معجزه‌ای به‌نام نانو حباب‌ها در صنعت نفت و گاز / همه آن‌چه لازم است درباره نانوحباب‌ها بدانیم

به گزارش هاب‌صنعت؛ کاربرد فناوری نانوحباب به‌عنوان یکی از دستاورد‌های نوین حوزه نانوفناوری، در سال‌های اخیر توجه روزافزونی را در میان پژوهشگران و شرکت‌های نفتی جهان جلب کرده است. 

این فناوری با هدف بهبود بازیابی نفت، کاهش مصرف مواد شیمیایی و افزایش پایداری زیست‌محیطی، به‌عنوان راهکاری کارآمد برای ارتقای فرآیند‌های تولید و تصفیه نفت مطرح شده است.

نانوحباب چیست؟

نانوحباب‌ها، حباب‌هایی با اندازه‌ای کمتر از ۲۰۰ نانومتر هستند که درون مایع پایدار می‌مانند و به‌راحتی از بین نمی‌روند. این ویژگی موجب می‌شود که گاز محبوس در آنها، مانند اکسیژن، نیتروژن یا دی‌اکسیدکربن، به‌صورت مؤثر و کنترل‌شده در محیط آزاد شود. به دلیل نسبت بالای سطح به حجم و بار الکتریکی ویژه، نانوحباب‌ها می‌توانند بر فرآیند‌های فیزیکی و شیمیایی تأثیر چشمگیری بگذارند.

کاربرد‌های صنعتی نانوحباب‌ها در بخش نفت

مطالعات جهانی نشان می‌دهد که فناوری نانوحباب می‌تواند در بخش‌های مختلف صنعت نفت، از استخراج تا تصفیه، به‌کار گرفته شود. در مرحله استخراج، استفاده از آب یا گاز حاوی نانوحباب‌ها به‌عنوان یکی از روش‌های «بازیابی نفت افزوده» (EOR) سبب آزادسازی ذرات نفت محبوس در سنگ مخزن می‌شود. در حوزه تصفیه و مدیریت «آب همراه نفت»، نانوحباب‌ها نقش مهمی در جداسازی ذرات نفت از آب، حذف ترکیبات آلی و اکسیدکردن یون‌های مضر مانند سولفید‌ها دارند.

برخی شرکت‌های پیشرو مانند Moleaer و Nano Gas Environmental با اجرای پروژه‌های آزمایشی در چاه‌های نفتی آمریکا و خاورمیانه، گزارش داده‌اند که تولید چاه‌ها پس از تزریق نانوحباب تا چند برابر افزایش یافته است. به‌طور نمونه، در یکی از میادین نفتی تگزاس، میزان برداشت پس از استفاده از نانوحباب‌های CO₂ تا ۵۰۰ درصد نسبت به میانگین گذشته رشد داشته است.

نقش نانوحباب در صنعت نفت و گاز

در بسیاری از مخازن، مقدار قابل‌توجهی نفت در دل سنگ‌های متخلخل باقی می‌ماند که استخراج آن دشوار است. نانوحباب‌ها می‌توانند وارد این لایه‌ها شوند، نفت به‌دام‌مانده را آزاد کنند و نرخ بازیافت نفت را افزایش دهند.

نانوحباب‌ها به دلیل ظرفیت اکسیداسیون بالا، سطح ویژه زیاد و پایداری در محیط مایع، می‌توانند جایگزین بعضی مواد شیمیایی در فرایند‌هایی مثل تصفیه آب، گندزدایی تجهیزات و تفکیک مواد شوند و صرفه‌جویی هزینه‌ای ایجاد کنند.

گرفتگی و رسوب‌گیری در خطوط لوله، برج‌ها و مبدل‌های حرارتی در پالایشگاه‌ها و مجتمع‌های پتروشیمی مسئله‌ای رایج است. نانوحباب‌ها توانایی پاک‌سازی ذرات معلق و رسوبات داخلی این تجهیزات را دارند و عملکرد و قابلیت اطمینان آنها را بهبود می‌بخشند.

