خرید و دانلود نسخه کامل مقاله کامل گاز طبیعی و شاخه های اصلی این صنعت

مقاله کامل گاز طبیعی و شاخه های اصلی این صنعت

شکل1- لوله پلی اتیلن
گاز طبیعی وشاخه های اصلی این صنعت
گاز طبیعی :
گاز طبیعی عمدتا از متان CH4 تشکیل شدهاست ولی هیدروکربن های اتان ( C2H6) ، (پروپان ( C3 (H8) و حتی بوتان (C4H10) نیز می توانند در گاز طبیعی وجودداشته باشند . گاز طبیعی همچنین شامل هیدروژن ، نیتروژن ، کربن دیوکسید وهلیم به مقدار کم است .
مقدار هلیم در گاز طبیعی می تواند تا 3 درصد حجم مولی برسد .گاز هلیم دارای ارزش تجارتی فراوانی است گاز
طبیعی به طور کلی می تواند به صورت های زیر در یک مخزن یافت شود .
گاز آزاد : در این حالت گاز به صورت آزاد وجدا از نفت در قسمت های بالای نفت وجوددارد .
شکل 2-ساختار پلی اتیلن
گاز حل شده در نفت : دراین حالت گاز در نفت حل شده است میزان گاز حل شده در نفت بیشتر به شرابط فیزیکی مخصوصا فشار ودما بستگی داردو پس از استخراج نفت در سطح زمین به علت کاهش فشار گاز حل شده در آن توسط یک جدا ساز جدا می شود .مقدار گاز حل شده می تواند از چند فوت مکعب تا چندین هزار فوت مکعب ( در شرایط استاندارد ) در هر بشکه نفت تغییر کند .
مخزن گاز خالص : در طبیعت مخازنی یافت می شوند که دارای نفت نیستند و فقط شامل گاز تنها می باشند .دما و فشاری که اولین ذرات گاز از نفت خارج می شود را نقطه حباب می نامند . دما در یک مخزن تقریبا ثابت است ولی با تولید نفت فشار مخزن کم می شود .فشار نقطه حباب را گاهی فشار سیر شده نیز می گویند .اگر فشار مخزن از فشار سیر شده بیشتر باشد نفت گاز بیشتری را در خودنگه میدارد .مقدار فشار سیر شده می تواند از فشار مخزن تا فشار یک اتمسفر تغییر کند .
گاز حل شده در آب : در شرایط مخازن و فشارهای حوالی psi 5000 حدود 20 فوت مکعب گاز در یک بشکه آب میتواند حل شده باشد . هر گاه گاز در آب نمک دار حل شده باشد میزان انحلال پذیری آن کم شود .روی هم رفته انحلال پذیری گاز در آب حدود 6% انحلال پذیری گاز در نفت است. در شرایط یکسانی با توجه به اینکه آب در مخزن ممکن است تا 50 درصد حجم خالی مخزن باشد مقدار گاز حل شده در آب می تواند قابل ملاحظه باشد .
گاز مایع شده :در عمق 6000 پایی مخزن ودر فشارهای خیلی بالا گاز می تواند به صورت مایع باشد وعملا از نفت قابل تشخیص نیست . یک بشکه گاز طبیعی مایع معادل 100000 بشکه گاز در شرایط استاندارد حجم است .
گازمیعانی : گاز میعانی که به طور خلاصه معمولا با GC نشان داده می شود چیزی بدین نفت وگاز است که در زیر زمین به شکل مایع ولی شامل 5000 تا scf/bbl 100000
گاز می باشد 1000+1m3=6/29bb1) لیتر ) یک کیلو لیتر ) . گاز میعانی معمولا دارای درجه API بالای 45 است .
توضیح : bbl : بشکه نفت
تا خالصیهای باقی مانده شبیه هیدروژن سولفید ، نیتروژن و یا کربن دیوکسید ارزش گاز طبیعی را کاهش می دهند .
