دانلود پایان نامه ارشد : بررسی و انتخاب سیستم مناسب تصفیه آب تولید شده همراه نفت

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی 

گرایش : محیط زیست

عنوان : بررسی و انتخاب سیستم مناسب تصفیه آب تولید شده همراه نفت        

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

 پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Sc”

مهندسی شیمی – محیط زیست

 عنوان :

بررسی و انتخاب سیستم مناسب تصفیه آب تولید شده همراه نفت جهت استفاده در سکوهای نفتی

استاد راهنما :

دکتر مهدی ارجمند

 استاد مشاور :

دکتر حسن پهلوان زاده

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

  عنوان مطالب                                                                                شماره صفحه 
چکیده …………………………………………………………………………………………….1
مقدمه………………………………………………………………………………………..2

فصل اول: کلیات ………………………………………………………………………………4

  
1-1)    آب تولیدی همراه نفت ………………………………………………………….5 
1-2)    عوامل موثر بر حجم آب تولیدی…………………………………………………….7

1-3)    آلودگی های آب تولیدی………………………………………………………………8

1-4)    خصوصیات شیمیایی و فیزیکی آب تولیدی…………………………………………11

1-4-1) خواص شیمیایی……………………………………………………………11

1-4-2) خواص فیزیکی……………………………………………………..13

1-5)    مدیریت آب تولیدی…………………………………………………..15

1-6)    اثرات زیست محیطی آب تولیدی……………………………………………20

1-6-1) اثرات هیدروکربنهای موجود در آب تولیدی……………………………………….20

1-6-2) اثرات نمک موجود در آب تولیدی…………………………………………….22

1-6-3) اثرات فلزات سنگین موجود در آب تولیدی……………………………..23

1-6-4) اثرات مواد رادیواکتیو موجود در آب تولیدی…………………23

 
فصل دوم: مروری برمطالعات و تحقیقات انجام شده توسط محققان………….24
2-1) مطالعات مختلف برروی آب تولیدی همراه نفت و روشهای تصفیه آن …………………..25 
 فصل سوم: اهداف، روشها و تجهیزات جداسازی و تصفیه آب تولیدی…………………26
3-1) اهداف تصفیه آب تولیدی……………………………………….27

