کتاب 
مبانی نظری و عملی تزریق گاز" تالیف پروفسور رضا آذین و امین ایزدپناهی
دانش‌آموخته دانشگاه خلیج فارس توسط انتشارات معروف اسپرینگر منتشر شد

تزریق گاز به عنوان ابزاری برای حفظ فشار در بازیابی ثانویه نفت و در بازیابی ثالثیه نفت به عنوان تکنیک‌های افزایش بازیابی نفت (EOR) استفاده می‌شود. مفهوم و عملکرد تزریق گاز نزدیک به دو دهه پس از تولید صنعتی نفت در قرن نوزدهم آغاز شد که اپراتورها با کاهش فشار مخازن روبرو شدند و گاز تولید شده را به عنوان یک منبع فراوان برای تزریق مجدد و غلبه بر مشکل یافتند. در بسیاری از موارد میدانی از گازهای مختلف تزریقی استفاده می شود، از غیر هیدروکربن تا هیدروکربن، گاز ضعیف تا غنی یا امتزاج‌پذیر تا امتزاج‌ناپذیر. شرایط عملیاتی از یک مخزن به مخزن دیگر بسته به شرایط زمین شناسی مخزن ، ویژگی های سنگ و سیال آن و در دسترس بودن منابع گاز برای تزریق متفاوت است. هدف تزریق گاز نیز ممکن است از یک پروژه به پروژه دیگر متفاوت باشد. ایران به عنوان دومین دارنده ذخایر گاز در جهان و تولید کننده حجم قابل توجه گازهای همراه نفت، برنامه­ های عملیاتی تزریق گاز را از حدود 50 سال پیش تعریف و اجرا نموده است و این پروژه­ها در حال حاضر ادامه دارد و پیش­بینی می­شود که در آینده نیز توسعه پیدا کند.

کتاب Fundamentals and Practical Aspects of Gas Injection  «مبانی نظری و عملی تزریق گاز» با نگاهی مفهومی و کاربردی به موضوع تزریق گاز به مخازن هیدروکربنی تهیه شده است. این کتاب در ده فصل به همت پروفسور رضا آذین رئیس مرکز تحقیقات نفت و گاز دانشگاه خلیج فارس و مهندس امین ایزدپناهی دانش­آموخته دانشگاه خلیج فارس و کارشناس مرکز تحقیقات نفت و گاز و هسته پژوهش و فناوری گاز میعانی و مدیریت کربن این دانشگاه تالیف شده و توسط انتشاراتSpringer به چاپ رسیده است. این کتاب برخی از کاربردهای تزریق گاز را مرور می‌کند و ویژگی‌های جدید و همچنین برخی از چالش های اصلی مرتبط با تزریق گاز را مورد بررسی قرار می‌دهد. در ادامه توضیحاتی کلی از مطالب گزارش شده در این کتاب آورده شده است.  

https://www.springer.com/gp/book/9783030771997

 

در فصل اول، روش های مختلف و کاربرد تزریق گاز در صنعت نفت و گاز و اهداف زیست محیطی شرح داده شده است. برای این منظور، ابتدا توزیع هیدروکربن در سراسر جهان مورد مطالعه قرار گرفته است که به عنوان منابع معمولی و غیرمعمولی طبقه‌بندی می‌شود. همچنین، توزیع گرافیکی با استفاده از آخرین آمار از منابع هیدروکربن معمولی و غیرمعمولی گزارش شده است. در ادامه‌ی این فصل، مراحل بازیابی مخازن نفت مورد مطالعه قرار گرفته است که از بازیابی نفت اولیه ، ثانویه و ثالثیه تشکیل شده است. تزریق گاز برای بهبود بازیابی نفت در مراحل ثانویه و ثالثیه انجام می‌شود. حفاظت از محیط زیست و کاهش گازهای گلخانه‌ای یکی دیگر از اهداف تزریق گاز است. سوم، جنبه‌های مختلف مرتبط از جمله تکامل تاریخی‌، معیارهای غربالگری‌، منابع گاز و اقتصاد تزریق گاز بررسی می‌شود.

