الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.
قیمت
قیمت این مقاله: 38000 تومان
(ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره
۴۱
کد مقاله
IND41
مترجم
گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh
نام فارسی
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
نام انگلیسی
GAS HYDRATE APPLICATIONS AND PROBLEMS IN OIL AND GAS INDUSTRY
تعداد صفحه به فارسی
۲۲
تعداد صفحه به انگلیسی
۵
کلمات کلیدی به فارسی
هیدرات گاز, اندرون گیر, انسداد خط لوله, جذب کربن دی اکسید, مشکلات صنعت پترولیوم/نفت خام, ذخیره سازی گاز طبیعی, حمل و نقل
کلمات کلیدی به انگلیسی
Gas hydrate, Clathrate, pipeline plugging, carbon dioxide capture, petroleum industry problems, natural gas storage, transportation
مرجع به فارسی
ژورنال بین المللی تحقیقات علوم و مهندسی
مرجع به انگلیسی
International Journal of Scientific & Engineering Research
کشور
هندوستان
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
چکیده
این مقاله اطلاعات خلاصه ای از کاربردها و مشکلات مختلف هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز را تشریح مینماید. به طور گسترده، هیدرات گاز به عنوان ترکیبات فیزیکی اندرون گیر به شمار می آید، که در آن مولکول های گاز در سلول های بلورین محبوس شده، که خود از پیوندهای هیدروژن مولکول های آب حاصل می شوند. قابلیت شکل دهی هیدرات گاز، با استفاده از انواع مختلف گاز، در حضور آب و تحت شرایط مختلف فشار زیاد و دمای پایین، وجود دارد. صنعت نفت و گاز برای ممانعت از تشکیل هیدرات در گاز، عامل انسداد کننده لوله، در طی سالیان متمادی اقدامات اکیدی را انجام داده است. با این وجود، هیدرات های گاز طبیعی در نواحی سردتر زمین وجود دارند، نظیر لایه منجمد زمین، یا نواحی کف دریا، که به عنوان یک منبع غیر متعارف انرژی قابل دسترس برای بشر به شمار می آیند. کاربردهای مثبت دیگر تجزیه / منزوی سازی کربن دی اکسید، جداسازی گاز و ذخیره سازی و حمل و نقل گاز طبیعی می باشد. در نهایت، کاربرد انرژی تفکیک هیدرات را میتوان در فرآیند های تبرید و ذخیره سازی تحت شرایط سرد به کار گرفت.
کلمات کلیدی:هیدرات گاز، اندرون گیر، انسداد خط لوله، جذب کربن دی اکسید، مشکلات صنعت پترولیوم/نفت خام، ذخیره سازی گاز طبیعی، حمل و نقل
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
۱- مقدمه
هیدرات های طبیعی به صورت مواد جامد بلورین (همانند یخ)، متشکل از آب و گاز، هستند. مولکلول های گاز (مهمانها) در حفره های آب (میزبان)، متشکل از مولکلول های آب با پیوند- هیدروژن، همانگونه که در شکل (۱) نشان داده شده است، محبوس میشوند {۳-۱}. سه ساختار هیدرات های گازی مشخص شده عبارتند از: ساختار I (SI)، ساختار II (SII) و ساختار H(SH) شبکه ایزومتری (مکعبی) {۳}. در ساختار I، قفس ها در یک حالت بسته بندی مرکز – بدنه آرایش یافته و به اندازه ای بزرگ می باشند که قابلیت شامل نمودن گازهایی چون متان، اتان و دیگر گازهای دارای قطرهای مولکلولی مشابه نظیرکربن دی اکسید و هیدروژن سولفورید را خواهند داشت. در ساختار II، این بسته همانند یک الماس میباشد که منجر به ایجاد قفسه های خاصی می شود که بزرگی آن ها تا اندازه ای است که نه تنها قابلیت شامل نمودن متان و اتان را دارند بلکه مولکول های گاز به بزرگی پروپان و ایزوبوتن را میتوانند در خود جای دهند. ساختار H نیازمند یک مولکول کوچک نظیر متان و بعلاوه مولکول های بزرگتر نوعی یک بخش چگالیده گاز یا بخش روغن می باشند. از بین این سه مورد، ساختار ۱ به عنوان شایع ترین ساختارها به شمار می آید. شکل ۲ نشان دهنده سه ساختار متعارف هیدرات گاز میباشد {۴}.
