تاریخ شروع : 1401/11/16
مهلت ارسال : 1401/11/27
گرنت صندوق نوآوری و شکوفایی:
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 300میلیون تومان
حمایت بلاعوض از طرح تا سقف 300میلیون تومان
مهلت ارسال پروپوزال به اتمام رسیده است
ساخت سیال تمیزکننده جهت بهبود و احیای چاه‌های نفت و گاز
بهره‌برداری بهینه از چاه‌های نفت و گاز بعد از اتمام عملیات حفاری، یکی از مهم‌ترین چالش‌های صنایع بالادستی نفت و گاز است که موفقیت آن، به عوامل مختلفی وابسته است. سیال حفاری به عنوان یکی از مهم‌ترین پارامترها، عامل حدود 50 الی 70 درصد آسیب و کاهش تراوایی سنگ مخزن است. از این‌رو، اغلب به سیالات حفاری موادی افزوده می‌شود تا با تشکیل فیلتر کیکی ناتراوا نسبت به سیالات حفاری، منافذ سازند را مسدود سازد. پس از اتمام عملیات حفاری چاه، فرآیند اسیدکاری برای برقراری مجدد ارتباط سازند و ستون چاه انجام می‌شود.
در این تحقیق طراحی و سنتز سیال تمیزکننده و استفاده از آن به فرم نانوبیوکاتالیست با بهره‌گیری از دو فناوری همگرای نانو و زیستی مدنظر است که می‌توانند به نحو موثرتری موجب حذف فیلتر کیک و افزایش بهره‌وری چاه شوند. همچنین با زدودن انتخابی مواد موجود در فیلتر کیک، تا 40 درصد می‌تواند میزان اسیدکاری را کاهش دهد.
خلاصه فناوری:
یکی از مهم‌ترین چالش‌های صنایع بالادستی نفت و گاز، افزایش ضریب بازیافت از چاه‌ها، پس از اتمام عملیات حفاری و شروع فرآیند بهره‌برداری است که موفقیت آن به عوامل مختلفی بستگی دارد. استفاده از سیال یا گل حفاری در طول فرآیند حفاری عامل ایجاد 50 الی 70 درصد آسیب ایجادشده در اثر کاهش تراوایی سنگ مخزن است. ازاین‌روی اغلب، موادی به سیال حفاری افزوده می‌شود تا با تشکیل فیلتر کیکی ناتراوا نسبت به سیالات حفاری، منافذ سازند را مسدود سازد. پس از اتمام عملیات حفاری چاه، فرآیند اسیدکاری برای برقراری مجدد ارتباط سازند و ستون چاه انجام می‌شود. هدف از این فرآیند زدایش گل حفاری از روی دیواره سازند است. بااین‌حال این مواد خود ممکن است موجب آسیب‌هایی به سازند شوند. هدف از این طرح، تولید سیالات تمیزکننده نوین به‌منظور حذف مؤثر فیلتر کیک است. طراحی و سنتز سیال تمیزکننده با بهره‌گیری از فناوری‌های نانو و زیستی به‌منظور ساخت نانوبیوکاتالیست موجب رفع آسیب ایجادشده به سازند و کاهش مدت‌زمان و مواد اولیه موردنیاز برای فرآیند اسیدکاری خواهد شد و از سوی دیگر افزایش بهره‌وری چاه را به دنبال خواهد داشت. پیش‌بینی می‌شود که زدودن انتخابی مواد موجود در فیلتر کیک، مواد اولیه موردنیاز برای مرحله اسیدکاری را می‌تواند تا 40 درصد کاهش دهد.
مسئله اصلی تحقیق:
این طرح که طراحی و سنتز سیال تمیزکننده با بهره‌گیری از دو فناوری نانو و زیستی و استفاده از آن به شکل نانوبیوکاتالیست است، در مراحل تکمیل چاه، منجر به رفع آسیب ایجادی به سازند و کاهش مدت‌زمان و میزان مواد اولیه موردنیاز برای فرآیند اسیدکاری می‌شود. ازاین‌روی، سیال تمیزکننده معرفی‌شده در این طرح (سیال تمیزکننده نانوبیوکاتالیست)، علاوه بر رفع آسیب سازند، موجب افزایش بهره‌وری چاه خواهد شد. همچنین با زدودن انتخابی مواد موجود در فیلتر کیک، مواد اولیه موردنیاز برای اسیدکاری را تا 40 درصد کاهش می‌دهد. همچنین در کنار صرفه‌جویی اقتصادی و زمانی در فرآیند اسیدکاری، به دلیل مواجهه کمتر کارگران با مواد اسیدی، ایمنی کار را افزایش می‌دهد.