 در فصل دوم، برخی از موضوعات اصلی مربوط به فشار-حجم-دما (PVT) بررسی شده است. نمودار فازی گاز تزریقی، نفت مخزن و ترکیب آنها ارائه و بحث شده است. همچنین، آزمایشات مهم PVT ، از جمله CCE ، DL ، CVD ، جداسازی فلش و آزمایش تورم مورد بحث قرار گرفته است. همچنین محاسبات ضروری مرتبط با تزریق گاز نیز در این فصل مورد بررسی قرار گرفته است. در ادامه فصل، تغییر رفتار فازی سیالات مخزن، تغییر حداکثر فشار امتزاج‌پذیری و رسوب آسفالتین ناشی از تزریق گاز با استفاده از مطالعات موردی بررسی شده است.

فصل سوم به مفاهیم اساسی جریان نفت و گاز در محیط متخلخل می‌پردازد. در این فصل، مفاهیم جریان تک فاز و دو فاز بررسی می شود. معادلات جریان مختلف، از جمله جریان ویسکوز، پیش از دارسی، دارسی و جریان برینکمن معرفی شده و مرز بین این رژیم های جریان ارائه شده است. معادله نفوذ، که ترکیبی از معادله پیوستگی و سرعت دارسی است نیز معرفی و بحث شده است. نفوذپذیری نسبی به عنوان یک مفهوم مهم در جریان دو فازی از طریق محیط متخلخل شرح داده شده و نیروهای موثر بر جریان نفت در محیط متخلخل و همچنین اعداد مختلف بدون بعد معرفی می‌شوند که نشان دهنده اهمیت نسبی نیروها در جریان نفت است.

در فصل چهارم، برخی از جنبه های اصلی UGS به عنوان زیرساخت تأمین انرژی پایدار بررسی می‌شود. این نوع از تزریق گاز با استفاده مجدد از ترکیبات تخلیه شده نفت و گاز به عنوان حجم طبیعی ذخیره‌سازی زیرزمینی با ویژگی های اثبات شده مخزن و یکپارچگی پوش سنگ، و همچنین تاسیسات سطح موجود و چاه‌ها همراه است. این عملیات از نظر برنامه‌ریزی، تزریق/برداشت گاز و غیره دارای ویژگی های متمایز است. برخی از معیارهای معمول غربالگری این روش نیز در این فصل بررسی و مورد بحث قرار گرفت.

در فصل پنجم، تزریق گاز معروف به حفظ فشار معرفی شده است. مفهوم حفظ فشار، رویکرد تاریخی، مدل سازی مکانیکی و موازنه مواد مخزن مورد بحث قرار گرفته و به دنبال آن مدل‌ها و مکانیسم‌های نگهداری فشار در مخازن شکاف‌دار ارائه شده است. همچنین، معادلات مربوط به شبیه‌سازی تزریق گاز به همراه نحوه حل عددی آنها مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته است. در انتهای این فصل، نتایج یک مطالعه موردی از عملیات حفظ فشار بر روی یک مخزن شکاف‌دار آورده شده است.

فصل ششم به تزریق گاز همراه به مخزن می‌پردازد و جنبه‌های مفهومی، اقتصادی، تاریخی و عملیاتی این روش را بیان می‌کند. ابتدا، مفهوم تزریق مجدد گاز مورد مطالعه قرار گرفته است. به طور کلی، در این روش تزریق مجدد گاز تولید شده به مخازن گاز میعانی انجام می‌شود تا فشار مخزن بالاتر از فشار نقطه شبنم باشد. اما، به تزریق مجدد گاز تولید شده به مخازن نفت و مخازن غیرمعمولی نیز تزریق مجدد گاز گفته می‌شود. این فصل به مزایا و معایب این روش، طراحی عملیات و الگوهای چاه، جنبه‌های اقتصادی‌، مطالعات و پروژه‌های سراسر جهان می‌پردازد. همچنین، یک مطالعه دقیق از مکانیزم تبخیر مجدد در هنگام تزریق گاز بررسی شده است. در مطالعه موردی نشان داده شده است که بازیافت گاز می تواند تولید گاز و میعانات گازی را از مخزن گاز میعانی به میزان قابل توجهی بهبود بخشد.