هیدرات های گاز به صورت اندرون گیر بوده که تحت شرایط خاصی (دمای پایین و فشار بالا) تشکیل شده و قابلیت شکل گیری در دماهای بالاتر از نقطه انجماد آب در فشار بالا را خواهند داشت. شرایطی که سبب تشکیل هیدرات میشود فشار بالا (نوعا بیشتر از ۳۰ بار) و دمای پایین (نوعا کمتر از ۲۰ درجه سلسیوس) میباشد {۵}. شرایط دقیق در این ارتباط برحسب فشار و دما منوط به ترکیب سیال ها می باشد. این شرایط می توانند در داخل دریا در عمق های اندک زیر کف دریا و نواحی ساحلی زیر لایه منجمد زمین وجود داشته باشد.
هدف مقاله کنونی مشخص نمودن مزیت ها و مشکلات هیدرات های گازی و مسایل مرتبط با آن در صنعت نفت و گاز می باشد.
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
۲- هیدرات گاز: مشکلات در صنعت نفت و گاز
۲ـ۱٫ بروز هیدرات گاز در طی حفاری در نواحی ساحلی
چالش های بسیار فزاینده ای در ارتباط با حفاری نفت و گاز مناطق ساحلی با توجه به افزایش عمق آب وجود دارند. یکی از این چالش ها تشکیل هیدراتهای گازی می باشد. در صورتی که با رسوبات کم عمقی که حاوی گاز طبیعی هستند در طی حفاری آب عمیق روبرو شویم، این گاز به داخل سیال حفاری نفوذ نموده و منجر به تشکیل هیدرات گازی تحت شرایط دمایی پایین و فشار بالا می شود{۹}. به علاوه، در صورتی که سیال حفاری استفاده شده شامل مواد بازدارنده هیدراته نباشند، هیدرات گاز به راحتی تشکیل شده ، آن هم به هنگامی که پمپاژ جریان گل متوقف شده و گاز به داخل سیال حفاری نفوذ نماید، که خود منجر به ایجاد نوعی ضربه غیرمترقبه گاز در طی عملیات حفاری می شود. این ضربه ممکن است سبب انسداد لوله گردیده و یا موجب ایجاد یک فضای باز / لقی حلقوی و یا احتمالا بروز مشکل در شیر فوران گیر (BOP) گردد{۱۰}. این مورد می تواند در موقعیت های متعددی فاجعه آمیز باشد. هیدرات جامد قابلیت انسداد و گرفتگی لوله ها را داشته و می تواند سبب بروز مشکلات کنترلی شود.
هیدرات ممکن است در لوله عمودی و در بخش های حلقوی بین لوله های محافظ و رشته حفاری به وجود آید، که ممکن است سبب متوقف شدگی گردش سیال حفاری و ممانعت از حرکت رشته حفاری شده و می تواند موجب بروز تأثیرات شدید در عملیات حفاری همانگونه که در شکل ۳ نشان داده شده است گردد{۱۱}. بنابراین، از دهه ۱۹۹۰، برآوردهای اکیدی جهت ممانعت از تشکیل هیدرات در حفاری های عمیق آب انجام شده است. راهکار ممانعتی اصلی اضافه نمودن برخی از ترکیبات شیمیایی خاص می باشد که سبب می گردند تا سیال حفاری قابلیت تشکیل هیدرات های گاز را نداشته باشند، همانند بازدارنده های ترمودینامیکی و بازدارنده های هیدرات با دوز اندک (LDHI). در طی حفاری های چاه عمیق آب یا نفت و حفاری های نفت و هیدرات، بازدارنده های ترمودینامیکی غالباً به سیال حفاری اضافه می شوند، با این حال بازدارنده های هیدرات جنبشی (KHI) هنوز تحت مطالعه و بررسی می باشند.
