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) جداسازهاي 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) تجهيزات جريان عرضي………………………………………………………………………………45

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

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

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

3-3-7) واحدهاي شناورسازي……………………………………………………………………….48

3-3-7-1) واحدهاي شناورسازي Dissolved Gas…………………………………………………….49

3-3-7-2) واحدهاي شناورسازي Dispersed Gas…………………………………………………………..49

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

3-3-7-4) سيستم‌هاي شناورسازي GLR Microbubble ياMBF  …………………………………………….53

3-3- 8) هيدروسيكلون‌ها…………………………………………………………………………….54

3-3- 9) سيستم‌هاي سانتريفوژ…………………………………………………………………56

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

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

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

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

3-3- 11) روش‌هاي بيولوژيكي…………………………………………………………………….60

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

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

3-3-11-3) تصفيه بيهوازي در راكتور UASB…………………………………………………….63

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

3-3-12-1) جذب سطحي روي ET # 1……………………………………………………………….65

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

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

3-3-12-4) تكنولوژي استفاده از نوع خاصي سراميك……………………………………………………68

3-3-12-5) جذب سطحي روي كربن فعال…………………………………..69

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

3-3-13-1) مواد شيميايي اكسيد كننده…………………………………………………………….70

3-3-13-1) مواد شيميايي زلال كننده……………………………………………………………………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) نتايج تحقيق………………………………………………………………………….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 کليدی: آب توليد 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 عمليات مختلفی صورت می گيرد. يکي از مشکلات دائمي در توليد نفت و گاز، فرایند توليد آب از مخازن مي 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 توليد مورد استفاده قرار می گيرند که برخی از آنها خطرناک و سمی بوده و می توانند اثرات زيانباری از جنبه های مختلف داشته باشند. در مرحله برداشت از يک چاه نفت یا گاز، آب همراه از جمله آلودگي هايي می باشد که در اين حين توليد شده و به طور قطع به يقين تاثيرات خود را برمحيط زيست خواهد گذاشت. در بسياری از مناطق جهان قوانين و مقرراتی برای جلوگيري از آلودگي های محيط زيست وضع و حتی در برخی از مناطق بسياری از فعاليت هايی که منجر به توليد پسماندهای خطرناک نفت و گاز می شوند ممنوع گرديده 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 صورتيکه برنامه ريزی مناسب جهت تصفيه و يا حذف پسماندهایی که به محيط زيست تخليه می شوند صورت نپذيرد اين 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 آگاهي عمومي درباره محيط زيست در فرایند تولید از چاههاي نفت و گاز باعث توجه شرکتها و خريداران به اين مهم شده است، بطوريكه مسائل زيست محيطي نقش تعيين كننده اي را در انتخاب تجهیزات و همچنين استفاده از تكنولوزي هاي جديد براي دفع اين مواد و به حداقل رساندن آلودگي، ايفا مي كند.

يکی از مهمترين عوامل در کاهش اثرات منفی زيست محيطی آب تولیدی مديريت صحيح آن می باشد، بگونه ای که برخی مواقع هزينه های مورد نياز در حذف آلودگيهای يک پسماند و يا کنترل انتشار آلودگی آن با اعمال مديريتی صحيح و ابتکاری به ميزان چشمگيری کاهش پيدا خواهد کرد.

با توجه به توسعه روز افزون صنعت نفت و گاز در کشور ما و اينکه به طور معمول با گذشت زمان و به دلايل مختلف، توليد آب همراه نفت و گاز روز به روز افزايش مي يابد، در نظر گرفتن تمهيدات لازم جهت کاهش اين صدمات و پيشگيري از آن ضروری به نظر می رسد.

با توجه به این ضرورت و اینکه بحث محيط زيست در طی سالهای اخير جايگاه خوبی را در شرکت های نفتی پيدا کرده است، اين 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]

سنگ‌هاي رسوبي كه در حال حاضر شامل لايه‌هاي رسوبي مختلفي است، در ابتدا از ته‌نشين شدن رسوبات اقيانوس‌ها، ‌درياها، درياچه‌ها و جريان‌هاي ديگر حاصل شده‌اند. اين رسوبات به طور طبيعي شامل مقدار زيادي آب هستند. اين آب همچنان با اين رسوبات دفن مي‌شود و باقي مي‌ماند و ميليون‌ها سال بعد به عنوان (Connate water) مورد توجه قرار مي‌گيرد. بسياري از لايه‌هاي رسوبي بزرگ، در ابتدا با آب هاي اقيانوس‌ها و درياها همراه بوده‌اند، بنابراين در اينگونه رسوبات، آب همراه در اصل آب درياها بوده است. بهرحال، در طي سال‌هاي مختلف رويدادهايي رخ مي‌دهد كه طي آنها نفت كه از مواد‌آلي ته‌نشين شده با اين رسوبات تشكيل شده است از جايي كه سنگ مبداء ناميده مي‌شود به سمت سنگ‌هاي رسوبي با نفوذپذيري و تراوايي بيشتر مهاجرت مي‌كند. نفت داراي دانسيته‌اي كمتر از آب بوده و لذا به سمت سطح آب آمده و آب در لايه‌هاي زيرين قرار مي‌گيرد و اين آب، آب حوزه‌هاي نفتي نام مي‌گيرد 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 مي‌توان گفت حدود سال 1938 بود كه وجود شكاف‌ها و حفره‌هايي در مخازن هيدروكربوري كه شامل آب هستند، شناخته شد. Fettke اولين كسي بود كه وجود آب را در مخازن توليد كنندة نفت گزارش داد. اما وي گمان مي‌كرد كه اين آب ممكن است در حين عمليات حفاري وارد حفره‌هاي مخزن شده باشد.

در بيشتر سازندهاي حاوي نفت اينگونه گمان مي‌رود كه سنگ مخزن قبل از اينكه توسط نفت اشغال شود، كاملاً به وسيله آب اشباع شده بوده است. هيدروكربن‌هاي با دانسيته كمتر به سمت موقعيت‌هاي تعادل ديناميكي و هيدرواستاتيكي مهاجرت مي‌كنند،‌ و سپس آب را از قسمت اعظم سنگ مخزن جابجا مي‌كنند و جاي آنرا مي‌گيرند. البته نفت تمام آب را جابجا نخواهد كرد بنابراين سنگ مخزن به طور معمول شامل هيدروكربن‌هاي نفتي و آب مي‌باشد.

به تدريج با انجام آزمايشات مختلف مشخص شد كه كيفيت اين آب از لحاظ تركيبات شيميايي حل شده در آن از يك مخزن هيدروكربني به مخزن هيدروكربني ديگر تفاوت دارد. همچنين با افزايش برداشت از يك مخزن هيدروكربني مقدار آب تولیدی نيز افزايش مي‌يابد. در سال‌هاي گذشته آب توليدی هنگام استخراج منابع هيدروكربني به عنوان بخشي از مواد زايد توليد شده در عمليات توليد مورد توجه قرار گرفته است.

در واقع آب تولیدی جزء جدا نشدني فرآيند بازيابي هيدروكربن‌هاست و در حوزه‌هاي نفتي توسعه يافته مقدار آب تولیدی به مراتب بيشتر است.

تعداد صفحه :141

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

:        ****       serderehi@gmail.com

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.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :
 
 
Categories: شیمی