ابداع پلیمرهای هوشمند برای ازدیاد برداشت از مخازن نفتی در کشور

 وقتی از نفت صحبت به میان می‌آید، یاد و خاطره­ سیطره­‌ بی چون و چرای آن در سفره‌­های خانگی از ازل تا ابد زنده خواهد شد. هر چند که طبق پیش‌بینی‌های کنونی، این پیر فسیلی عمر نه چندان دورتر از سال 2050 خواهد داشت، اما تصور غیبت آن به نظر رویایی ناممکن است. ارقام نجومی درآمدها، غول‌های نفتی جهان را مجاب می‌کند که برای کسب فناوری‌های ازدیاد برداشت از مخازن نفت ولو یک درصد، خود را به آب و آتش بزنند. با این وجود هنوز فناوری‌های کنونی با چالش‌های عملی بسیاری مواجه است. این در حالی است که یک تیم پژوهشی تمام ایرانی با حداقل امکانات موجود، روشی را ابداع و آزمایش کرده است که می‌تواند تحولی عمیق در فناوری‌های ازدیاد برداشت مخازن ایجاد کرده و با استفاده از کمترین میزان مواد شیمیایی مصرفی، میزان برداشت از مخازن نفتی را به بیشترین مقدار ممکن غایت دهد.

دکتر احمد رمضانی سعادت آبادی، استاد دانشکده مهندسی شیمی و نفت دانشگاه صنعتی شریف و سرپرست این تیم پژوهشی می‌گوید: 6 سال تلاش ما با تأمین ملال آور هزینه‌­ها منجر به ابداع روشی برای رفع بزرگترین مشکلات موجود در فرایند ازدیاد برداشت نفت به کمک تزریق آب و پلیمر شد.

غارهای بزرگی که کیلومترها زیر زمین جای گرفته‌اند و لبریز از نفت هستند، تصور غلطی است که عموماً درباره مخازن نفتی میان مردم رواج دارد. نفت در خلل و فرج ریز سنگ­‌های متخلخل جای گرفته که با چشم عادی قابل رؤیت نیستند و با حفر چاه، این نفت تحت فشار راهی به بیرون پیدا کرده و خارج می‌شود؛ اما با کاهش میزان نفت، از فشار مخزن کاسته شده تا حدی که خروج آن متوقف می‌شود.

هم‌اکنون ساده‌­ترین روشی که برای ازدیاد برداشت از مخازن نفتی وجود دارد، تزریق آب به مخزن است که در این روش، وظیفه­‌ آب جاروب کردن نفت باقی مانده در خلل و فرج به سمت چاه خروجی است؛ این ایده ساده­‌ترین روش برای بیرون راندن طلای سیاه از مخزن است که در عمل با مشکلات بسیاری رو به روست.

آب ماده‌ای رقیق‌تر از نفت است که با آن ممزوج نمی­‌شود. با تزریق پر فشار آب در مخزن، به جای آنکه نفت را هل دهد، با جستجوی راه فرار، مانند روخانه‌ای در میان نفت به سمت چاه خروجی جاری می‌شود و نفت بر سر جای خود باقی می‌ماند. به همین دلیل معمولاً با اضافه کردن پلیمرهای خاص به آب، سعی می‌شود آن را غلیظتر کرده و از آبدهی مخزن پیش از تولید نفت جلوگیری کنند. اما این کار موجب می‌­شود حرکت آب تغلیظ شده در میان خلل و فرج سنگ با سختی بیشتری انجام شود و پمپ توان بیشتری را برای فرستادن محلول آبی به داخل مخزن نفتی مصرف کند؛ این به معنای مصرف چند برابری انرژی و توان است. علاوه بر این، پلیمرهای فعلی در محیط سخت و خشن مخزن شامل آب شور، دما، فشار و تنش بالا به سرعت خاصیت خود را از دست می‌دهند. به همین دلیل باید از آب شیرین استفاده کرد که با توجه به بحران آب و مشکلات فنی دیگر، این راه حل نسبی نیز چالش‌های عمده‌ای را در پی دارد.

بنابر اظهارات کارشناسان عرصه­‌ نفت و گاز، این روش‌ها پیش از این توسط شرکت‌های خارجی در ایران امتحان شده که البته دکتر رمضانی در مورد نتایج این تجربیات می‌گوید که موفقیت چندانی کسب نشد.

برای حل مشکلات روش تزریق آب و همچنین استفاده از پلیمرهای سنتی، تیم پژوهشی دکتر رمضانی متشکل از دانشجویان دکتری از جمله یوسف تمثیلیان، معصوم شعبان و کارشناسی ارشد رضا خرمیان و سعید گل شکوه، ایده‌ای را عملی کردند که مشابه عملکرد داروهای هوشمند در بدن انسان است.

استاد دانشگاه صنعتی شریف می‌گوید: پلیمرهای تولیدی ما همان مکان و زمانی که مدنظر داریم عمل می­‌کنند.

این محققان پلیمری را تولید کردند که در مقابل آب شور، دما و فشار مقاومت بسیار بهتری نسبت به پلیمرهای صنعتی موجود در جهان نشان می­‌دهد، همچنین آن را در لفافه‌ای پیچیده و به صورت کپسول درآوردند که این لفافه­‌ محافظ در مجاورت با نفت از بین رفته و پلیمر اصلی را آزاد می‌کند. بدین ترتیب کپسول پلیمری ابتدا به صورت سوسپانسیون در آب وارد شده که غلظت آب را افزایش نمی‌دهد؛ لذا نیازی به فشار بالای پمپ نیست. سوماً در طی مسیر پیش از رسیدن به نقاط نفتی، از پلیمر که قیمت قابل توجهی دارد، در برابر مصرف بی مورد و محیط خشن محافظت می­‌شود. چهارماً پس از آزاد شدن پلیمر در جوار نفت، آب به صورت محلی ناگهان غلیظ شده و نفت را به سمت چاه خروجی هل می‌دهد که این امر در کاهش چشمگیر مصرف ماده شیمیایی و جلوگیری کردن از تولید آب به جای نفت تاثیر بسزایی دارد. پنجمین مزیت این ابداع، سادگی روش تهیه ماده پلیمری است که فرایند آن با روش­‌های تهیه پلیمرهای صنعتی کنونی تقریباً مشابه است که باعث می­‌شود قیمت آنها قابل قیاس باشد. اما این تمام هنر نمایی‌های تیم پژوهشگران ایرانی نیست.

دکتر رمضانی در این باره می‌گوید: ما به فکر افتادیم باید پلیمری بسازیم که نفتی را که به سنگ چسبیده، مانند صابون با خود بشوید و ببرد. بدین ترتیب آخرین کار گروه وی، ساخت پلیمری بود که خاصیت آب دوست و نفت دوست را توأمان دارد. چنین پلیمری باعث می‌شود کشش سطحی مولکول‌ها بین نفت و آب کاهش یافته و هنگام حرکت آب، نفت از روی سنگ جدا شده و به سمت چاه تولیدی سوق یابد.

دکتر رمضانی پس از انجام آزمایش‌های لازم، این طرح را به وزارت نفت ارائه کرده است؛ اما بنا به گفته وی پیچ و خم‌های اداری فعلاً مانع اجرای این طرح در کشور شده، این در حالی است که برخی شرکت‌های نفتی خارجی، برای در اختیار گرفتن این فناوری که به صورت سه اختراع مجزا در ایران و امریکا ثبت شده است، ابراز علاقه کرده‌ و حتی تیم ایرانی بیم آن دارد که بدون اجازه آنان از نتایج بدست آمده استفاده شود.