عقیده عمومی بر این است که نفت ( petroleum ) شامل نفت خام وگاز طبیعی در اثر تجزیه بقایای لاشه ها واجساد گیاهان وجانوران ته نشین شده در رسوبات دریایی یا سایر رسوبات آبی توسط باکتریها طی میلیونها سال پیش منشاء یافته است .تبدیل این مواد به نفت وگاز در اثر شرایط خاص اعماق زمین وفشار و گرمای آن وبه تدریج صورت گرفته است .فرض می شود که پس از تشکیل نفت وگاز با کمک نیروهای طبیعی از درون خلل وفرج لایه های زیر زمین مهاجرت کرده اند ونهایتا این حرکت با تغییر شکل وخصوصیات یک صخره و یا شکل طبقات آن متوقف گشته است .
شکل 3- ساختار کریستالی
واحد اندازه گیری گاز طبیعی
معمولا مقدار گاز طبیعی را بر اساس حجم آن در شرایط استاندارد بیان می کنند .
شرایط استاندارد دمای ( 15/5 C) 60F و فشار یک اتمسفر است . در بعضی موارد از دمای c20 یا F68 برای شرایط استاندارد استفاده می شود . در این جزوه از دمای 60F برای تعریف استاندارد استفاده شده است . حجم یک فوت گاز در شرایط استاندارد با scf نشان داده میشود هر 1000 فوت مکعب را با حرف M نشان می دهند به عنوان مثال 150000Ft3= 150 Mcf است .گاهی مقدار گاز طبیعی را بر اساس مقدار نفت خام بر حسب تن که می تواند همان میزان انرژی گرمایی را تولید کند بیان می کنند . به طور تقریبی 100 متر مکعب گاز طبیعی معادل 824/0تن نفت خام ارزش گرمایی دارد .
چگالی نسبی گاز طبیعی
چگالی گاز ها بر خلاف چگالی مایعات که با چگالی آب مقایسه می شود ، باچگالی هوا مقایسه می گردد .اگر چگالی نسبی گاز با نشان داده شود .
در رابطه بالا گاز چگالی گاز و هوا چگالی هوا در شرایط یکسان است .هر گاه از رابطه گاز ایده آل استفاده شود مقدار برابر نسبت وزن مولکولی گاز به وزن ملکولی هواست به عنوان نمونه آنالیز یک گاز طبیعی در زیر نشان داده شده است .
ناخالصیهای باقی مانده شبیه هیدروژن سولفید ، نیتروژن و یا کربن دیوکسید ارزش گاز طبیعی را کاهش می دهند .
عقیده عمومی بر این است که نفت ( petroleum ) شامل نفت خام وگاز طبیعی در اثر تجزیه بقایای لاشه ها واجساد گیاهان وجانوران ته نشین شده در رسوبات دریایی یا سایر رسوبات آبی توسط باکتریها طی میلیونها سال پیش منشا گرفته است .
تبدیل این مواد به نفت وگاز در اثر شرایط خاص اعماق زمین و فشار گرمای آن و به تدریج صورت گرفته است فرض می شود که پس از تشکیل نفت و گاز با کمک نیروهای طبیعی از درون خلل و فرج لایه های زمین مهاجرت کرده اند ونهایتا این حرکت با تغییر شکل وخصوصیات یک صخره و یا شکل طبقات آن متوقف گشته است .
بخش برآمده صخره را طاقدیس و بخش فرورفته آن را ناودیس می نامند . شکافی که از لغزش صخره ای بر صخره دیگر به وجود آمده است گسل است یکی از سنگهای لایه شنی بستر یک مخزن است . گاز در زیر قله طاقدیس محتوی گاز و در دامنه طاقدیس زیر گاز نفت و در نقطه ای دیگر آب وجود دارد . همچنین بین گسل و گنبد نمکی هم نفت به دام افتاده است .