نانوبیوکاتالیست‌ها در حوزه‌هایی نظیر زیست‌پالایی، زیست‌حسگرها، زیست‌پزشکی و ... استفاده گردیده، موجب پایداری سیال تمیزکننده شده و همچنین قابلیت بازیافت و استفاده مجدد را نیز دارند. نانو افزایه‌های سیال تمیزکننده، مزایای ویژه‌ای نظیر مقاومت مکانیکی بالاتر، سطح مقطع بیشتر برای بارگذاری بیشتر و قدرت کاتالیستی بالاتری دارد. همچنین وجود نانو افزایه‌ها در سیال، میزان انتقال جرم را کاهش داده و امکان اصلاح سطوح را تسهیل می‌کند. نانو افزایه‌های به‌کاررفته موجب پایداری حرارتی بیشتر زیست مواد نیز می‌شوند.
بررسی نتایج اولیه حاصل از پژوهش انجام‌شده بر روی نانوبیوکاتالیست ساخته‌شده توسط تیم فناور، نشان‌دهنده افزایش پایداری و ارتقای عملکرد بیوافزایه‌های رایج، بهبود ترشوندگی و کشش سطحی بوده است و امکان تزریق‌پذیری و تراوایی را بهبود می‌دهد. مقایسه پارامترهای تزریق‌پذیری و آسیب سازند، برای سیال‌های تمیزکننده نانوبیوکاتالیست و بیوکاتالیست نشان می‌دهد که استفاده از نانوبیوکاتالیست تا سه برابر این دو پارامتر را بهبود می‌دهد.
امکان فرموله‌سازی متناسب با نوع گل حفاری، برای سیال تمیزکننده معرفی‌شده، وجود دارد. در صورت دستیابی به این فرمولاسیون بهینه، سیال نانوبیوکاتالیست می‌تواند پایداری مناسبی در شرایط فشاری و دمایی چاه و شوری بالای سیالات سازندی از خود نشان دهد. ازاین‌رو هزینه‌های مراحل اسیدکاری نیز کاهش می‌یابد.
ضرورت مسئله:
بهره‌برداری بهینه از چاه‌های نفت و گاز بعد از اتمام عملیات حفاری یکی از مهم‌ترین چالش‌های صنایع بالادستی نفت و گاز است که موفقیت آن وابستگی زیادی به عوامل مختلفی نظیر روش حفاری، نوع سیال حفاری، آسیب سازند و ... دارد. در این میان سیال حفاری به‌عنوان یکی از مهم‌ترین پارامترها، عامل حدود 50 الی 70 درصد آسیب و کاهش تراوایی سنگ مخزن است. گل یا سیال حفاری، همراه با مته به‌وسیله پمپ به داخل چاه فرستاده‌شده و پس از انجام عملیات مورد انتظار از چاه خارج می‌شود. باوجود مزایای بسیار سیالات حفاری برای فرآیند حفاری، تزریق در فشار بالا، امکان ورود این سیالات را به درون سازندهای مخزنی فراهم کرده و موجب کاهش تولید می‌شود. اغلب، موادی به سیالات حفاری، افزوده می‌شود تا با تشکیل فیلتر کیکی ناتراوا نسبت به سیالات حفاری منافذ سازند مسدود شود. این امر موجب کاهش یا قطع ارتباط سازند و ستون چاه می‌شود. اسیدکاری ازجمله روش‌هایی است که بعد از پایان عملیات حفاری در چاه، به‌عنوان بخشی از فرآیند تکمیل چاه برای برقراری ارتباط دوباره سازند و ستون چاه مورداستفاده قرار می‌گیرد تا گل حفاری را از روی دیواره سازند بزداید.
اگرچه تزریق پرفشار اسیدها و نیز اکسنده‌ها، که ازلحاظ شیمیایی بسیار فعال هستند، می‌تواند خلل و فرج منافذ را تا حدی باز کند، اما این مواد به‌صورت اختصاصی عمل نمی‌کنند و تنها بخشی از مواد به‌کاررفته در گل حفاری با این روش از بین می‌رود. همچنین اسیدکاری موجب وارد آمدن آسیب‌های دیگر به سازند می‌شود. علاوه بر این محدودیت‌ها، اسید می‌تواند بر اجزای فیلتر کیک اثر کرده و حتی زدودن آن را سخت‌تر نماید. بنابراین، بررسی‌هایی بر روی استفاده از سایر موادی که می‌توانند به نحو موثرتری موجب حذف فیلتر کیک شوند، انجام‌گرفته است. در این طرح، یک سیال تمیزکننده نوین مبتنی بر دو فناوری نانو و زیستی جهت پاسخ به نیاز بهبود برداشت و احیای چاه‌های کم بازده باهدف رفع آسیب ایجادی به سازند در مراحل تکمیل چاه و کاهش مدت‌زمان و میزان مواد اولیه موردنیاز برای فرآیند اسیدکاری، ارائه شده است.