3-2) روشهای مختلف تصفیه آب تولیدی در صنعت نفت……………………………31

3-2-1) تصفیه فیزیکی………………………………31

3-2-2) تصفیه شیمیایی……………………………………….32

3-2-3) تصفیه بیولوژیکی…………………………………………………34

3-2-4) تصفیه غشایی……………………………………………………….36

3-2-5) سیستم های ترکیبی غشایی…………………………………………………………37

3-3) تجهیزات جداسازی و تصفیه آب تولیدی ……………………………………………………..38

3-3-1) settling tank ها و skimmer vessel ها……………………………………………………41

3-3-2) جداسازهای API………………………………………………………………41

3-3-3) Plate Coalescer ها………………………………………………………………………….42

3-3-3-1) جداسازهای PPI………………………………………………………………………………..42

3-3-3- جداسازهایCPI  …………………………………………………………………………………43

3-3-3-3) تجهیزات جریان عرضی………………………………………………………………………………45

3-3-4)  Skimmer, Coalescers………………………………………………………………………………47

3-3-5) فیلترهای Precipitators, Coalescing………………………………………………..47

3-3-6) (SP Packs) Free-Flow Turbulent Coalescers ……………………………………………….48

3-3-7) واحدهای شناورسازی……………………………………………………………………….48

3-3-7-1) واحدهای شناورسازی Dissolved Gas…………………………………………………….49

3-3-7-2) واحدهای شناورسازی Dispersed Gas…………………………………………………………..49

3-3-7-3) واحدهایISF……………………………………………………………………………………………….52

3-3-7-4) سیستم‌های شناورسازی GLR Microbubble یاMBF  …………………………………………….53

3-3- 8) هیدروسیکلون‌ها…………………………………………………………………………….54

3-3- 9) سیستم‌های سانتریفوژ…………………………………………………………………56

3-3- 10) روش Extraction………………………………………………………56

3-3-10-1) فرآیند CTour…………………………………………………………………………………..57

3-3-10-2)  Epcon CFU……………………………………………………………………………….59

3-3-10-3) فرآیند MPPE………………………………………………………………………..59

3-3- 11) روش‌های بیولوژیکی…………………………………………………………………….60

3-3-11-1) سیستم HUMASORB-CSBTM……………………………………………………….60

3-3-11-2) FBR……………………………………………………………………………………………62

3-3-11-3) تصفیه بیهوازی در راکتور UASB…………………………………………………….63

3-3- 12) روش جذب سطحی………………………………………………………………….65

3-3-12-1) جذب سطحی روی ET # 1……………………………………………………………….65

3-3-12-2) فرآیند Polishing……………………………………………………………………..66

3-3-12-3) روش‌ پیشنهادی TORR………………………………………………………………..67

3-3-12-4) تکنولوژی استفاده از نوع خاصی سرامیک……………………………………………………68

3-3-12-5) جذب سطحی روی کربن فعال…………………………………..69

3-3- 13) استفاده از مواد شیمیایی……………………………………………70

3-3-13-1) مواد شیمیایی اکسید کننده…………………………………………………………….70

3-3-13-1) مواد شیمیایی زلال کننده……………………………………………………………………71

3-3-14) Disposal Piles……………………………………………………..73

3-3- 15) Skim pile………………………………………………………73

فصل چهارم: انتخاب مناسب ترین سیستم تصفیه آب تولیدی در سکوهای نفتی ………………………………….74

4-1) معرفی تکنولوژی Epcon CFU……………………………………………..76

4-2) کاربردهای Epcon CFU…………………………………………………………………………….83

4-3) مقایسه عملکرد CFUدر حالت آزمایش و اجرا…………………………………………………84

4-4) پاکسازی نفت در آب تولیدی…………………………………………………….86

4-5) پاکسازی ترکیبات آروماتیک………………………………………………….89

4-6) پاکسازی دیگر هیدرو کربنهای آروماتیک…………………………………………………………..94

4-7) حساسیتCFU به نوسانات جریان…………………………………………………………….103

4-8) حساسیتCFU به نوسان در غلظت گاز……………………………………………………..103

4-9) حساسیت CFUبه نوسان لجن نفتی…………………………………………………………..105

4-10) مقایسه عملکرد CFU و ترکیب هیدروسیکلون و گاززدا…………………………………..106

4-11) مقایسه عملکرد CFUو سانتریفیوژ………………………………………………………108

4-12) سازندگان تکنولوژی های تخلیه صفر…………………………………………………109

4-13) مقایسه بین CFU و MPPE در جداسازی اجزاء آروماتیک………………………………………………110

4-14) مقایسه کلی عملکرد  MPPE, C Tour Crudesorb, وCFU………………………….113

4-15) مطالعات موردی در مناطق مختلف در استفاده از CFU…………………………………114

فصل پنجم: نتایج و پیشنهادات ……………………………………124
5-1) نتایج تحقیق………………………………………………………………………….125
5-2) ارائه پیشنهادات………………………………………….125
 
 
 
منابع و ماخذ ………………………………………………………………127
فهرست منابع فارسی…………………………………..127
فهرست منابع لاتین…………………………………………………129
چکیده انگلیسی……………………………………..131
صفحه عنوان انگلیسی………………………………132
اصالت نامه (مختص پایان نامه )……………………………….133

چکیده

آب تولید شده همراه نفت که شامل مخلوطی از ترکیبات آلی و معدنی می باشد به عنوان بزرگترین پسماند در صنایع بالادستی نفت مطرح می باشد. با افزایش برداشت از مخازن نفت و گاز حجم این آب روز بروز در حال افزایش بوده و تخلیه نامناسب آن در خشکی و دریا مشکلات زیست محیطی زیادی به همراه خواهد داشت. تاکنون روشهای مختلفی جهت تصفیه آب تولیدی در مناطق دریایی مورد استفاده قرار گرفته اند، اما بیشتر آنها تنها برای رفع آلودگی اولیه مناسب بوده و سیستم موثرتری برای تصفیه مورد نیاز بوده تا آب تولیدی قابل استفاده مجدد یا تخلیه در محیط شود. یکی از مهمترین عوامل در تعیین روش عملیاتی در سکوهای دریایی محدودیت فضا می باشد. در سکوهای نفتی استفاده از روشهای شیمیایی و فیزیکی فشرده در گذشته و امروز مرسوم بوده است. در این مقاله تکنولوژی CFU که از سال 2000 میلادی در مناطق دریایی مورد استفاده قرار گرفته است به عنوان مناسب ترین سیستم تصفیه آب تولیدی در مقایسه با دیگر تکنولوژی های مورد استفاده معرفی شده است. بازده مناسب جداسازی، انعطاف پذیری، عدم حساسیت به نوسانات مختلف، هزینه پایین و فضای کم مورد نیاز این سیستم، شرکتهای نفتی را وادار به استفاده بیش از پیش از این تکنولوژی نموده است.

