تامین تقاضای جهانی با نانوذرات

به گزارش «فرهیختگان آنلاین»، محققان دانشگاه صنعتی امیرکبیر با همکاری پژوهشگران صنعت نفت به روش جدیدی برای ازدیاد برداشت از میادین نفتی دست یافته‌اند که می‌تواند در افزایش توان تولیدی کشور سهم موثری داشته باشد. در این روش با استفاده از عامل‌دار کردن نانوذرات می​‌توان فناوری جدیدی را در اختیار داشت. برای آشنایی بیشتر با چگونگی روند این طرح گفت‌وگویی را با ساناز تاجیک،​​‌​​​​​ مجری این طرح  انجام داده‌ایم که در ادامه می‌خوانید.

ابتدا در رابطه با تحصیلاتی که داشته‌اید​​، بفرمایید‌؟

 فارغ‌التحصیل مقطع دکتری، با پذیرش در آزمون کارشناسی ارشد سال 89 هستم. مقطع ارشد را در دانشگاه صنعتی امیرکبیر آغاز کردم و در بین فارغ‌التحصیلان رشته مهندسی شیمی با کسب معدل 19.47 موفق به کسب رتبه اول در دانشگاه شدم. همچنین ​​ از طرف انجمن مهندسان شیمی ​​ موفق به کسب عنوان دانش آموخته برتر​ شدم. سپس به عنوان دانشجوی استعدادهای درخشان، مقطع دکتری را در دانشگاه صنعتی امیرکبیر در سال 91 آغاز​​ کردم. پس از گذراندن آزمون جامع به عنوان دانشجوی رتبه اول​​،​​​ ​ کار روی پایان‌نامه دکتری را با عنوان به کارگیری نانوذرات در ازدیاد برداشت نفت با همکاری پژوهشگاه صنعت نفت و علیمراد رشیدی، عضو هیات علمی این پژوهشگاه ​​ ​​آغاز​​ کردم​.

در مهر 1394 برای دوره فرصت مطالعاتی دکتری عازم کشور اسپانیا شدم. به مدت 9 ماه در یک گروه تحقیقاتی روی نانو ذرات و به‌کارگیری آنها در زمینه انرژی‌های نو فعالیت داشتم که حاصل آن در مقاله‌ای در ISI به چاپ رسید و مقاله دیگری نیز تحت داوری است. پس از بازگشت به ایران، تحقیقاتم را در زمینه استفاده از نانو ذرات هیبریدی نوین و در بحث ازدیاد برداشت نفت ادامه دادم که حاصل آن چاپ چندین مقاله ISI و بررسی چند مقاله دیگر است. همچنین این طرح با توجه به نوآوری آن در حال بررسی برای ثبت اختراع بین‌المللی (US Patent) در ستاد نانو است.

این موضوع  چطور توجه شما را به خود جلب کرد؟

بنا بر آمار منتشر شده از سوی آژانس بین‌المللی انرژی، تقاضای جهانی انرژی تا 20 سال آینده حدود 50 درصد افزایش خواهد داشته است. در این میان، نفت خام و سایر انرژی‌های فسیلی مثل گاز طبیعی و زغال‌سنگ با سهم 85 درصدی مهم‌ترین نقش را در تامین نیاز آتی انرژی جهان بر عهده خواهند داشت‌. در نتیجه‌ با افزایش نیاز جهانی به انرژی‌های فسیلی، نقش ایران به عنوان یکی از بزرگ‌ترین دارندگان ذخایر متعارف نفت و گاز جهان تعیین‌کننده خواهد بود. این موضوع در شرایطى است که استمرار و افزایش تولید از مخازن عظیم کشور که برخی در نیمه دوم عمر تولیدی خود قرار دارند، نیازمند اجرای طرح‌های توسعه‌یافته جهت افزایش برداشت نفت خام است. بنابراین به‌کارگیری فناوری‌های نوین از جمله نانو فناوری می‌تواند موجب بهبود در فرآیندهای ازدیاد برداشت نفت از مخازن نفتی شود.

لطفا  درباره این طرح کمی بیشتر توضیح دهید؟

افزایش برداشت نفت از مخازن نفتی موجود، یکی از اولویت‌ها‌ی اصلی صنعت نفت کشور و دولت است. از همین رو، علاوه‌بر فعالیت‌های میدانی رایج، توسعه‌ مطالعات و انجام فعالیت‌های تحقیقاتی به منظور بهبود یا ایجاد روش‌های جدید ازدیاد برداشت امری ضروری و اجتناب‌ناپذیر است. یکی از راه‌های افزایش برداشت، تولید مواد جدید با خواص ویژه و منحصر به فرد است که بتواند کشش سطحی آب و نفت را کاهش داده و همچنین بر ترشوندگی سنگ مخزن تاثیر گذارد.