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
۲ـ۲٫ مسایل تضمین جریان
حمل و نقل نفت و گاز در خط لوله به عنوان یک راه متعارف انتقال نفت و گاز از سر چاه به مناطق یا سایت های تولید می باشد. در صورتی که دما و فشار خطوط لوله در ناحیه هیدراته در دیاگرام فاز با تنزل روبرو شود، ذرات هیدرات گاز تشکیل می شوند. این ذرات ممکن است در نهایت سبب گرفتگی خط لوله همانگونه که در شکل ۴ نشان داده شده است شود{۲}.
تشکیل هیدراتها سبب گرفته شدن خطوط لوله انتقال شده و موجب می شود تا عملیات انتقال غیر اقتصادی گردیده و منجر به توقف فرآیند تولید حتی احتمالاً تا ماههای متمادی خواهد شد. با انتشار هیدرات به صورت تدریجی لوله ها دچار مشکل گرفتگی شده و موجب می شود تا لوله به دو بخش تحت فشار تبدیل شود: یک بخش دارای فشار بالا بین چاه یا منبع گاز تحت فشار زیاد و بخش دوم ناحیه دارای فشار کم در بخش بازیافت گاز. در بخش دارای فشار بالا، ممکن است ترکیدگی لوله به واسطه رشد فشار به وجود آید. این گرفتگی ممکن است سبب تخریب لوله به هنگام بروز تفاوت فشار بین ناحیه بالا دست و پایین دست گردد. هر دوی این مشکلات ممکن است به پرسنل ایمنی نیز صدمه وارد نموده و قابلیت تخریب تأسیسات تولید را نیز خواهد داشت{۱۲}.
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
۳- هیدرات های اندرون گیر: کاربردهای بالاقوه
۳-۱٫ هیدرات های گاز طبیعی به عنوان منبع محتمل انرژی
مقادیر زیاد هیدرات گاز متان در قالب مواد جامد به صورت رسوب و سنگ های رسوبی در داخل ۲۰۰۰ متری پوسته زمین در بخش لایه منجمد زمین و نواحی عمیق آب وجود دارند{۱۵}. مقادیر هیدرات های گاز در پوسته زمین را می بایست به عنوان منبع غیر متعارف انرژی به حساب آورد. ذکر این نکته ضروری است که تحت شرایط فشار یکسان و دمای استاندارد، یک حجم هیدرات متان قابلیت نگهداری ۱۶۴ برابری در مقایسه با متان و یک حجم متان گازی را خواهد داشت {۶}. ذخیره های بالقوه گاز در هیدرات که در ناحیه ساحلی و بر روی زمین توزیع شده اند بیش از ۱٫۵ × ۱۰۱۶ m3 می باشند{۱۶}. هیدرات گاز نقش مهمی را جهت ارضای نیازهای انرژی جهانی بازی می نماید، بنابراین اکتشاف، توسعه و تولید گاز از هیدرات گاز به عنوان یک ویژگی مهم برای قرن بیست و یک به حساب می آید{۱۷}.
فرآیند بازیابی گاز به طور کلی به وسیله فرآیند بازدارندگی حرارتی، کاهش فشار و یا بازدارندگی شیمیایی انجام می شود. به منظور انتشار گاز از هیدرات گاز رسوب شده به وسیله شبیه سازی حرارتی لازم است تا قابلیت گرم نمودن از طریق تزریق سیال حرارت دیده یا به طور بالقوه حرارت دهی مستقیم این فرآیند وجود داشته باشد. فرآیند کاهش فشار در مقایسه با روش شبیه سازی حرارتی اقتصادی تر بوده و بیشتر ترجیح داده میشود، چرا که این فرآیند به صرف هزینه های انرژی زیادی نیاز ندارد و می توان آن را جهت تفکیک حجم معنی داری از هیدرات گاز به طور نسبتاً سریع مورد استفاده قرار داد {۱۸}. اما این فرآیند نیازمند رسوبات هیدرات متخلخل زیادی می باشد و در فرآیند حمل گاز استخراج شده و آب ممکن است با بلوری شدگی مجدد به هیدرات های گازی در داخل خطوط حمل تبدیل شده و متعاقباً سبب گرفتگی لوله ها گردد{۶}. بازدارندگی شیمیایی همانند ترکیبات آلی خاص (نظیر متانول و گلیکول) یا ترکیبات نمک های یونی، جهت تغییر وضعیت ثبات هیدرات گاز نیز به کار گرفته می شود {۱۹}. نمک آب دریا یا دیگر بازدارنده های شیمیایی را نیز می توان در طی برخی از مراحل تولید گاز از رسوبات هیدرات متان به کار گرفت، اما به عنوان راهکار اصلی تفکیک یا تجزیه هیدرات گاز به حساب نیامده و به مدت طولانی در مقیاس بزرگ مورد استفاده قرار نمی گیرد.
