نانوتكنولوژي و صنعت نفت

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: فناوري نانو مي.تواند اثرات قابل توجهي در صنعت نفت داشته باشد، در مطلب زير بعد از اشاره به برخي از اين تأثيرات، تعدادي از كاربردهاي فناوري نانو در صنعت نفت بويژه در بحث آلودگي محيط زيست و نيز سنسورهاي نانو به طور مختصر معرفي گرديده است:

مقدمه هنگامي كه ريچارد اسملي ( Richard Smally ) برندة جايزة نوبل، بالك مينسترفلورسنس را در سال 1985 در دانشگاه رايس كشف نمود،. انتظار اندكي داشت كه تحقيق او بتواند صنعت نفت را متأثر سازد. سازمان انرژي آمريكا ( DOE ) سرمايه.گذاري خود را در قسمت فناوري نانو با 62 درصد افزايش داد تا مطالعات لازم در زمينة. موادي با نام.هاي باكي.بال.ها ( Bulky Balls ) و باكي.تيوب.ها ( Bulky Tubes ). استوانه.هاي كربني كه داراي قطر متر مي.باشند صورت گيرد. نانولوله.هاي كربني با وزني در حدود وزن فولاد، صد برابر مستحكم . تر از آن بوده، داراي رسانش الكتريكي معادل با مس و رساني گرمايي هم ارز با الماس مي.باشند. نانو.....ها مي.توانند به جداسازي مواد در ميدان.هاي نفتي كمك كنند و كاتاليست.هاي نانو مي.توانند تأثير چندين ميليارد دلاري در فرآيند پالايش به.دنبال داشته باشند. از ساير مزاياي نانولوله.هاي كربني مي.توان به كاربرد آن.ها در تكنولوژي اطلاعات (. IT ) نظير ساخت پوشش.هاي مقاوم در مقابل تداخل.هاي الكترومغناطيسي، صفحه.هاي نمايش مسطح، مواد مركب جديد و تجهيزات الكترونيكي با كارآيي زياد اشاره نمود.

علم نانو يك تحول بزرگ در مقياس بسيار كوچك

بسياري از محققان و سياستمداران جهان معتقدند كه علم نانو مي.تواند تحولات اساسي در صنعت جهاني ايجاد نمايد صنعت نفت نيز از پيشرفت اين تكنولوژي بهره.مند خواهد گشت.

علم نانو مي.تواند به بهبود توليد نفت و گاز با تسهيل جدايش نفت وگاز در داخل مخزن كمك نمايد. اين كار با درك بهتر فرآيندها در سطوح مولكولي امكانپذير مي.باشد. با توجه به اينكه نانو مربوط به ابعادي در حدود متر مي.باشد، نانوتكنولوژي به مفهوم ساخت مواد و ساختارهاي جديد توسط مولكول.ها و اتم.ها در اين مقياس مي.باشد.

خوشبختانه كاربردهاي عملي نانو در صنعت نفت جايگاه. ويژه.اي دارند. نانوتكنولوژي ديدگاه.هاي جديد جهت استخراج بهبوديافتة نفت فراهم كرده است. اين تكنولوژي به جدايش موثرتر نفت و آب كمك مي.كند . با افزودن موادي در مقياس نانو به مخزن مي.توان نفت بيشتري آزاد نمود. همچنين مي.توان با گسترش تكنيك.هاي اندازه.گيري توسط سنسورهاي كوچك،. اطلاعات بهتري دربارة مخزن بدست آورد.

مواد نانو

صنعت نفت تقريباً در تمام فرآيندها احتياج به موادي مستحكم و مطمئن دارد. با ساخت موادي در مقياس نانو مي.توان تجهيزاتي سبكتر، مقاومتر و محكم.تر از محصولات امروزي توليد نمود. شركت نانوتكنولوژي GP در هنگ.كنگ يكي از پيشگامان توسعة كربيد سيليكون، يك پودر سراميكي در ابعاد نانو مي.باشد.