در این تحقیق طراحی و سنتز سیال تمیزکننده و استفاده از آن به فرم نانوبیوکاتالیست با بهره‌گیری از دو فناوری همگرای نانو و زیستی مدنظر است که می‌توانند به نحو موثرتری موجب حذف فیلتر کیک و افزایش بهره‌وری چاه شوند. همچنین با زدودن انتخابی مواد موجود در فیلتر کیک، تا 40 درصد می‌تواند میزان اسیدکاری را کاهش دهد.
خلاصه فناوری:
یکی از مهم‌ترین چالش‌های صنایع بالادستی نفت و گاز، افزایش ضریب بازیافت از چاه‌ها، پس از اتمام عملیات حفاری و شروع فرآیند بهره‌برداری است که موفقیت آن به عوامل مختلفی بستگی دارد. استفاده از سیال یا گل حفاری در طول فرآیند حفاری عامل ایجاد 50 الی 70 درصد آسیب ایجادشده در اثر کاهش تراوایی سنگ مخزن است. ازاین‌روی اغلب، موادی به سیال حفاری افزوده می‌شود تا با تشکیل فیلتر کیکی ناتراوا نسبت به سیالات حفاری، منافذ سازند را مسدود سازد. پس از اتمام عملیات حفاری چاه، فرآیند اسیدکاری برای برقراری مجدد ارتباط سازند و ستون چاه انجام می‌شود. هدف از این فرآیند زدایش گل حفاری از روی دیواره سازند است. بااین‌حال این مواد خود ممکن است موجب آسیب‌هایی به سازند شوند. هدف از این طرح، تولید سیالات تمیزکننده نوین به‌منظور حذف مؤثر فیلتر کیک است. طراحی و سنتز سیال تمیزکننده با بهره‌گیری از فناوری‌های نانو و زیستی به‌منظور ساخت نانوبیوکاتالیست موجب رفع آسیب ایجادشده به سازند و کاهش مدت‌زمان و مواد اولیه موردنیاز برای فرآیند اسیدکاری خواهد شد و از سوی دیگر افزایش بهره‌وری چاه را به دنبال خواهد داشت. پیش‌بینی می‌شود که زدودن انتخابی مواد موجود در فیلتر کیک، مواد اولیه موردنیاز برای مرحله اسیدکاری را می‌تواند تا 40 درصد کاهش دهد.
مسئله اصلی تحقیق:
این طرح که طراحی و سنتز سیال تمیزکننده با بهره‌گیری از دو فناوری نانو و زیستی و استفاده از آن به شکل نانوبیوکاتالیست است، در مراحل تکمیل چاه، منجر به رفع آسیب ایجادی به سازند و کاهش مدت‌زمان و میزان مواد اولیه موردنیاز برای فرآیند اسیدکاری می‌شود. ازاین‌روی، سیال تمیزکننده معرفی‌شده در این طرح (سیال تمیزکننده نانوبیوکاتالیست)، علاوه بر رفع آسیب سازند، موجب افزایش بهره‌وری چاه خواهد شد. همچنین با زدودن انتخابی مواد موجود در فیلتر کیک، مواد اولیه موردنیاز برای اسیدکاری را تا 40 درصد کاهش می‌دهد. همچنین در کنار صرفه‌جویی اقتصادی و زمانی در فرآیند اسیدکاری، به دلیل مواجهه کمتر کارگران با مواد اسیدی، ایمنی کار را افزایش می‌دهد.
نانوبیوکاتالیست‌ها در حوزه‌هایی نظیر زیست‌پالایی، زیست‌حسگرها، زیست‌پزشکی و ... استفاده گردیده، موجب پایداری سیال تمیزکننده شده و همچنین قابلیت بازیافت و استفاده مجدد را نیز دارند. نانو افزایه‌های سیال تمیزکننده، مزایای ویژه‌ای نظیر مقاومت مکانیکی بالاتر، سطح مقطع بیشتر برای بارگذاری بیشتر و قدرت کاتالیستی بالاتری دارد. همچنین وجود نانو افزایه‌ها در سیال، میزان انتقال جرم را کاهش داده و امکان اصلاح سطوح را تسهیل می‌کند. نانو افزایه‌های به‌کاررفته موجب پایداری حرارتی بیشتر زیست مواد نیز می‌شوند.
