مقاله کامل گاز طبيعي و شاخه هاي اصلي اين صنعت

شكل1- لوله پلي اتيلن
گاز طبيعي وشاخه هاي اصلي اين صنعت
گاز طبيعي :
گاز طبيعي عمدتا از متان CH4 تشکيل شدهاست ولي هيدروکربن هاي اتان ( C2H6) ، (پروپان ( C3 (H8) و حتي بوتان (C4H10) نيز مي توانند در گاز طبيعي وجودداشته باشند . گاز طبيعي همچنين شامل هيدروژن ، نيتروژن ، کربن ديوکسيد وهليم به مقدار کم است .
مقدار هليم در گاز طبيعي مي تواند تا 3 درصد حجم مولي برسد .گاز هليم داراي ارزش تجارتي فراواني است گاز
طبيعي به طور کلي مي تواند به صورت هاي زير در يک مخزن يافت شود .
گاز آزاد : در اين حالت گاز به صورت آزاد وجدا از نفت در قسمت هاي بالاي نفت وجوددارد .
شكل 2-ساختار پلي اتيلن
گاز حل شده در نفت : دراين حالت گاز در نفت حل شده است ميزان گاز حل شده در نفت بيشتر به شرابط فيزيکي مخصوصا فشار ودما بستگي داردو پس از استخراج نفت در سطح زمين به علت کاهش فشار گاز حل شده در آن توسط يک جدا ساز جدا مي شود .مقدار گاز حل شده مي تواند از چند فوت مکعب تا چندين هزار فوت مکعب ( در شرايط استاندارد ) در هر بشکه نفت تغيير کند .
مخزن گاز خالص : در طبيعت مخازني يافت مي شوند که داراي نفت نيستند و فقط شامل گاز تنها مي باشند .دما و فشاري که اولين ذرات گاز از نفت خارج مي شود را نقطه حباب مي نامند . دما در يک مخزن تقريبا ثابت است ولي با توليد نفت فشار مخزن کم مي شود .فشار نقطه حباب را گاهي فشار سير شده نيز مي گويند .اگر فشار مخزن از فشار سير شده بيشتر باشد نفت گاز بيشتري را در خودنگه ميدارد .مقدار فشار سير شده مي تواند از فشار مخزن تا فشار يک اتمسفر تغيير کند .
گاز حل شده در آب : در شرايط مخازن و فشارهاي حوالي psi 5000 حدود 20 فوت مکعب گاز در يک بشکه آب ميتواند حل شده باشد . هر گاه گاز در آب نمک دار حل شده باشد ميزان انحلال پذيري آن کم شود .روي هم رفته انحلال پذيري گاز در آب حدود 6% انحلال پذيري گاز در نفت است. در شرايط يکساني با توجه به اينکه آب در مخزن ممکن است تا 50 درصد حجم خالي مخزن باشد مقدار گاز حل شده در آب مي تواند قابل ملاحظه باشد .
گاز مايع شده :در عمق 6000 پايي مخزن ودر فشارهاي خيلي بالا گاز مي تواند به صورت مايع باشد وعملا از نفت قابل تشخيص نيست . يک بشکه گاز طبيعي مايع معادل 100000 بشکه گاز در شرايط استاندارد حجم است .
گازميعاني : گاز ميعاني که به طور خلاصه معمولا با GC نشان داده مي شود چيزي بدين نفت وگاز است که در زير زمين به شکل مايع ولي شامل 5000 تا scf/bbl 100000
گاز مي باشد 1000+1m3=6/29bb1) ليتر ) يک کيلو ليتر ) . گاز ميعاني معمولا داراي درجه API بالاي 45 است .
توضيح : bbl : بشکه نفت
تا خالصيهاي باقي مانده شبيه هيدروژن سولفيد ، نيتروژن و يا کربن ديوکسيد ارزش گاز طبيعي را کاهش مي دهند .