با استفاده از اين پودرها مي.توان مواد بسيار سختي توليد نمود. اين شركت در حال حاضر مشغول مطالعه و تحقيق بر روي ساير مواد مركب مي.باشد و معتقد است كه مي.توان با نانوكريستال.ها تجهيزات حفاري بادوامتر و مستحكم.تري توليد كرد. همچنين متخصصان اين شركت يك سيال جديد حاوي ذرات و نانوپودرهاي بسيار ريز توليد نموده.اند كه به.طور قابل توجهي سرعت حفاري را بهبود مي.بخشد. اين مخلوط آسيب.هاي وارده به ديوارة مخزن در چاه را حذف نموده و قابليت استخراج نفت را افزايش مي.بخشد.

آلودگي

آلودگي توسط مواد شيميايي و يا گازهاي آلاينده يك مبحث بسيار دشوار در توليد نفت و گاز مي.باشد. نتايج بدست.آمده از تحقيقات دانشمندان حاكي از آن است كه نانوتكنولوژي مي.تواند تا حد مطلوبي به كاهش آلودگي كمك كند. در حال حاضر .....ها و ذراتي با ساختار نانو در حال توسعه مي.باشند كه مي.توانند تركيبات آلي را از بخار نفت جدا سازند. اين نمونه.ها عليرغم اينكه اندازه.اي در حدود چند نانومتر دارند، داراي سطح بيروني وسيعي بوده و قادر به كنترل نوع سيال گذرنده از خود مي.باشند. همچنين كاتاليست.هايي با ساختار نانو جهت تسهيل در جداسازي سولفيد هيدروژن، آب، مونوكسيدكربن، و دي.اكسيد كربن از گاز.طبيعي در صنعت نفت بكار گرفته مي.شوند. در حال حاضر مطالعاتي بر روي نمونه.هايي از خاك رس در ابعاد نانو و جهت تركيب با پليمرهايي صورت مي.پذيرد كه بتوانند هيدروكربن.ها را جذب نمايند. بنابراين مي.توان باقيمانده.هاي نفت را از گل حفاري جدا نمود.

سنسورهاي هيدروژن خود تميز كننده

خواص فوتوكاتاليستي نانوتيوب.هاي تيتانيا در مقايسه با هر فرمي از تيتانيا بارزتر مي.باشد، بطوري.كه آلودگي.هاي ايجادشده تحت تابش اشعة ماوراء بنفش به.طور قابل توجهي از بين مي.روند. تا اينكه سنسورها بتوانند حساسيت اصلي خود نسبت به هيدروژن را حفظ نمايد. تحقيقات انجام.گرفته در اين زمينه حاكي از آن است كه نانوتيوب.هاي تيتانيا داراي يك مقاومت الكتريكي برگشت.پذير مي.باشند، بطوري.كه اگر هزار قطعه از آن.ها در مقابل يك ميليون. اتم هيدروژن قرار بگيرند، مقاومت الكتريكي آن در حدود يكصد ميليون درصد افزايش مي.يابد.

سنسورهاي هيدروژن بطور گسترده.اي در صنايع شيميايي، نفت و نيمه.رساناها مورد استفاده قرار مي.گيرند. از آنها جهت شناسايي انواع خاصي از باكتري.هاي عفونت.زا استفاده مي.گردد. به. هر حال محيط.هايي نظير تأسيسات و پالايشگاه.هاي نفتي كه سنسورهاي هيدروژن از كاربردهاي ويژه.اي برخوردار مي.باشند، مي.توانند بسيار آلوده و كثيف باشند اين سنسورهاي هيدروژن نانوتيوب.هاي تيتانيا هستند كه توسط يك لاية غيرپيوسته.اي از پالاديم پوشانده شده.اند. محققان اين سنسورها را به مواد مختلفي نظير اسيد استريك ( يك نوع اسيد چرب ).، دود سيگار و روغن.هاي مختلفي آلوده نمودند و سپس مشاهده كردند كه تمام اين آلوده.كننده.ها در اثر خاصيت فوتوكاتاليستي نانوتيوب.ها از بين مي.روند. حد نهايي آلودگي.ها زماني بود كه دانشمندان اين سنسورها را در روغن.هاي مختلفي غوطه.ور ساخته و سنسورها توانستند خواص خود را بازيابند. محققان سنسورها را در دماي اتاق به مقدار هزار قطعه در مقابل يك ميليون .اتم هيدروژن در معرض اين گاز قرار دادند و مشاهده نمودند كه در طرح.هاي اولية سنسور مقاومت الكتريكي آن به ميزان 175000 درصد تغيير مي.كند. سپس سنسورها را توسط لايه.اي به ضخامت چندين ميكرون از روغن موتور پوشاندند تا بطور كلي حساسيت آن.ها نسبت به هيدروژن از بين برود. سپس اين سنسورها را در هواي عادي به .مدت 10 ساعت در معرض نور ماوراء بنفش قرار دادند و پس از يك ساعت مشاهده نمودند كه سنسورها مقدار قابل توجهي از حساسيت خود را بدست آورده. و پس از گذشت 10 ساعت تقريباً بطور كامل به وضعيت عادي خود بازگشتند.