بررسی نتایج اولیه حاصل از پژوهش انجام‌شده بر روی نانوبیوکاتالیست ساخته‌شده توسط تیم فناور، نشان‌دهنده افزایش پایداری و ارتقای عملکرد بیوافزایه‌های رایج، بهبود ترشوندگی و کشش سطحی بوده است و امکان تزریق‌پذیری و تراوایی را بهبود می‌دهد. مقایسه پارامترهای تزریق‌پذیری و آسیب سازند، برای سیال‌های تمیزکننده نانوبیوکاتالیست و بیوکاتالیست نشان می‌دهد که استفاده از نانوبیوکاتالیست تا سه برابر این دو پارامتر را بهبود می‌دهد.
امکان فرموله‌سازی متناسب با نوع گل حفاری، برای سیال تمیزکننده معرفی‌شده، وجود دارد. در صورت دستیابی به این فرمولاسیون بهینه، سیال نانوبیوکاتالیست می‌تواند پایداری مناسبی در شرایط فشاری و دمایی چاه و شوری بالای سیالات سازندی از خود نشان دهد. ازاین‌رو هزینه‌های مراحل اسیدکاری نیز کاهش می‌یابد.
ضرورت مسئله:
بهره‌برداری بهینه از چاه‌های نفت و گاز بعد از اتمام عملیات حفاری یکی از مهم‌ترین چالش‌های صنایع بالادستی نفت و گاز است که موفقیت آن وابستگی زیادی به عوامل مختلفی نظیر روش حفاری، نوع سیال حفاری، آسیب سازند و ... دارد. در این میان سیال حفاری به‌عنوان یکی از مهم‌ترین پارامترها، عامل حدود 50 الی 70 درصد آسیب و کاهش تراوایی سنگ مخزن است. گل یا سیال حفاری، همراه با مته به‌وسیله پمپ به داخل چاه فرستاده‌شده و پس از انجام عملیات مورد انتظار از چاه خارج می‌شود. باوجود مزایای بسیار سیالات حفاری برای فرآیند حفاری، تزریق در فشار بالا، امکان ورود این سیالات را به درون سازندهای مخزنی فراهم کرده و موجب کاهش تولید می‌شود. اغلب، موادی به سیالات حفاری، افزوده می‌شود تا با تشکیل فیلتر کیکی ناتراوا نسبت به سیالات حفاری منافذ سازند مسدود شود. این امر موجب کاهش یا قطع ارتباط سازند و ستون چاه می‌شود. اسیدکاری ازجمله روش‌هایی است که بعد از پایان عملیات حفاری در چاه، به‌عنوان بخشی از فرآیند تکمیل چاه برای برقراری ارتباط دوباره سازند و ستون چاه مورداستفاده قرار می‌گیرد تا گل حفاری را از روی دیواره سازند بزداید.
اگرچه تزریق پرفشار اسیدها و نیز اکسنده‌ها، که ازلحاظ شیمیایی بسیار فعال هستند، می‌تواند خلل و فرج منافذ را تا حدی باز کند، اما این مواد به‌صورت اختصاصی عمل نمی‌کنند و تنها بخشی از مواد به‌کاررفته در گل حفاری با این روش از بین می‌رود. همچنین اسیدکاری موجب وارد آمدن آسیب‌های دیگر به سازند می‌شود. علاوه بر این محدودیت‌ها، اسید می‌تواند بر اجزای فیلتر کیک اثر کرده و حتی زدودن آن را سخت‌تر نماید. بنابراین، بررسی‌هایی بر روی استفاده از سایر موادی که می‌توانند به نحو موثرتری موجب حذف فیلتر کیک شوند، انجام‌گرفته است. در این طرح، یک سیال تمیزکننده نوین مبتنی بر دو فناوری نانو و زیستی جهت پاسخ به نیاز بهبود برداشت و احیای چاه‌های کم بازده باهدف رفع آسیب ایجادی به سازند در مراحل تکمیل چاه و کاهش مدت‌زمان و میزان مواد اولیه موردنیاز برای فرآیند اسیدکاری، ارائه شده است.