عقيده عمومي بر اين است که نفت ( petroleum ) شامل نفت خام وگاز طبيعي در اثر تجزيه بقاياي لاشه ها واجساد گياهان وجانوران ته نشين شده در رسوبات دريايي يا ساير رسوبات آبي توسط باکتريها طي ميليونها سال پيش منشاء يافته است .تبديل اين مواد به نفت وگاز در اثر شرايط خاص اعماق زمين وفشار و گرماي آن وبه تدريج صورت گرفته است .فرض مي شود که پس از تشکيل نفت وگاز با کمک نيروهاي طبيعي از درون خلل وفرج لايه هاي زير زمين مهاجرت کرده اند ونهايتا اين حرکت با تغيير شکل وخصوصيات يک صخره و يا شکل طبقات آن متوقف گشته است .
شكل 3- ساختار كريستالي
واحد اندازه گيري گاز طبيعي
معمولا مقدار گاز طبيعي را بر اساس حجم آن در شرايط استاندارد بيان مي کنند .
شرايط استاندارد دماي ( 15/5 C) 60F و فشار يک اتمسفر است . در بعضي موارد از دماي c20 يا F68 براي شرايط استاندارد استفاده مي شود . در اين جزوه از دماي 60F براي تعريف استاندارد استفاده شده است . حجم يک فوت گاز در شرايط استاندارد با scf نشان داده ميشود هر 1000 فوت مکعب را با حرف M نشان مي دهند به عنوان مثال 150000Ft3= 150 Mcf است .گاهي مقدار گاز طبيعي را بر اساس مقدار نفت خام بر حسب تن که مي تواند همان ميزان انرژي گرمايي را توليد کند بيان مي کنند . به طور تقريبي 100 متر مکعب گاز طبيعي معادل 824/0تن نفت خام ارزش گرمايي دارد .
چگالي نسبي گاز طبيعي
چگالي گاز ها بر خلاف چگالي مايعات که با چگالي آب مقايسه مي شود ، باچگالي هوا مقايسه مي گردد .اگر چگالي نسبي گاز با نشان داده شود .
در رابطه بالا گاز چگالي گاز و هوا چگالي هوا در شرايط يکسان است .هر گاه از رابطه گاز ايده آل استفاده شود مقدار برابر نسبت وزن مولکولي گاز به وزن ملکولي هواست به عنوان نمونه آناليز يک گاز طبيعي در زير نشان داده شده است .
ناخالصيهاي باقي مانده شبيه هيدروژن سولفيد ، نيتروژن و يا کربن ديوکسيد ارزش گاز طبيعي را کاهش مي دهند .
عقيده عمومي بر اين است که نفت ( petroleum ) شامل نفت خام وگاز طبيعي در اثر تجزيه بقاياي لاشه ها واجساد گياهان وجانوران ته نشين شده در رسوبات دريايي يا ساير رسوبات آبي توسط باکتريها طي ميليونها سال پيش منشا گرفته است .
تبديل اين مواد به نفت وگاز در اثر شرايط خاص اعماق زمين و فشار گرماي آن و به تدريج صورت گرفته است فرض مي شود که پس از تشکيل نفت و گاز با کمک نيروهاي طبيعي از درون خلل و فرج لايه هاي زمين مهاجرت کرده اند ونهايتا اين حرکت با تغيير شکل وخصوصيات يک صخره و يا شکل طبقات آن متوقف گشته است .
بخش برآمده صخره را طاقديس و بخش فرورفته آن را ناوديس مي نامند . شکافي که از لغزش صخره اي بر صخره ديگر به وجود آمده است گسل است يکي از سنگهاي لايه شني بستر يک مخزن است . گاز در زير قله طاقديس محتوي گاز و در دامنه طاقديس زير گاز نفت و در نقطه اي ديگر آب وجود دارد . همچنين بين گسل و گنبد نمکي هم نفت به دام افتاده است .
اکتشاف و حفاري :
در روزگاران آغازين صنعت نفت ، روشهاي علمي اکتشاف تقريباً ناشناخته بود و کشف ذخاير نفت و گاز بدون طرح و برنامه علمي و عمدتاً تصادفي صورت مي گرفت .
