فرمت فایل : WORD (قابل ویرایش)
تعداد صفحات:140
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد "M.Sc"
مهندسی شیمی - محیط زیست
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.