اکتشاف و حفاری :
در روزگاران آغازین صنعت نفت ، روشهای علمی اکتشاف تقریباً ناشناخته بود و کشف ذخایر نفت و گاز بدون طرح و برنامه علمی و عمدتاً تصادفی صورت می گرفت .
امروزه روشهای زمین شناسی – ژئوفیزیکی و ژئو شیمیایی به طور مجزا و یا اغلب تواماض برای کتشاف به کار برده می شوند . اگر چه هیچ یک از روش های فوق مستقیماً وجود نفت یا گاز را نشان نمی دهند ولی در بهترین حالت با این روش ها می توان ساختمان لایه های زیر زمینی را مشخص کرده و مکانهایی را که احتمالاً گاز یا نفت وجود دارد معین نمود .
روشهای زمین شناسی
تکنیک های زمین شناسی شامل مطالعه و بررسی در سطح زمین با نمونه گیری از رگه صخره ها و تجزیه و تحلیل نمونه ها جهت مشخص نمودن قدمت و شکل صخره و شرایطی که تحت ان شگل گرفته است می باشد . ارتباط بین ساختمان صخره ها شناخته شده ممکن است باعث شناسایی ساختمان سطح زیر زمین شود .
وقتیکه اطلاعات زمین شناسی در خصوص قدمت ، نوع و تاریخچه یک صخره حاکی از احتمال ذخایر نفتی باشند روشهای ژئوفیزیکی برای شناسایی شکل طبقات زیر زمین جهت پیدا کدن رگه های نفت خیز به کار می رود .
روشهای ژئوفیزیکی
روشهای ژئوفیزیکی شامل اندازه گیری تغییرات نیروی جاذبه زمین (جاذبه سنجی)، اندازه گیری نیرو و تغییرات نیروی مغناطیسی زمین (مغناطیس سنجی) و اندازه گیری زمان برگشت امواج ضربه ای منعکس شده از طبقات زیر زمین توسط انفجار متمرکز در سطح زمین (لرزه نگاری)می باشد . تکنیکهای لرزه نگاری امروزه به طور گسترده ای به کار می رود زیرا بهترین تصویر را از ساختمان صخره های زیر زمینی ارائه می دهند .
از انواع مختلف ساختمان زیر زمین که می توانند با تکنیکهای فوق بدست آیند شامل ناودیس های نسبتاً قوس دار ، طاقدیس ها ، چینه ها و گسل ها یعنی جایی که لایه های صخره جابجا شده اند می باشند .
روشهای ژئوشیمیایی
گاهی اوقات تکنیهای ژئوشیمیایی اطلاعات تکمیلی با ارزش در خصوص امکان وجود ذخایر نفتی و گازی بدست می دهد . ترکیب باکتریایی و شیمیایی خاک برفراز و اطراف مخازن گاز و نفت در اثر فرار تدریجی نفت به سطح زمین تغییر می یابد بنابراین تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی نمونه های خاک یک منطقه می تواند مشخص کننده وجود نفت یا گاز در لایه های زیر آن باشد .
قبل از اینکه محل حفاری انتخاب شود کلیه اطلاعاتی که از طریق تکنیکهای فوق الذکر بدست می آید می بایست مانند اجزا یک معما کنار هم گذاشته شود وقتی که محل حفاری انتخاب و دکل آن زده شد . دهها هزار دلار خرج اتمام چاه خواهد شد . معهذا با همه این تدابیر مقدماتی ، تنها از ده چاه حفر شده کمتر از یک مورد به نفت و یا گاز می رسد و از میان چهل چاه تنها کمتر از یک مورد به میدان جدید نفتی برخورد می کند . پس از انتخاب جایگاه مناسب برای حفاری یا اخذ اجازه نامه استخراج ، حفاری با دکل و وسایل لازمی که جهت حفاری و نفوذ در صخره های آن محل مناسب است آغاز می شود .