نانوحباب‌ها در تصفیه فاضلاب نقش مهمی ایفا می‌کنند — می‌توانند ترکیبات مضر مانند هیدروژن‌سولفید و فلزات سنگین را حذف کنند و بدین ترتیب به حفاظت زیست‌محیطی کمک نمایند.

وضعیت فعلی ایران در نانوحباب

در شهریور ۱۴۰۱ رسانه‌های کشور اعلام کردند که ایران به جمع کشور‌هایی پیوسته است که فناوری نانوحباب را در اختیار دارند و از آن برای بهبود فرآیند‌های تصفیه و هوادهی فاضلاب استفاده می‌شود و مدتی بعد هم شرکت‌هایی در ایران دانش فنی طراحی و ساخت ژنراتور‌های نانوحباب و میکروحباب را کسب کردند.

همان زمان شرکت فاضلاب تهران اعلا کرد که استفاده از این فناوری به کاهش بین ۳۰ تا ۶۰ درصدی مصرف برق، کاهش ۱۰ تا ۲۰ درصدی سرمایه گذاری اولیه و کاهش ۴۰ تا ۶۰ درصدی سرمایه گذاری در فرآیند بهره برداری منجر می‌شود.

افزایش تولید نفت با فناوری نانوحباب

در ۲ سال گذشته شرکت‌های نانوگاز و پی‌سی‌تی در ایران به شکل جدی کار برای به کارگیری فناوری نانوحباب در صنعت نفت را پیگیری و موفق شدند در یک چاه نفت سبک با ترکیب دانش ۲ شرکت از این تکنولوژی جدید استفاده کنند؛ طبق اعلام این شرکت‌ها استفاده از فناوری نانوحباب در این چاه نفت سبک موجب افزایش ۲۰۰ درصدی تولید نفت شده است.

از سوی دیگر طبق اعلام رسانه‌های بین‌المللی پژوهشگاه صنعت نفت ایران هم به عنوان یکی از بازیگران مهم در ثبت اختراعات مرتبط با نانوفناوری در حوزه نفت و گاز فرآیند دسترسی به این مهم را آغاز کرده است.

چالش‌ها و نیاز‌های توسعه

با وجود مزایای متعدد، فناوری نانوحباب هنوز در مراحل اولیه توسعه صنعتی قرار دارد. پایداری این حباب‌ها در دما و فشار بالای چاه‌های نفت، کنترل اندازه و تراکم مناسب در مقیاس صنعتی، و هزینه تولید دستگاه‌های مولد نانوحباب از مهم‌ترین چالش‌های پیش‌رو محسوب می‌شوند.

پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند برای بومی‌سازی این فناوری، همکاری میان مراکز تحقیقاتی و شرکت‌های بهره‌بردار نفتی افزایش یابد. تدوین استاندارد‌های فنی، ارزیابی عملکرد در میدان‌های نفتی ایران، و بررسی اثرات بلندمدت بر مخزن از جمله گام‌های ضروری در مسیر توسعه این فناوری در کشور است.

چشم‌انداز آینده

کارشناسان حوزه انرژی پیش‌بینی می‌کنند که در دهه آینده، نانوحباب‌ها به یکی از ارکان فناوری‌های هوشمند در تولید نفت تبدیل شوند. ترکیب این فناوری با روش‌های نوینی، چون نانوسیالات، تزریق پلیمر و کنترل هوشمند مخزن، می‌تواند کارایی استخراج را به‌طور قابل توجهی افزایش دهد.

به باور تحلیلگران، با توجه به منابع عظیم نفتی ایران و چالش‌های موجود در بهره‌برداری از مخازن سنگین و کم‌نفوذ، توسعه فناوری نانوحباب می‌تواند افق جدیدی در بهینه‌سازی تولید و حفظ محیط‌زیست برای صنعت نفت کشور بگشاید.

انتهای پیام/