مبانی نظری و کاربردی تولید، انتقال و پالایش نفت و گاز

کتاب مبانی نظری و کاربردی تولید، انتقال و پالایش نفت و گاز / مولف هاوارد دِولد

نفت و گاز مهم‌ترین منابع تأمین انرژی بشر امروزی هستند؛ به‌طوری‌که نفت خام چهل‌وپنج درصد و گاز طبیعی بیست‌وپنج درصد انرژی دنیا را تأمین می‌کنند لذا در معادلات اقتصادی و سیاسی جهان و روابط بین‌الملل نقشی راهبردی و کلیدی را ایفا می‌کنند پس در همین‌جا است که مهندسی نفت، گاز و پتروشیمی با ارائه فناوری پیشرفته برای حفظ عرضه و تقاضای نفت خام در سطح ملی و جهانی نقش مهم خود را در شکل‌گیری جامعه پیشرفته نشان می‌دهد. صنعت نفت و گاز درگذشته همیشه تأثیر قدرتمندی در شکل‌گیری جوامع داشته و انتظار می‌رود این موضوع همچنان برای آینده نیز ادامه داشته باشد. از یک‌صد و شصت سال قبل در پنسیلوانیا که نفت در عمق شصت‌ونه فوتی یافت شد تا به امروز که چاه‌های چندین کیلومتری در زیر سطح زمین حفر می‌شوند؛ از لحاظ پیشرفت در فن‌آوری به حدی رسیده است که بسیار آسان‌تر از گذشته می‌توان با صرف وقت و هزینه کمتر منابع نفت و گاز را کشف و استخراج کرد. مهندسان صنایع وابسته به نفت و گاز همگی در مسیر طولانی قرار دارند که از حفاری زمین برای تولید، استخراج نفت و سایر مواد شروع می‌شود و با کمک فناوری‌های پیشرفته به سمت پالایش و تولید محصولات مختلف ادامه پیدا می‌کند.

 