هدف اصلی دنبال شده در این طرح نیز، بررسی عملکرد گونه‌ای نانوساختار در فرآیندهای ازدیاد برداشت نفت است. این نانوذرات با استفاده از روش رسوب‌نشانی بخار شیمیایی تهیه شده که قابلیت تولید انبوه را دارا هستند. برای نخستین بار از روش نوین عامل‌دار کردن این نانوذرات استفاده شده و به این ترتیب این نانو ذرات بدون افزودن ماده اضافی دیگری همچون سرفکتانت‌ها و پلیمرها می‌توانند در شرایط سخت مخزن از نظر شوری و pH بالا پایدار بمانند.

تست‌های مختلف مربوط به بررسی فرآیند ازدیاد برداشت نفت از جمله تست کشش بین‌سطحی، ترشوندگی و سیلاب‌زنی مغزه با استفاده از این نانو‌ذرات انجام گرفته که نتایج بسیار مناسبی به همراه داشته است. بنابراین می‌توان از آنها در مخازن نفتی کشور به منظور ازدیاد برداشت بهره گرفت.

آیا با استفاده از این طرح می‌توان به طور صد‌درصد ‌از مخازن  نقتی‌ای که دست‌نخورده باقی می‌ماند یا نیمه‌کاره رها می‌شوند، برداشت  کرد؟

واژه صد‌در‌صد برای این کار امری محال است.  تا امروز و ‌با مطالعات انجام شده در دنیا، از موادی همچون سرفکتانت‌ها و پلیمرها همراه نانو‌ذرات در مقیاس آزمایشگاهی به بازیافتی حدود 10 تا 20 درصد رسیده‌اند. اما در این طرح و با استفاده از نانوذرات به تنهایی و در شرایط مخزن توانسته‌ایم به بازدهی بین 20 تا 30 درصد دست پیدا کنیم.

در این طرح با چه چالش‌ها یا مشکلاتی روبه‌رو بوده‌اید؟

فراهم کردن تست‌های مربوط به ازدیاد برداشت نفت از جمله تست‌های سیلاب‌زنی به مغزه با توجه به هزینه‌بر بودن و مخاطراتی که به همراه دارد از جمله چالش‌های این طرح بوده است.

چرا در این طرح از نانو‌ذرات عامل‌دار شده استفاده کرده‌اید؟

با توجه به شرایط سخت موجود در مخازن نفتی از جمله دما و شوری بالا، نانوذرات به تنهایی در این شرایط نمی‌توانند پایدار باشند و برای پایدار نگه‌داشتن آنها از موادی همچون سرفکتانت‌ها و پلیمرها استفاده می‌شود که مشکلاتی از جمله گرفتگی خلل و فرج را در مخازن نفتی ایجاد می‌کند. به همین منظور با استفاده از گروه‌های عاملی که روی نانو ذرات قرار می‌گیرند، می‌توان آنها را در شرایط مخزن بدون نیاز به مواد اضافی پایدار نگه داشت و از آنها در مخازن نفتی استفاده کرد.

در کشورهای منطقه آیا کشوری به این فناوری دست پیدا کرده است‌؟ آیا این طرح نمونه خارجی هم دارد؟

کشورهای عربستان و آذربایجان در حال بررسی نانوذرات و به‌کارگیری آنها در ازدیاد برداشت نفت در مقیاس آزمایشگاهی هستند، اما تاکنون هیچ کشوری در دنیا از نانوذرات در مخازن استفاده نکرده است. نانوذرات تهیه شده در این طرح هیچ مشابه خارجی نداشته و برای نخستین بار در دنیا تهیه و مورد بررسی قرار گرفته است.

 پیش‌بینی می‌کنید این طرح چه زمانی وارد فاز اجرایی شود؟

تست‌های انجام گرفته بر این ماده و بررسی آن در زمینه ازدیاد برداشت نفت در مقیاس آزمایشگاهی نتایج قابل‌قبولی داشته و با توجه به اینکه این نانو‌ذرات قابلیت تولید انبوه را دارند؛ بنابراین  می‌توان در مقیاس نیمه‌صنعتی و صنعتی از آنها استفاده کرد. به‌کارگیری فناوری‌های نوین نانو در ازدیاد برداشت نفت نیازمند پشتیبانی و برنامه‌ریزی‌های کوتاه‌مدت و بلند‌مدت است که امیدوار هستیم با حمایت وزارت نفت و همچنین دولت بتوانیم فاز اجرایی آن را به زودی آغاز کنیم.

 

* نویسنده : ندا فراهانی خبرنگار گروه دانشگاه