۳-۲٫ محبوس سازی و منزوی سازی دی اکسید کربن
تاثیر انتشار صنعتی CO2 و اثر آن بر روی محیط زیست منجر به گرم شدگی جهانی گردیده و در خلال سالیان اخیر توجه ویژه ای به این مهم جلب شده است {۲۰}. منبع اصلی انتشارات کربن دی اکسید در اتمسفر تولید نیروی حرارتی، کارخانجات تولید سیمان، تولیدات آهن و فولاد، پالایشگاه های نفت و گاز طبیعی و صنایع پتروشیمیایی می باشند {۲۱}. فرآیند محبوس سازی و منزوی سازی کربن دی اکسید (CCS) بخش های مهمی از ویژگی های تحقیقاتی در کشورهای صنعتی را به خود اختصاص داده است تا از این طریق قابلیت فایق آمدن بر مشکلات جهانی در ارتباط با تحدید گرمایش جهانی به وجود آید{۲۲}. به علاوه، مبنای فرآیند جذب یا محبوس شدگی CO2 می بایست به گونه ای باشد که CO2 را نه تنها به عنوان گاز گلخانه ای آلوده کننده به حساب آورد، بلکه باید این مورد را به عنوان ماده خام مهم نیز تلقی نمود{۲۱}. فناوری های موجود کنونی برای انجام فرآیندهای جذب یا محبوس شدگی کربن دی اکسید و جداسازی آن به صورت حلال های شیمیایی، جذب، واجذب، جذب شیمیایی و پیوند شیمیایی از طریق فرآیند معدنی سازی می باشد. عوامل خاصی نظیر مقدار مواد شیمیایی استفاده شده در این فرآیندها، قوانین مربوط به انرژی، و هزینه های مرتبط با این فرآیندها سبب شده است که آنها برای انجام فرآیند محبوس سازی کربن در سطح بزرگ چندان جذاب نباشند{۲۲}.
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
۳-۳ ذخیره سازی و حمل و نقل گاز طبیعی
هیدرات گاز برای ذخیره سازی و انتقال گازهای طبیعی، به واسطه قابلیت هیدرات ها جهت فراهم آوردن غلظت های بالای گازی، به کار گرفته می شود {۲۳}. مطالعات متعددی نشان دهنده آن هستند که ساختارهای هیدرات گاز دارای پتانسیل خاصی به عنوان رسانه ذخیره سازی برای گازهای مختلف می باشند. هیدرات گاز طبیعی (NGH) به عنوان یک فناوری مهم در بین دیگر تکنولوژی های محتمل انتقال گاز از میدان های تولیدی به سمت محل های استفاده مدنظر می باشد، که شامل گاز طبیعی خط لوله ای (PNG)، گاز طبیعی مایع شده (LNG)، گاز طبیعی فشرده شده (CNG)، تبدیل گاز به مایع (GTL)، تبدیل گاز به محصول خاص (GTC)، و تبدیل گاز به مفتول (GTW) یعنی الکتریسیته است. ذخیره سازی و حمل و نقل گاز طبیعی به شکل هیدرات های گازی دارای مزیت اقتصادی می باشد و این مزیت عمدتا به واسطه سرمایه گذاری کمتر در زیرساختارها و ادوات مورد نیاز است {۲۶}. نکته کلیدی ذخیره سازی NGH و حمل آن فائق آمدن بر زمان طولانی تر فرآیند اندوکسیون و تسریع شکل گیری هیدرات می باشد. تحقیقات زیادی به منظور افزایش سرعت شکل گیری هیدرات انجام شده اند، شامل اضافه نمودن مواد فعال سطحی، فرآیند به هم زدن، حبابی سازی و تبدیل به محلول. با این وجود، ویژگی های اقتصادی این مورد را می توان عامل جداسازی در ارتباط با مشخص سازی کارایی فرآیند بهینه دانست.