فصل هفتم بر طراحی تاسیسات سطحی برای تزریق گاز متمرکز است. در این فصل، طراحی مفهومی، ملاحظات و مبانی طراحی و طرح کلی یک تاسیسات تزریق گاز شرح داده شده است. سپس، عناصر یک تاسیسات سطحی معرفی و به تفصیل شرح داده شده است.

فصل هشتم روش هایی را برای پیش بینی میزان آب موجود در گازها ارائه می‌دهد، که بیشتر مبتنی بر معادلات حالت و مدل‌های ترمودینامیکی دقیق است. روش‌های مختلف پیش‌بینی میزان آب سیستم‌های گاز اسیدی نیز ارزیابی شده و نمودارهای محتوای آب سازگار با داده های تجربی برای دی‌اکسیدکربن خالص، سولفید هیدروژن، متان و مخلوط آنها ارائه شده است. همچنین، حلالیت گاز هیدروکربن در آب، حلالیت گاز غیر هیدروکربنی در آب و محاسبه حلالیت گاز در آب با استفاده از قانون ثابت هنری و تأثیر شوری بر حلالیت گاز در این فصل ارائه شده است.

فصل نهم مهمترین چالش‌ها از جمله خوردگی در انواع مختلف تزریق گاز، غلبه بر جاذبه، کنترل تحرک گاز، یک‌پارچگی پوش سنگ، به دام افتادگی و بهداشت، ایمنی و محیط زیست (HSE) تزریق گاز را مورد بررسی قرار می‌دهد. این مفاهیم باید قبل، حین و بعد از یک پروژه تزریق گاز در نظر گرفته شود تا کارایی پروژه افزایش یابد.

فصل دهم به دام افتادگی در محیط متخلخل می‌پردازد. مفاهیم، انواع، مدل‌ها و روابط مربوط به این موضوع ارائه شده و مورد بحث قرار گرفته است. همچنین، روش‌های آزمایشگاهی که برای اندازه‌گیری و پیش‌بینی اشباع فاز به دام افتاده استفاده می‌شود، در این فصل بحث شده است. علاوه بر این، روش‌های مختلفی برای از بین بردن هیدروکربن به دام افتاده وجود دارد که تزریق گاز یکی از موثرترین روش‌ها می‌باشد.

شایان ذکر است، در تهیه مطالب این کتاب، بیش از هزار منبع به طور جامع بررسی شده است. تعدادی از دانشمندان، اساتید و صاحب‌نظران صنایع از سه کشور ایران، آمریکا و کانادا در فصل‌های این کتاب مشارکت داشته‌اند که می‌توان از پروفسور محمود مشفقیان (آمریکا)، دکتر شهریار عصفوری (ایران)، دکتر احمد جمیلی (آمریکا)، دکتر علی رنجبر (ایران)، دکتر علیرضا شاه کرمی (آمریکا)، دکتر محمد محمدی باغملایی (کانادا)، مهندس احمد بنافی (ایران)، مهندس فاطمه کاظمی (ایران)، مهندس پرویز زاهدی زاده (ایران) و مهندس پویا آقایی شبانکاره (ایران) نام برد. همچنین، نویسندگان طی سالیان از چندین تاسیسات تزریق و تولید نفت و گاز بازدید کرده‌اند و جلسات فنی با کارشناسان صنعتی برگزار کرده‌اند تا از جزئیات عملیات تزریق گاز اطلاعات بهتری کسب کنند. همچنین نظرات فنی و پیشنهادات متخصصین صنعتی به کیفیت محتوای این کتاب کمک کرده است.