فهرست مطالب

فصل اول- تاریخ نفت و گاز. 21

1-1- تاریخ استعمال. 21

1-2- تاریخ استخراج (جهان) 28

1-3- تاریخ استخراج (ایران) 32

1-       4- امتیازات نفتی جنوب... 35

1-4-1- امتیاز هوتز. 35

1-4-2- امتیاز رویتر. 35

1-4-3- امتیاز بانک شاهی.. 37

1-4-4- امتیاز دارسی.. 39

1-4-5- قرارداد آرمیتاژ اسمیت... 42

1-4-6- الغای امتیاز دارسی.. 43

1-4-7- قرارداد 1933. 44

1-5- امتیازات نفتی شمال. 45

1-5-1- امتیاز نفت شمال. 45

1-5-2- امتیاز شرکت آمریکایی امیرانین.. 46

1-5-3- قرارداد اکتشاف و استخراج معادن با شرکت هلاندی.. 47

1-5-4- امتیاز نفت سمنان. 48

1- 6- نهضت ملی شدن صنعت نفت... 48

1-6-1- قرارداد گس- گلشائیان. 48

1-6-2- تشکیل مجلس شانزدهم و رد قرارداد الحاقی.. 49

 1-6-3- ملی شدن صنعت نفت... 50     

1-7- کودتای 28 مرداد و تشکیل کنسرسیوم. 51 

1-7-1- کودتای 28 مرداد 51

1-7-2- تشکیل کنسرسیوم نفت... 57

1-7-3- کنسرسیوم جدید. 61

فصل دوم- بازار و اقتصاد نفت و گاز. 63

2-1- ذخایر نفت و گاز ایران و اهمیت آن. 63

2-2- اقتصاد جهان. 68

2-3- قیمت نفت خام. 69

2-4- تقاضای نفت خام. 73

2-5- عرضه جهانی نفت... 75      

 2-6- تولید نفت خام. 77     

2-7- چاه‌های نفت... 78

فصل سوم- پروژه‌های نفت و گاز. 81

3-1- انواع و دسته‌بندی.. 81

3-2- تعاریف و اصطلاحات... 83

3-3- طرح‌ها و پروژه‌ها 83

3-4- مراحل اجرای پروژه‌ 83

3-5- اهمیت مدیریت پروژه 85

3-6- قراردادهای صنعت نفت و گاز. 87

 3-6-1- نظام‌های امتیازی.. 88    

3-6-2- نظام‌های قراردادی.. 89

3-6-2-1- قراردادهای مشارکتی.. 89

3-6-2-2- قراردادهای خدماتی.. 90

3-6-3- مدل جدید قراردادهای نفتی.. 93

 3-6-4- قراردادهای داخلی در صنعت نفت... 95   

3-6-5- قراردادهای برمبنای قیمت... 96

3-7- ارزیابی سرمایه‌گذاری پروژه 98

3-7-1- هزینه‌های سرمایه‌گذاری.. 99

3-7-2- هزینه‌های عملیاتی.. 101               

 