امروزه روشهاي زمين شناسي – ژئوفيزيکي و ژئو شيميايي به طور مجزا و يا اغلب تواماض براي کتشاف به کار برده مي شوند . اگر چه هيچ يک از روش هاي فوق مستقيماً وجود نفت يا گاز را نشان نمي دهند ولي در بهترين حالت با اين روش ها مي توان ساختمان لايه هاي زير زميني را مشخص کرده و مکانهايي را که احتمالاً گاز يا نفت وجود دارد معين نمود .
روشهاي زمين شناسي
تکنيک هاي زمين شناسي شامل مطالعه و بررسي در سطح زمين با نمونه گيري از رگه صخره ها و تجزيه و تحليل نمونه ها جهت مشخص نمودن قدمت و شکل صخره و شرايطي که تحت ان شگل گرفته است مي باشد . ارتباط بين ساختمان صخره ها شناخته شده ممکن است باعث شناسايي ساختمان سطح زير زمين شود .
وقتيکه اطلاعات زمين شناسي در خصوص قدمت ، نوع و تاريخچه يک صخره حاکي از احتمال ذخاير نفتي باشند روشهاي ژئوفيزيکي براي شناسايي شکل طبقات زير زمين جهت پيدا کدن رگه هاي نفت خيز به کار مي رود .
روشهاي ژئوفيزيکي
روشهاي ژئوفيزيکي شامل اندازه گيري تغييرات نيروي جاذبه زمين (جاذبه سنجي)، اندازه گيري نيرو و تغييرات نيروي مغناطيسي زمين (مغناطيس سنجي) و اندازه گيري زمان برگشت امواج ضربه اي منعکس شده از طبقات زير زمين توسط انفجار متمرکز در سطح زمين (لرزه نگاري)مي باشد . تکنيکهاي لرزه نگاري امروزه به طور گسترده اي به کار مي رود زيرا بهترين تصوير را از ساختمان صخره هاي زير زميني ارائه مي دهند .
از انواع مختلف ساختمان زير زمين که مي توانند با تکنيکهاي فوق بدست آيند شامل ناوديس هاي نسبتاً قوس دار ، طاقديس ها ، چينه ها و گسل ها يعني جايي که لايه هاي صخره جابجا شده اند مي باشند .
روشهاي ژئوشيميايي
گاهي اوقات تکنيهاي ژئوشيميايي اطلاعات تکميلي با ارزش در خصوص امکان وجود ذخاير نفتي و گازي بدست مي دهد . ترکيب باکتريايي و شيميايي خاک برفراز و اطراف مخازن گاز و نفت در اثر فرار تدريجي نفت به سطح زمين تغيير مي يابد بنابراين تجزيه و تحليل آزمايشگاهي نمونه هاي خاک يک منطقه مي تواند مشخص کننده وجود نفت يا گاز در لايه هاي زير آن باشد .
قبل از اينکه محل حفاري انتخاب شود کليه اطلاعاتي که از طريق تکنيکهاي فوق الذکر بدست مي آيد مي بايست مانند اجزا يک معما کنار هم گذاشته شود وقتي که محل حفاري انتخاب و دکل آن زده شد . دهها هزار دلار خرج اتمام چاه خواهد شد . معهذا با همه اين تدابير مقدماتي ، تنها از ده چاه حفر شده کمتر از يک مورد به نفت و يا گاز مي رسد و از ميان چهل چاه تنها کمتر از يک مورد به ميدان جديد نفتي برخورد مي کند . پس از انتخاب جايگاه مناسب براي حفاري يا اخذ اجازه نامه استخراج ، حفاري با دکل و وسايل لازمي که جهت حفاري و نفوذ در صخره هاي آن محل مناسب است آغاز مي شود .