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
۳-۴٫ کاربرد ذخیره سازی خنک
نیاز فزاینده برای برق سیستم های تهویه مطبوع مناطق خانگی و از بین رفتن لایه ازن به وسیله کلروفلوروکربن ها (CFCs) کاربرد سیستم های ذخیره سازی خنک جایگزین را بیش از قبل به عنوان یک ویژگی ضروری مطرح نموده است که با استفاده از آن قابلیت حذف سیستم های تبرید متعارف نظیر CFCs (کلروفلوروکربن ها) و HFCs (هیدروفلوروکربن ها) به وجود خواهد آمد {۲۷}. هیدرات CO2 یکی از روش های جایگزین استفاده شده در فرآیند تبرید به شکل مواد مایع هیدرات اندرون گیر به عنوان سیستم های تبرید دو فازه (جامد- مایع) به کار گرفته می شود. این سیستم های تبرید دو فازه، به واسطه گرمای گداز با ویژگی نهفتگی بالا (که در برخی از مواقع تحت عنوان مواد تغییر فاز نیز خوانده می شوند)، دارای کارامدی انرژی بالاتری در مقایسه با سیستم های تبرید تک فاز می باشند. مواد سیال هیدرات CO2 به عنوان سیستم های نوین در رشته توزیع و ذخیره سازی تحت شرایط خنک به حساب می آید، آن هم به عنوان مواد تغییر فاز که علت آن را می توان این حقیقت دانست که دماهای ذوب برخی از هیدرات های درون گیر سازگار با دمای مورد نیاز در این کاربردها نظیر تهویه مطبوع می باشد. به جای استفاده از روش های مکانیکی، گرمای تفکیک هیدرات های CO2 را می توان از طریق تزریق مستقیم گاز به داخل یک محلول آبی همانند مورد سیال های یخی، تولید نمود. حرارت تفکیک این سیال ها به نظر برای کاربرد در تبرید مناسب می باشد {۲۷}.
کاربردها و مشکلات هیدرات گاز در صنعت نفت و گاز
۴- نتیجه گیری
هیدرات گاز به عنوان یک فرآیند مهم تلقی می شود که به صورت طبیعی یا مصنوعی حاصل می شود. هیدرات گاز را می توان در کاربردهای بسیاری چون منابع انرژی، ذخیره سازی و انتقال، جداسازی گاز از ترکیب گازهای دودکش، و کاربردهای ذخیره سازی تحت شرایط سرد به کار گرفت. در عین حال، این مورد به عنوان یک مشکل در صنعت نفت و گاز به واسطه تشکیل هیدرات های گازی در طی فرآیند استخراج گاز در نواحی ساحلی به شمار می آید و علاوه بر این به عنوان مشکل حمل گاز یا نفت در خطوط لوله مطرح است، که سبب بروز مشکلات متعددی در ارتباط با ویژگی های فراوری و وسایل بودجه ای شده است. این مقاله نواحی مختلف مورد علاقه در ارتباط با مزیت های هیدرات گاز یا مشکلات آن در صنعت نفت و گاز را مورد بررسی قرار داده و از این طریق سبب مرتفع سازی مشکلات مطرح شده در ارتباط با هیدرات گاز شده است.
لطفا به جای کپی مقالات با خرید آنها به قیمتی بسیار متناسب مشخص شده ما را در ارانه هر چه بیشتر مقالات و مضامین ترجمه شده علمی و بهبود محتویات سایت ایران ترجمه یاری دهید.