حفاری یا به روش قدیمی تر یعنی با کابل انجام می شود و یا به روش چرخشی که امروزه به صورت گسترده ای جایگزین روش اول شده است صورت می گیرد . این دو روش گاهی اوقات در کنار هم استفاده می شوند . در روش حفاری به وسیله کابل صخره ها توسط ضربات یک مته قلمی شکل که به وسیله کابل از طریق صفحه متحرک آویزان است خرد می شود .
یک میله فلزی که اصطلاحاً میله حفاری نامیده می شود نیروی کافی را جهت خرد کردن صخره به مته ای منتقل می کند که دائما در حال بالا و پائین رفتن توسط یک صفحه متحرک است . نهایتاً قدرت خردکنندگی مته به وسیله ذرات سائیده شده در سوراخ ایجاد شده کاهش می یابد و لوله های حفاری می بایست بیرون کشیده شده و تمیز شوند قطعات و تکه های صخره توسط آب و یک چمچه که وسیله ای است شبیه یک لوله دراز که انتهایش می تواند جهت ورود خرده صخره و لجن باز شود بیرون کشیده می
شود وقتی که سرواخ مته تمیز شد لوله ها به داخل فرستاده می شوند و حفاری مجدداً شروع می گردد . حفاری با کابل را می توان در حفره های خشک و روغن کاری نشده و یا در حفره هایی که نسبتاً با گل حفاری و آب پر شده اند بسته به خصوصیات ساختمانی صخره ها ، انجام داد.
حفاری چرخشی
تکنیهای حفاری چرخشی در دهه های 1880 و 1890 توسعه یافتند و اولین بار به صورت موفقیت آمیزی در حوزه نفتی مشهور به اسپیندل تاپ (Spindel top) در جنوب غربی تگزاس آمریکا کار گرفته شد .
در حفاری چرخشی تشکیلات حفاری توسط عمل چرخش یک مته که در انتهای لوله حفاری سوار شده است در زمین نفوذ می کند . چرخش توسط یک لوله مربع شکل که اصطلاحاً کلی (Kelly) نامیده می شود به مرحله عمل در می آید . این لوله مربع شکل از مرغک یک صفحه دوار در سطح دکل حفاری عبور می کند . مادامی که مته چرخان در حال تراشیدن صخره به سمت پائین است جهت تمیز کردن و روغنکاری آن ، سیالی حاوی خاک رس و مواد شیمیایی که اصطلاحاً گل حفاری نامیده می شود به سمت پائین و بالا جریان داده می شود . گل حفاری باعث پوشاندن دیواره های چاه و حفاظت ترکیبات سست شده و طبقات صخره ای دارای رگه های آب را آب بندی نموده و از ایجاد حفره های انحرافی جلوگیری می نماید . به جای گل حفاری از گاز یا هوا با فشار زیاد نیز استفاده می کنند .
لوله گذاری
همانطور که حفاری ادامه داشته و در حال پیشرفت است چاه می بایستی جهت جلوگیری از نفوذ آب صخره ها و ایجاد حفره های انحرافی لوله گذاری شود . برای فرستادن لوله بداخل چاه می بایست ابتدا کلیه وسایل حفاری از داخل آن بیرون کشیده شود . سپس لوله به داخل چاه رانده شده و از بالا توسط تلمبه با فشار سیمان به دداخل لوله فرستاده شود به طوریکه سیمان از پائین وارد جداره بین لوله و چاه شده و به سمت بالا بیاید و فاصله بین جداره خارجی لوله و بدنه چاه را پر نماید پس از عمل سیمان کاری و محکم شدن لوله عمل حفاری به وسیله مته ای کوچکتر از داخل لوله از سر گرفته می شود روشهای توسعه یافته نوینی اخیراً در حفاری به وجود آمده است که شامل تکنیک توربینی است بدینوسیله که چرخش مته به وسیله یک توربین با نیروی محرکه گل حفاری در حال چرخش انجام می گیرد .
تولید
تکمیل چاه :

فایل : 90 صفحه

فرمت : Word