عليرغم قابليت بازگشتي بسيار مناسب اين سنسورها نمي.توانند پس از آلودگي به انواع خاصي از آلوده.كننده.ها حساسيت خود را باز يابند براي مثال روغن WQ -40 به علت دارابودن مقداري نمك خاصيت فوتوكاتالسيتي نانوتيوب.ها را تا حد زيادي از بين مي.برد.

با افزودن مقدار اندكي از فلزات مختلف نظير قلع، طلا، نقره، مس و نايوبيم، يك گروه متنوعي از سنسورهاي شيميايي بدست مي.آيند. اين فلزات خاصيت فوتوكاتاليستي نانوتيوب.هاي تيتانيا را تغيير مي.دهند. به هر حال سنسورها در يك محيط غيرقابل كنترل در دنياي واقعي توسط مواد گوناگوني نظير بخار.هاي آلي فرار، دودة كربن و بخارهاي نفت و همچنين گرد و غبار آلوده مي.گردند. قابليت خودپاك.كنندگي اين سنسورها طول عمر آن.ها را افزايش و از همه مهمتر خطاي آنها را كاهش مي.دهد.

سنسورهاي جديد در خدمت بهبود استخراج نفت

براساس آخرين اطلاعات چاپ شده توسط سازمان انرژي آمريكا، استخراج نفت در حدود دو سوم از چاه.هاي نفت آمريكا اقتصادي نمي.باشد. با توجه به دما و فشار زياد در محيط.هاي سخت زيرزميني، سنسورهاي قديمي الكتريكي و الكترونيكي و ساير لوازم اندازه.گيري قابل اعتماد نمي.باشند و در نتيجه شركت.هاي استخراج. كنندة. نفت در تهية .اطلاعات لازم و حساس جهت استخراج كامل و مؤثر نفت از مخازن با برخي مشكلات مواجه مي.باشند.

در حال حاضر محققان در آزمايشگاه فوتونيك دانشگاه صنعتي ويرجينيا در حال توسعة يك.سري سنسورهاي قابل اعتماد و ارزان از فيبرهاي نوري جهت اندازه.گيري فشار، دما، جريان نفت و امواج آكوستيك در چاه.هاي نفت مي.باشند. اين سنسورها به.علت مزايايي نظير اندازة كوچك ،.ايمني در قبال تداخل الكترومغناطيسي ، قابليت كارآيي در فشار و دماي بالا و همچنين محيط.هاي دشوار، مورد توجه بسيار قرار گرفته.اند. از همه مهم.تر اينكه امكان جايگزيني و تعويض اين سنسورها بدون دخالت در فرآيند توليد نفت و باهزينة. مناسب فراهم مي.باشد. در حال حاضر عمل جايگزيني و تعويض سنسورهاي قديمي در چاه.هاي نفت ميليون.ها دلار هزينه در پي دارد. سنسورهاي جديد از نظر توليد بسيار مقرون .به صرفه بوده و اندازه.گيري.هاي دقيق.تري ارائه مي.دهند.

انتظار مي.رود كه تكنولوژي اين سنسورها توليد نفت را با ارائه اندازه.گيري.هاي دقيق و قابل اعتماد و كاهش ريسك.هاي همراه با اكتشاف و حفاري نفت بهبود بخشد. همچنين سنسورهاي جديد به.علت برخي كاربردهاي ويژه نظير استخراج دريايي و افقي نفت، جايي كه بكاربستن سنسورهاي قديمي در چنين شرايطي بسيار مشكل مي.باشد، از توجه ويژه.اي برخوردارند.

منبع :www.iee.org

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 427]