| نام و نام خانوادگی | رشته/ مقطع تحصیلی | همکار/ مشاور طرح | وضعیت شغلی |
| مجتبی کلهرمحمدی | دکتری مهندسی نفت | مدیر اجرائی | فارغ‌التحصیل/شاغل‌خصوصی |
| سیاوش ریاحی | دکتری مهندسی شیمی | مشاور فنی | هیئت‌علمی |
سوابق عرضه‌کنندگان فناوری:
آقای دکتر مجتبی کلهرمحمدی،
به‌عنوان عضو اصلی تیم دارای تجربه صنعتی 15 ساله در حوزه صنایع بالادستی نفت و گاز است. وی علاوه بر تجربه حضور در صنعت، به‌واسطه اتمام تحصیلات خود در مقطع دکتری مهندسی نفت دانشگاه تهران، از آخرین تحولات علمی و فناوری در مهندسی نفت آگاه هستند. نتایج پژوهش‌های ایشان در دوره دکتری در زمینه استفاده از سیال تمیزکننده نانوبیوکاتالیست در یکی از مجلات معتبر این حوزه با عنوان " Journal of Petroleum Science and Engineering (JPSE)" و ضریب تأثیر (IF) برابر با 5/168 چاپ شده است. ایشان در زمینه تثبیت بیومولکول نیز در طول دوره دکتری تجربیاتی کسب کرده است و از جهت اجرای طرح در مقیاس پایلوت، نیمه‌صنعتی و صنعتی نیز دانش مربوط به حوزه حفاری و بهره‌برداری را داراست. مقالات چاپ‌شده آقای دکتر از اینجا قابل‌مشاهده می‌باشد.
عضو هیئت‌علمی انستیتوی مهندسی نفت دانشگاه تهران با مرتبه علمی استاد و h-index برابر با 33 سابقه‌ای طولانی در اجرای پروژه‌های صنعتی در حوزه‌های مرتبط با صنایع نفت و گاز دارند.
- کاهش آسیب وارده به سازند (ناشی از گل حفاری) به دلیل حذف اختصاصی فیلتر کیک ایجادشده از گل حفاری در حین حفر چاه
- افزایش تزریق‌پذیری و تراوایی سازند
- کاهش هزینه مرحله اسیدکاری تا 40 درصد
- کاهش مخاطرات ایمنی مربوط به اسیدکاری به دلیل کاهش نیاز به اسیدکاری
- امکان ایجاد فرمولاسیون‌های اختصاصی بسته به نوع گل حفاری به کاررفته حین حفر چاه
محصول تولیدشده توسط تیم فناور در مرحله تکمیل چاه و پیش از اسیدکاری، بهبود برداشت و احیای چاه‌های کم بازده می‌تواند مورداستفاده قرارگیرد.
لازم به ذکر است فناوری توسعه داده‌شده در این طرح که بخش مهمی از آن ساخت نانوبیوکاتالیست است، رویکرد پلتفرمی دارد و علاوه بر صنعت نفت و گاز، می‌تواند در سایر صنایع ازجمله صنایع غذایی نیز مورداستفاده قرار گیرد.
لازم به ذکر است فناوری توسعه داده‌شده در این طرح که بخش مهمی از آن ساخت نانوبیوکاتالیست است، رویکرد پلتفرمی دارد و علاوه بر صنعت نفت و گاز، می‌تواند در سایر صنایع ازجمله صنایع غذایی نیز مورداستفاده قرار گیرد.
- هزینه اجرای طرح حدود 550 میلیون تومان برآورد می‌شود، که حداکثر مبلغ 300 میلیون آن از محل حمایت صندوق نوآوری و شکوفایی تامین خواهد شد.
- مدت‌زمان اجرای طرح، حدود 12 ماه برآورد شده است.
- مالکیت معنوی: مشارکت‌کننده در مالکیت معنوی ناشی از اجرای تحقیق سهیم خواهد بود و انتشار مقاله مشترک توسط مجری و مشارکت‌کننده در ژورنال‌های داخلی و خارجی، ارائه مقاله در کنفرانس‌ها و سمینارها با موافقت و اشاره به نام همه دست‌اندرکاران مجاز خواهد بود.
- مالکیت منافع مادی: سهم مشارکت شرکت/شتاب‌دهنده متقاضی حداقل 10 و حداکثر 35 درصد خواهد بود (منافع مالی ناشی از توسعه این فناوری بر اساس توافق طرفین و مشترک خواهد بود و باتوجه‌به سهم آورده نقدی و غیر نقدی توسعه‌دهنده، سهم مالکیت قابل‌مذاکره و توافق است).
تولید یک سیال تمیزکننده چاه مبتنی بر نانوبیوکاتالیست‌ها
لازم به ذکر است که بسته به نوع گل حفاری، فرمولاسیون سیال مذکور می‌تواند بهینه‌سازی شود.
شماره تماس:
021-66531044
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@
021-66531044
09025555471
اینستاگرام:
iran.challenges@