کلمات کلیدی: آب تولید شده همراه نفت (PW)، اثرات زیست محیطی، تصفیه، سکوی نفتی، واحد شناورسازی فشرده(CFU)  

 

مقدمه

امروزه در مناطق مختلف جهان در خشکی و دریا به منظور استخراج  نفت و گاز عملیات مختلفی صورت می گیرد. یکی از مشکلات دائمی در تولید نفت و گاز، فرایند تولید آب از مخازن می باشد که جز جدانشدنی فرایند تولید هیدروکربن ها می باشد. این آب تولیدی به دلیل مجاورت با مخازن از لحاظ کیفیت شبیه به نفت و یا گاز تولیدی می باشد. ضمن اینکه مواد مختلفی در طی مراحل مختلف از اکتشاف تا تولید مورد استفاده قرار می گیرند که برخی از آنها خطرناک و سمی بوده و می توانند اثرات زیانباری از جنبه های مختلف داشته باشند. در مرحله برداشت از یک چاه نفت یا گاز، آب همراه از جمله آلودگی هایی می باشد که در این حین تولید شده و به طور قطع به یقین تاثیرات خود را برمحیط زیست خواهد گذاشت. در بسیاری از مناطق جهان قوانین و مقرراتی برای جلوگیری از آلودگی های محیط زیست وضع و حتی در برخی از مناطق بسیاری از فعالیت هایی که منجر به تولید پسماندهای خطرناک نفت و گاز می شوند ممنوع گردیده است. حد مجاز نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه به دریا در استرالیا mg/lit30 متوسط روزانه و mg/lit50 متوسط ماهانه می باشد. در خصوص موادی که از نظر محیط زیستی نگرانی قابل توجهی را ایجاد می کنند، بیشتر کشورها استانداردهای سخت و دقیقی برای تخلیه آب تولیدی تنطیم کرده اند. به عنوان مثال حد متوسط ماهیانه برای تخلیه نفت و روغن در آب تولیدی در ونزوئلا برابر با mg/lit  20 می باشد. در کشور ما میزان نفت و روغن در آب تولیدی برای تخلیه، بر اساس کنوانسیون کویت برای متوسط روزانهmg/lit  15 می باشد. رشد روز افزون فعالیت های صنعتی از یک سو و عدم رعایت الزامات زیست محیطی و مدیریت نامناسب پسماندهای تولیدی از سوی دیگر، سبب شده است که در چند دهه اخیر مقادیر زیادی از پسماندهای ناشی از فعالیت های نفتی به محیط زیست راه پیدا کند. در صورتیکه برنامه ریزی مناسب جهت تصفیه و یا حذف پسماندهایی که به محیط زیست تخلیه می شوند صورت نپذیرد این مهم می تواند اثرات نامطلوبی به دنبال داشته باشد. اثرات زیست محیطی هیدروکربنها و مواد سمی موجود در آب تولیدی بر روی اکوسیستم، گیاهان، جانوران و انسان در این بین از مهمترین موضوعات خواهد بود. امروزه توسعه روز افزون آگاهی عمومی درباره محیط زیست در فرایند تولید از چاههای نفت و گاز باعث توجه شرکتها و خریداران به این مهم شده است، بطوریکه مسائل زیست محیطی نقش تعیین کننده ای را در انتخاب تجهیزات و همچنین استفاده از تکنولوزی های جدید برای دفع این مواد و به حداقل رساندن آلودگی، ایفا می کند.

یکی از مهمترین عوامل در کاهش اثرات منفی زیست محیطی آب تولیدی مدیریت صحیح آن می باشد، بگونه ای که برخی مواقع هزینه های مورد نیاز در حذف آلودگیهای یک پسماند و یا کنترل انتشار آلودگی آن با اعمال مدیریتی صحیح و ابتکاری به میزان چشمگیری کاهش پیدا خواهد کرد.