معرفی نویسندگان:

پروفسور رضا آذین رئیس مرکز تحقیقات نفت و گاز (OGRC) در دانشگاه خلیج فارس است. ایشان سرآمدان بنیاد ملی نخبگان، دارای لیسانس و کارشناسی ارشد مهندسی شیمی می‌باشد و دکترای مهندسی نفت را در سال 1386 از دانشگاه صنعتی شریف دریافت کرد. زمینه های تخصصی ایشان شامل مهندسی مخازن نفت و گاز، رفتار فازی سیالات مخزن، ازدیاد برداشت نفت و گاز، جذب و دفع کربن، طراحی و شبیه ­سازی تاسیسات و تجهیزات فرایندهای شیمیایی، مهندسی سطح و انرژی است. دکتر آذین در سال‌های 1380، 1388، 1395 و 1399 به عنوان پژوهشگر برتر دانشگاه خلیج فارس معرفی شد. ایشان بیش از 22 سال تجربه تحقیقاتی و مشاوره دانشگاهی در بخش بالادستی، پایین دستی نفت و گاز با رویکردهای میان­ رشته ­ای دارد. همچنین، بیش از 100 مقاله ISI منتشر کرده و بیش از 50 مقاله‌ی کنفرانسی ارائه کرده است. دکتر آذین از سال 1389 با رویکرد بین رشته ای در زمینه نوآوری، مشاوره راه اندازی و ثبت راه حل های جدید در صنعت نفت و گاز فعالیت و مشارکت دارد و در این راستا بیش از 10 اختراع ملی ثبت نموده است. زمینه­ های فعالیت فعلی ایشان تحلیل انرژی و اگزرژی فرایندهای شیمیایی، ازدیاد برداشت نفت و گاز، نوآوری، توسعه فناوری، آموزش مهندسی، منتورینگ کسب و کارهای نوپا (استارتاپ) در صنایع بالادستی نفت و گاز، صنایع فرایندی و شیمیایی است.

از جمله کتاب­ های تالیف و ترجمه ایشان که به زبان فارسی و انگلیسی منتشر شده می­توان به «رفتار فازی مخازن گاز میعانی، آلودگی نفتی خلیج فارس، هندبوک فشرده مهندسی شیمی، پیوند دانشگاه­ها به رشد منطقه­ای، ذخیره­سازی زیرزمینی گاز طبیعی، اصول کاربردی مهندسی مخازن نفت و گاز، آلودگی نفتی دریایی و روش­های مقابله با آن، آلودگی نفتی در جنگل­های حرا، نمودارهای فرایندی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، گام بعدی چیست؟ روندها و رویکردهای آینده­ی علم، The Vapor Extraction (VAPEX) Process in Heavy Oil Fractured Systems، Simulation Study of Underground Gas Storage» اشاره نمود. همچنین، کتاب ترجمه شده با عنوان «کار و صنعت در ایران 1850-1941» در دست چاپ دارد.

مهندس امین ایزدپناهی مدرک کارشناسی ارشد خود را در رشته مهندسی نفت گرایش مخازن هیدروکربوری از دانشگاه خلیج فارس در سال 2019 کسب کرد. زمینه‌های تخصصی ایشان بیشتر بر روی شبیه‌سازی مخزن و برنامه توسعه میدان متمرکز است. ایشان بر روی مفهوم انتقال جرم در هنگام تزریق گاز به مخازن گاز میعانی کار کرده است. رژیم‌های غیر دارسی جریان، بهبود بازیابی نفت(IOR) ، افزایش بازیابی نفت(EOR) ، استفاده از روش‌های یادگیری ماشین در صنعت نفت و گاز و مسائل مربوط به موانع جریان (از جمله رسوب آسفالتین) عمده‌ترین موارد تحقیقاتی ایشان هستند. وی چندین مقاله در مورد شبیه‌سازی مخزن منتشر کرده و مطالعات آزمایشگاهی را در بر روی موارد مرتبط با EOR انجام داده است.