعت حفاری با گل‌های روغنی بیشتر است.
3- دما‌ی بالا: گل‌های روغنی برای حفاری در سازند‌هایی که دمای ته چاه از محدوده دمای کاری گل‌های آبی تجاوز می‌کند، استفاده می‌شوند.
4- نمک‌های حفاری: گل‌های روغنی معکوس نمک‌های سازند را نمی‌شویند. افزودن نمک به فاز آبی از حل‌شدن نمک‌های سازند در فاز آب امولسیون جلوگیری می‌کند.
5- روان‌سازی: گل پایه روغنی فیلتر کیک نازکی داشته و اصطکاک بین لوله و چاه کمینه است. بنابراین خطر گیر تفاضلی(Differential sticking)کاهش می‌یابد. این نوع گل برای چاه‌های انحرافی و افقی بسیار مناسب است.
6- سازند‌های با فشار تخلخل پایین: توانایی حفاری در سازند‌های با فشار تخلخل کم از زمانی انجام شده که وزن گل می‌تواند در محدوده وزنی کمتر از گل آبی تنظیم شود.
7- کنترل خوردگی: از آنجایی که فاز خارجی روغنی است، خوردگی لوله کنترل می‌شود. خواص مطلوب در کنترل خوردگی عبارتند از عدم رسانایی روغن، پایداری گرمایی افزودنی‌ها، عدم تشکیل محصولات خورنده و عدم پیشرفت باکتری‌ها در گل‌های روغنی.
8- استفاده مجدد: گل‌های روغنی قابلیت بارها و بارها استفاده مجدد را دارند. آن‌ها می‌توانند برای زمان‌های طولانی ذخیره شوند.
ج ) گل های پایه گازی :
این نوع گل در لایه‌های ضعیف و با شکستگی زیاد استفاده می‌شود که امکان حفاری در آن‌ها با روش‌های معمولی وجود ندارد و ضرورت بکارگیری هوا به عنوان سیال حفاری وجود دارد. این روش حفاری تقریبا تنها وسیله برای گذر از این لایه‌ها است. این گل از کف هوا یا نیتروژن تشکیل شده است. برخی از مزایای حفاری با هوا عبارتند از: افزایش سرعت حفاری و کاهش زمان حفاری، کاهش آسیب به لایه، کارایی بهتر مته و افزایش عمر مته، کنترل هرزروی گل و کاهش هزینه حفاری.
البته در حال جاضر در برخی موارد، حفاری با کف یا نوع دیگری از گل ها به نام گل های پایه پلیمری یا پایه سنتزی نیز انجام می شود.
لازم به ذکر است که گاهی اوقات، گل ها را برحسب اجزای تشکیل دهنده آنها تقسیم بندی می کنند که طبیعتن متفاوت با دسته بندی فوق می باشد. (هال و کووان36،1995)
1-2- محیط زیست
1-2-1- محیط زیست و انواع آن
محیط زیست به همه محیط‌هایی که در آن‌ها زندگی جریان دارد گفته می‌شود. مجموعه‌ای از عوامل فیزیکی خارجی و موجودات زنده که با هم در کنش هستند محیط زیست را تشکیل می‌دهند و بر رشد و نمو و رفتار موجودات تأثیر می‌گذارند.
همچنین می‌توان محیط زیست را مجموعه‌ای از عوامل طبیعی کره ی زمین، همچون هوا، آب، اتمسفر، صخره، گیاهان و غیره، که انسان را احاطه می‌کنند خلاصه کرد.
تفاوت محیط زیست با طبیعت در این است که تعریف طبیعت شامل مجموعه عوامل طبیعی، زیستی و غیر زیستی می‌شود که منحصراً در نظر گرفته می‌شوند، در حالی که عبارت محیط زیست با توجه به برهم‌کنش‌های میان انسان و طبیعت و از دیدگاه وی توصیف شده‌است.

دسته بندی : پایان نامه

دیدگاهتان را بنویسید