با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اینکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلایل مختلف، تولید آب همراه نفت و گاز روز به روز افزایش می یابد، در نظر گرفتن تمهیدات لازم جهت کاهش این صدمات و پیشگیری از آن ضروری به نظر می رسد.

با توجه به این ضرورت و اینکه بحث محیط زیست در طی سالهای اخیر جایگاه خوبی را در شرکت های نفتی پیدا کرده است، این پژوهش به بررسی مسائل مختلف آب تولیدی، روشهای تصفیه آب تولیدی و انتخاب روش مناسب جهت تصفیه آب همراه در سکوهای تولید نفت و گاز در دریا پرداخته است. شایان ذکر است این پایان نامه تحت حمایت شرکت نفت فلات قاره ایران و با همکاری واحد پژوهش و توسعه این شرکت انجام شده است.

 فصل اول: کلیات

آب تولیدی همراه نفت (PW)[1]

سنگ‌های رسوبی که در حال حاضر شامل لایه‌های رسوبی مختلفی است، در ابتدا از ته‌نشین شدن رسوبات اقیانوس‌ها، ‌دریاها، دریاچه‌ها و جریان‌های دیگر حاصل شده‌اند. این رسوبات به طور طبیعی شامل مقدار زیادی آب هستند. این آب همچنان با این رسوبات دفن می‌شود و باقی می‌ماند و میلیون‌ها سال بعد به عنوان (Connate water) مورد توجه قرار می‌گیرد. بسیاری از لایه‌های رسوبی بزرگ، در ابتدا با آب های اقیانوس‌ها و دریاها همراه بوده‌اند، بنابراین در اینگونه رسوبات، آب همراه در اصل آب دریاها بوده است. بهرحال، در طی سال‌های مختلف رویدادهایی رخ می‌دهد که طی آنها نفت که از مواد‌آلی ته‌نشین شده با این رسوبات تشکیل شده است از جایی که سنگ مبداء نامیده می‌شود به سمت سنگ‌های رسوبی با نفوذپذیری و تراوایی بیشتر مهاجرت می‌کند. نفت دارای دانسیته‌ای کمتر از آب بوده و لذا به سمت سطح آب آمده و آب در لایه‌های زیرین قرار می‌گیرد و این آب، آب حوزه‌های نفتی نام می‌گیرد که به صورت ناخواسته هنگام استخراج نفت یا گاز به سطح آورده می شود. شکل (1-1) نحوه قرارگیری گاز، نفت و آب در یک مخزن را نشان داده است.

شکل (1-1): نحوه قرارگیری گاز، نفت و آب در یک مخزن

طبق منابع موجود می‌توان گفت حدود سال 1938 بود که وجود شکاف‌ها و حفره‌هایی در مخازن هیدروکربوری که شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولین کسی بود که وجود آب را در مخازن تولید کننده نفت گزارش داد. اما وی گمان می‌کرد که این آب ممکن است در حین عملیات حفاری وارد حفره‌های مخزن شده باشد.

در بیشتر سازندهای حاوی نفت اینگونه گمان می‌رود که سنگ مخزن قبل از اینکه توسط نفت اشغال شود، کاملاً به وسیله آب اشباع شده بوده است. هیدروکربن‌های با دانسیته کمتر به سمت موقعیت‌های تعادل دینامیکی و هیدرواستاتیکی مهاجرت می‌کنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا می‌کنند و جای آنرا می‌گیرند. البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد کرد بنابراین سنگ مخزن به طور معمول شامل هیدروکربن‌های نفتی و آب می‌باشد.

به تدریج با انجام آزمایشات مختلف مشخص شد که کیفیت این آب از لحاظ ترکیبات شیمیایی حل شده در آن از یک مخزن هیدروکربنی به مخزن هیدروکربنی دیگر تفاوت دارد. همچنین با افزایش برداشت از یک مخزن هیدروکربنی مقدار آب تولیدی نیز افزایش می‌یابد. در سال‌های گذشته آب تولیدی هنگام استخراج منابع هیدروکربنی به عنوان بخشی از مواد زاید تولید شده در عملیات تولید مورد توجه قرار گرفته است.

در واقع آب تولیدی جزء جدا نشدنی فرآیند بازیابی هیدروکربن‌هاست و در حوزه‌های نفتی توسعه یافته مقدار آب تولیدی به مراتب بیشتر است.

تعداد صفحه :141

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید