بر روی پساب پایه روغنی خروجی از عملیات حفاری
فهرست مطالب
چکیده:……………………………………………………………………………………………………………………………ل
فصل اول……………………………………………………………………………………………………………………….2
مقدمه.:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
کاهش منابع:……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
بازیافت و استفاده مجدد:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….3
1-1- نفت وحفاری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 6
1-1-1- مروری بر تاریخچه ی استخراج نفت در ایران و جهان……………………………………………………………………………………………. 6
1-1-2- تعریف حفاری………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 8
1-1-3- وسایل و تجهیزات مورد نیاز حفاری………………………………………………………………………………………………….. 9
1-1-4- گل حفاری……………………………………………………………………………………………………………………………. 9
1-1-4-1- وظایف اصلی گل حفاری……………………………………………………………………………………………………………………….. 10
1-1-4-2- طبقه بندی گل های حفاری…………………………………………………………………………………………………………………………………. 11
1-2- محیط زیست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 15
1-2-1-محیط زیست و انواع آن……………………………………………………………………………………………………………………………………. 15
1-2-2-آلودگی و محیط زیست…………………………………………………………………………………………………………………………………… 16
1-2-2-1-تعریف آلودگی محیط زیست :………………………………………………………………………………………………………………………………. 17
1-2-2-2-انواع آلوده کننده های محیط زیست :………………………………………………………………………………………………………………………. 17
1-2-2-3-خطرات و آسیب های ناشی از آلودگی محیط زیست :……………………………………………………………………………………………… 18
1-2-3-اثرات زیست محیطی پسماندهای حفاری………………………………………………………………………………………………………….. 19
1-2-3-1-تاثیر پساب های ناشی از حفاری بر روی خاک…………………………………………………………………………………………………………. 19
1-2-3-2-تاثیر پساب های ناشی از حفاری در دریا………………………………………………………………………………………………………………….. 20
1-3-تصفیه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 21
1-3-1-بحث کلی و تعریف تصفیه:…………………………………………………………………………………………………………………………………. 21
1-3-2-تصفیه ی آب :………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 21
1-3-2-1-دو منظور اساسی از تصفیه آب…………………………………………………………………………………………………………………………………… 22
1-3-2-2-دلایل اهمیت امر تصفیه ی آب ها……………………………………………………………………………………………………………………………….. 22
1-3-3-تصفیه پساب خروجی ناشی از عملیات حفاری :…………………………………………………………………………………………………… 23
1-3-3-1- سیستم کنترل جامدات…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 24
1-3-3-2- سیستم Zero Discharge……………………………………………………………………………………………………………………………………… 25
1-3-3-3- سیستم تصفیه و بازیافت آب………………………………………………………………………………………………………………………………………. 25
1-3-4- به کارگیری سیستم انعقاد یا لخته سازی (flocculation ) برای تصفیه ی آب………………………………………..26
1-3-4-1- مکانیسم انعقاد…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27
1-3-4-2- انواع منعقد کننده ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 27
1-3-4-3- عوامل موثر در انعقاد :…………………………………………………………………………………………………………………………………………………29
1-3-4-4- بهینه سازی فرایند انعقاد و لخته سازی…………………………………………………………………………………………………………………………. 30
1-4- پلیمر……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 31
1-4-1- آشنایی با پلیمر ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 31
1-4-2- کاربردهای پلیمرها در صنعت حفاری…………………………………………………………………………………………………………………. 33
1-4-2-1- کاربرد پلیمرهایی مثل پلی آکریل آمید در سیالات حفاری :……………………………………………………………………………………………… 33
1-4-2-2- تولید سیال پلیمری برای جایگزینی سیال روغنی در صنعت حفاری…………………………………………………………………………………. 33
1-4-2-3- شیرین سازی گازها با غشاهای
پلیمری………………………………………………………………………………………………………………………… 34
1-4-2-4- دیگر کاربردهای پلیمرها در صنعت حفاری و پالایش نفت……………………………………………………………………………………………… 34
1-4-3- کارایی پلیمرها در تصفیه و انعقاد سازی…………………………………………………………………………………………………………………………. 35
1-4-3-1- کاربرد پلی الکترولیت ها…………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 35
1-4-3-2- مکانیسم انعقاد توسط این دسته از پلیمرها……………………………………………………………………………………………………………………. 36
1-4-3-3- انتخاب نوع و مقدار پلی الكترولیت مناسب………………………………………………………………………………………………………………….. 36
1-5- فناوری نانو………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 37
1-5-1- نگاهی کلی بر علم نانو و نانو تکنولوژی………………………………………………………………………………………………………………. 37
1-5-1-1- تاریخچه فناوری نانو…………………………………………………………………………………………………………………………………….. 37
1-5-1-2- تعریف نانو تکنولوژی و تشریح مفهوم کلی آن……………………………………………………………………………………………………………… 38
1-5-1-3- اصول بنیادی در نانو…………………………………………………………………………………………………………………………………………………… 39
1-5-2- کاریرد فناوری نانو در زمینه حفاری چاه های نفت…………………………………………………………………………………………………………… 40
فصل دوم………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
2-1- مروری بر کارهای گذشته:………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 42
فصل سوم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. 58
3-1- مواد و روشها: ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………. 58
3-1-1- روش سنتز اکسید روی در ابعاد نانو:…………………………………………………………………………………………………………………… .
3-1-2- سنتز پلی سولفات فریک:………………………………………………………………………………………………………………………………….. .
3-1-2-1- بررسی ساختاری و ریختشناسی(مورفولوژی):……………………………………………………………………………………………………. .
3-1-2-2- طیفسنجی مادون قرمز تبدیل فوریه:……………………………………………………………………………………………………………….. .
3-1-2-3- روش پراش پرتو ایکس:………………………………………………………………………………………………………………………………… .
3-1-2-4- میکروسکوپ الکترونی عبوری(TEM):…………………………………………………………………………………………………………… .
3-1-3- بررسی قدرت اسیدی(pH) در طی فرایند کهنگی و آزمون پایداری:………………………………………………………………………. .
3-1-4- پتانسیل زتا:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….. .
3-1-5- آزمایشهای مرتبط:……………………………………………………………………………………………………………………………………………. .
3-1-6- روش های تحلیلی:……………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
فصل چهار………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
4-1- نتایج و بحث:………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
4-1-1- ساختار و ریختشناسی(مورفولوژی):……………………………………………………………………………………………………………………. .
4-1-1-1- تحلیل طیف FTIR:…………………………………………………………………………………………………………………………………….. .
4-1-1-2- الگوهای XRD و تحلیل TEM:………………………………………………………………………………………………………………….. .
4-1-2- خواص ZnOPFS:………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
4-1-2-1- پایداری ZnOPS:……………………………………………………………………………………………………………………………………… .
4-1-2-2- تغییر قدرت اسیدی طی دورهی کهنگی ZnOPFS :………………………………………………………………………………………… .
4-1-2-3- تاثیر pH و نسبت مولی آهن/ روی(Zn/Fe) بر پتانسیل زتا:………………………………………………………………………………. .
4-1-3- عملکرد ZnOPFS در فرایند انعقاد:………………………………………………………………………………………………………………… .
4-1-3-1- حذف کدورت :…………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
4-1-3-2-میزان ته نشینی:……………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
4-1-3-3- حذف SS و COD :……………………………………………………………………………………………………………………………………. .
فصل پنج…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… .
5-1- نتیجه گیری:…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………. .
فهرست منابع…………………………………………………………………………………………………………………….84
فهرست جداول
عنوان جدول صفحه |
جدول 3-1. مشخصات اصلی مربوط به تولید آزمایشگاهی پلی سولفات فریک……………………………………………………………. 60 |
جدول 4-1. پایداری گروه های مختلف ZnOPFS و PFA………………………………………………………………………………………. 69 |
فهرست شکل ها
عنوان شکل شکل |
شکل 3-1. تصویر SEM از نانوذرات اکسیدروی در مقیاس 5 میکرومتر………………………………………………………………………. 59 |
شکل 3-2. تصویر SEM از نانوذرات اکسیدروی در مقیاس 500 نانومتر………………………………………………………………………. 59 |
شکل 4-1. طیف FTIR نمونه ZnOPFS(N=20) در مقادیر pH اولیه متفاوتpH 3.0) (pH 2.0 ,…………………………………. 65 |
شکل 4-2. طیف XRD از نمونه ZnOPFS (n=2.0 و pHاولیه =2.0)…………………………………………………………………………. 67 |
شکل 4-3. عکس TEM در ابعاد میکرو از ZnOPFS………………………………………………………………………………………………… 68 |
شکل 4-4. تغییرات Ph با گذشت زمان الف) ZnOPFS با مقدار n متفاوت ب)ZnOPFS در Ph اولیه ی متفاوت………… 71 |
شکل 4-5. الف) تاثیر pH بر پتانسیل زتای نمونه ی ZnOPFS ( ب).تاثیر n بر روی پتانسیل زتای تعلیق دیاتومیت و پساب روغنی بعد از اضافه کردن ZnOPFS……………………………………………………………………………………………………………………………74 |
شکل 4-6. تاثیر pH اولیه ی نمونه ی ZnOPFS بر روی باقی مانده کدورت پساب روغنی……………………………………………….75 |
شکل 4-7. تاثیر مقدار منعقد کننده بر باقی مانده ی کدورت پساب های روغنی در pH های متفاوت : الف ) pH=4.5 ; ب) pH=7.0 ; پ) pH=9.5……………………………………………………………………………………………………………………………………………..78 |
شکل 4-8. . مقایسه ی میزان ته نشینی بین ZnOPFS و پلی آکریل آمید و پلی سولفات سیلیکات روی…………………………….. 80 |
شکل 4-9. تاثیر مقدار منعقد کننده ی مصرفی بر حذف ذرات معلق جامد………………………………………………………………………. 81 |
شکل 4-10. تاثیر مقدار منعقد کننده ی مصرفی بر حذف COD……………………………………………………………………………………….82 |
فهرست علائم اختصاری
علامت
|
معادل انگلیسی | معادل فارسی |
ζ-potential | Zeta potential | پتانسیل زتا |
AMWD | Apparent molecular weight distribution | توزیع وزن مولکولی ظاهری |
AOM | Amorphous organic matter | ماده آلی بی شکل |
CFM | coagulation/flocculation-microfiltration | منعقدسازی/لخته سازی-میکروفیلتراسیون |
CFSM | coagulation/flocculation-sedimentation-microfiltration | منعقد سازی/لخته سازی-رسوب گزاری –میکرو فیلتراسیون |
COD | Chemical oxygen demand | اکسیژن خواهی شیمیایی |
DMBR | dynamic membrane bioreactor | روش بیوراکتور غشایی فعال |
DOC | Dissolved organic carbon | کربن آلی محلول |
DY | Disperse Yellow | زرد پراکنده |
FI | Flocculation Index | شاخص لختهسازی |
FT-IR | Fourier transform infrared spectroscopy | تبدیل فوریه طیف سنجی مادون قرمز |
HAR | hydrolysis acidification reactor | راکتور اسیدیفیکاسیون آبکافتی |
HRT | hydraulic retention time | زمان ماند هیدرولیکی |
IPF | Inorganic polymer coagulant | منعقدکننده ی پلیمری معدنی |
LA | an organic polymer flocculant | یک پلیمر آلی لختهساز |
LC50 | lethal concentration 50 | غلظتی که باعث مرگ 50 درصد از جمعیت یک گونه می شود |
PFA | Poly feeic acid | پلی فریک اسید |
PFC | Poly ferric chloride | پلی فریک کلرید |
PFS | Poly Ferric Sulfate | پلی فریک سولفات |
PHPA | partially-hydrolyzed polyacrylamide | پلی اکریل آمید نیمه هیدرولیز شده |
PWPF | produced water from polymer flooding | آب تولید شده از جاری شدن سیل پلیمر |
RB | Reactive Blue | آبی واکنش پذیر |
SEM | scanning electron microscope | میکروسکوپ الکترونی روبشی |
TEM | Transmission electron microscopy | میکروسکوپ الکترونی انتقالی |
XPS | X-ray photoelectron spectroscopy | طیف سنجی فوتوالکترون اشعه X |
VEM | Video electron microscopy | ویدئو الکترون میکروسکوپی |
XRD | X-ray diffraction | پراش اشعه X |
ZnOPFS | Zinc oxide Poly Ferric Sulfate
|
نانوذرات اکسید روی پیوند داده شده به پلی فریک سولفات |
چکیده:
در مقاله حاضر به بررسی و مطالهی نوع جدیدی از مواد منعقدکننده پرداخته شده است و عملکرد فرایند انعقاد با بهره گرفتن از این نوع منعقدکننده مورد ارزیابی قرار گرفت. این نوع جدید، ترکیبی از نانوذرات اکسید روی و پلی فریک سولفات(ZnOPFS) است. ساختار نانوذرات اکسید روی به وسیله روشهای[1]FTIR، [2]XRD و TEM[3] تعیین شد و بر این اساس، مشخص گردید که ZnOPFS، ترکیب پیچیده و مختلطی است که عمدتا از نانوذرات اکسید روی و سولفات فریک تشکیل شده است. اثرات نسبت مولی روی/آهن(Zn/Fe) و (زمان) کهنگی[4] بر pH و پتانسیل زتا[5] نیز با بهره گرفتن از روشی معین مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بدستآمده نشان داد که در فرایند بسپارش همزمان[6]، یون روی می تواند مانع از شکل گیری انعقاد پلی فریک اسید[7] و متعاقبا بهبود ثبات ZnOPFS شود. به علاوه، نتایج حاصله نشان داد که ZnOPFS به دلیل داشتن یون روی اضافی، می تواند توان خنثیسازی بارالکتریکی[8] را در فرایند تعلیق دیاتومیت[9] و فاضلابهای آلوده به مواد روغنی افرایش دهد. علاوه بر این، ZnOPFS از نظر انعقادی کارایی بهتری نسبت به پلیمرهای انعقادی متداول یعنی، پلی آکریل اسید[10] و پلی روی سیلیکات سولفات[11] در فاضلابهای آلوده به مواد روغنی دارد.
فصل اول
مقدمه:
نگرانیها در مورد مسائلی از قبیل کمبود منابع، افزایش آگاهیهای زیستمحیطی و تبدیل شدن دغدغه مسائل زیستمحیطی به یک موضوع همگانی، موجب شده است تا بسیاری از شرکتها و تولیدکنندگان فردی به بررسی کارایی و انطباق
[یکشنبه 1399-09-30] [ 11:45:00 ب.ظ ]
|