حفاري يا به روش قديمي تر يعني با کابل انجام مي شود و يا به روش چرخشي که امروزه به صورت گسترده اي جايگزين روش اول شده است صورت مي گيرد . اين دو روش گاهي اوقات در کنار هم استفاده مي شوند . در روش حفاري به وسيله کابل صخره ها توسط ضربات يک مته قلمي شکل که به وسيله کابل از طريق صفحه متحرک آويزان است خرد مي شود .
يک ميله فلزي که اصطلاحاً ميله حفاري ناميده مي شود نيروي کافي را جهت خرد کردن صخره به مته اي منتقل مي کند که دائما در حال بالا و پائين رفتن توسط يک صفحه متحرک است . نهايتاً قدرت خردکنندگي مته به وسيله ذرات سائيده شده در سوراخ ايجاد شده کاهش مي يابد و لوله هاي حفاري مي بايست بيرون کشيده شده و تميز شوند قطعات و تکه هاي صخره توسط آب و يک چمچه که وسيله اي است شبيه يک لوله دراز که انتهايش مي تواند جهت ورود خرده صخره و لجن باز شود بيرون کشيده مي
شود وقتي که سرواخ مته تميز شد لوله ها به داخل فرستاده مي شوند و حفاري مجدداً شروع مي گردد . حفاري با کابل را مي توان در حفره هاي خشک و روغن کاري نشده و يا در حفره هايي که نسبتاً با گل حفاري و آب پر شده اند بسته به خصوصيات ساختماني صخره ها ، انجام داد.
حفاري چرخشي
تکنيهاي حفاري چرخشي در دهه هاي 1880 و 1890 توسعه يافتند و اولين بار به صورت موفقيت آميزي در حوزه نفتي مشهور به اسپيندل تاپ (Spindel top) در جنوب غربي تگزاس آمريکا کار گرفته شد .
در حفاري چرخشي تشکيلات حفاري توسط عمل چرخش يک مته که در انتهاي لوله حفاري سوار شده است در زمين نفوذ مي کند . چرخش توسط يک لوله مربع شکل که اصطلاحاً کلي (Kelly) ناميده مي شود به مرحله عمل در مي آيد . اين لوله مربع شکل از مرغک يک صفحه دوار در سطح دکل حفاري عبور مي کند . مادامي که مته چرخان در حال تراشيدن صخره به سمت پائين است جهت تميز کردن و روغنکاري آن ، سيالي حاوي خاک رس و مواد شيميايي که اصطلاحاً گل حفاري ناميده مي شود به سمت پائين و بالا جريان داده مي شود . گل حفاري باعث پوشاندن ديواره هاي چاه و حفاظت ترکيبات سست شده و طبقات صخره اي داراي رگه هاي آب را آب بندي نموده و از ايجاد حفره هاي انحرافي جلوگيري مي نمايد . به جاي گل حفاري از گاز يا هوا با فشار زياد نيز استفاده مي کنند .
لوله گذاري
همانطور که حفاري ادامه داشته و در حال پيشرفت است چاه مي بايستي جهت جلوگيري از نفوذ آب صخره ها و ايجاد حفره هاي انحرافي لوله گذاري شود . براي فرستادن لوله بداخل چاه مي بايست ابتدا کليه وسايل حفاري از داخل آن بيرون کشيده شود . سپس لوله به داخل چاه رانده شده و از بالا توسط تلمبه با فشار سيمان به دداخل لوله فرستاده شود به طوريکه سيمان از پائين وارد جداره بين لوله و چاه شده و به سمت بالا بيايد و فاصله بين جداره خارجي لوله و بدنه چاه را پر نمايد پس از عمل سيمان کاري و محکم شدن لوله عمل حفاري به وسيله مته اي کوچکتر از داخل لوله از سر گرفته مي شود روشهاي توسعه يافته نويني اخيراً در حفاري به وجود آمده است که شامل تکنيک توربيني است بدينوسيله که چرخش مته به وسيله يک توربين با نيروي محرکه گل حفاري در حال چرخش انجام مي گيرد .
توليد
تکميل چاه :

فایل : 90 صفحه

فرمت : Word