فصل چهارم- زمین‌شناسی و اکتشاف نفت و گاز. 103

 4-1- نفت و زمین شناسی.. 103  

4-2- تشکیل و حفظ مواد آلی.. 111

4-3- تبدیل مواد آلی به نفت و گاز. 115   

 4-3-1- دیاژنز. 115   

4-3-2- کاتاژنز. 116

4-3-3- متاژنز. 116

4-4- کروژن. 117

4-5- سنگ منشأ  119   

4-6- مهاجرت نفت... 122

4-6-1- مهاجرت اولیه. 123

4-6-2- مهاجرت ثانویه. 126

4-7- سنگ مخزن. 127

4-8- پوش‌سنگ... 129

 4-9- نفت‌گیر. 131    

4-10- اکتشاف نفت و گاز. 134

4-10-1- روش‌های اکتشاف... 135

4-10-1-1- نشانه‌های زمین‌شناسی.. 136

4-10-1-2- نقشه‌های زمین‌شناسی.. 136     

 4-10-1-3- روش ژئوشیمی.. 137  

4-10-1-4- روش‌ ژئوفیزیکی.. 137

4-10-1-5- روش دیرین‌شناسی.. 144

4-10-2- چشم‌انداز فعالیت‌های ﺁﻳﻨﺪه ﺍﻛﺘﺸﺎﻓﻲ ﻭ چالش‌ها  145  

 4-11- زمین‌شناسی هیدروکربنی ایران. 145 

4-11-1- حوضه‌های زاگرس، خلیج‌فارس و ایران مرکزی.. 148  

 4-11-2- حوضه ایران شمالی (حوضه کپه داغ، شرق گرگان و شمال شرق ایران) 152    

4-11-3- حوضه ایران شمال غربی (دشت مغان) 154

4-11-4- حوضه شمال ایران مرکزی (اطراف شهر قم) 155

4-11-5- حوضه دریای خزر جنوبی.. 155

4-11-6- مکران. 156

4-12- میادین نفتی و گازی ایران. 159

4-12-1- منابع موجود نفت خام. 160

4-12-2- منابع موجود گاز طبیعی.. 164

فصل پنجم- خصوصیات نفت خام. 167

5-1- گروه‌های تشکیل‌دهنده 167

5-1-1- ترکیبات هیدروکربنی.. 168

 5-1-1-1- پارافین‌ها 168     

5-1-1-2- نفتن‌ها 170

5-1-1-3- آروماتیک‌ها 171

5-1-1-4- الفین‌ها 172

5-1-1-5- سایر ترکیبات هیدروکربنی.. 173

5-1-2- ترکیبات غیر هیدروکربنی.. 174

5-1-2-1- ترکیبات گوگرددار. 174

5-1-2-2- ترکیبات اکسیژن‌دار. 176

5-1-2-3- ترکیبات نیتروژن‌دار. 177

5-1-2-4- ترکیبات آلی فلزی.. 178

5-1-2-5- ترکیبات دارای توضیحات شیمیایی ناکامل.. 179

5-1-2-5-1- ترکیبات آسفالتی.. 179

5-1-2-5-2- رزین‌ها 180

5-2- ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی.. 181      

 5-2-1- وزن مخصوص.... 181     

5-2-2- نقطه ریزش... 184

5-2-3- گرانروی.. 185

5-2-4- فشار بخار و نقطه اشتعال. 185

5-2-5- مقدار گوگرد 186

5-2-6- نقطه ابری شدن. 186

5-2-7- نقطه انجماد 186

5-2-8- نقطه جوش... 187

 5-2-9- رنگ و بو. 187        

5-2-10- نمایه شکست... 187

5-3- فرآورده‌های نفت خام. 188

فصل ششم- خصوصیات گاز طبیعی.. 195

6-1- عناصر تشکیل‌دهنده 195

6-2- منشأ و فرآیند تشکیل.. 197

6-3- استحصال و فراورش... 199

6-4- انواع گاز. 201

6-4-1- گاز ساختگی.. 201

6-4-2- گاز سنتز. 201

 6-4-3- گاز شهری.. 202     

6-4-4- گاز شیرین.. 202

6-4-5- گاز طبیعی.. 202

6-4-6- گاز طبیعی فشرده 203

6-4-7- مایعات گاز طبیعی.. 203

6-4-8- گاز طبیعی مایع. 204

6-4-9- گاز کلاهک گازی.. 206            

 6-4-10- گاز مایع. 206    

6-4-11- گاز مشعل.. 206

فصل هفتم-          برداشت سیالات مخزن. 207

7-1- سیالات مخزن و خصوصیات آن‌ها 207

7-1-1- نفت سنگین (سیاه) 208

7-1-2- نفت فرار. 208

7-1-3- گاز معکوس (میعانی) یا میعانات گازی.. 209

 7-1-4- گاز تر (مرطوب) 210             

7-1-5- گاز خشک... 210

7-2- روش های برداشت سیالات... 211

7-2-1- برداشت اولیه. 217

7-2-1-1- رانش با انبساط سنگ و سیال مایع. 218

7-2-1-2- رانش کلاهک گازی.. 218

7-2-1-3- رانش آب... 219

7-2-1-4- رانش تخلیه. 220

7-2-1-5- رانش ریزش ثقلی.. 220

7-2-1-6- رانش مرکب... 221

7-2-2- برداشت ثانویه. 222

7-2-3- برداشت ثالثیه. 222

7-2-3-1- روش‌های شیمیایی.. 222

7-2-3-2- روش‌های حرارتی.. 223

7-2-3-3- روش‌های نوین.. 223                        

 7-2-3-4- روش تزریق گاز. 223             

7-2-4- برداشت از مخازن گاز میعانی (پارس جنوبی) 229

7-2-4-1- بازگردانی گاز تولیدی به مخزن. 229

7-2-4-2- تزریق گازهای نیتروژن و دی‌اکسید کربن.. 230

7-2-4-3- تغییر خاصیت ترشوندگی سنگ مخزن. 232

فصل هشتم- حفاری و استخراج.. 235

8-1- اقدامات شرکت‌های عامل جهت آغاز عملیات حفاری.. 235

8-2- آماده‌سازی محل استقرار و برپایی دکل حفاری.. 236

8-3- انواع چاه و روش‌های حفاری.. 237

8-4- انواع دکل حفاری.. 243

8-4-1- دکل‌های خشکی.. 243

 8-4-1-1- دکل‌های ثابت... 244              

8-4-1-2- دکل‌های متحرک.. 244

8-4-2- دکل‌های دریایی.. 245

8-4-2-1- دکل‌های دریایی شناور. 246

8-4-2-2- دکل‌های دریایی پایه‌دار. 248

8-5- عملیات حفاری چاه 251

8-5-1- عملیات اتصال لوله‌ها 252

8-5-2- عملیات پیمایش چاه 253

8-5-3- عملیات جداره گذاری و سیمان‌کاری.. 254

8-5-4- عملیات تکمیل چاه 258

8-5-5- عملیات بستن و ترک کردن چاه 258

8-6- تعمیرات چاه 259

8-7- سرویس‌های چاه 259

8-7-1- انتقال دکل و برپاسازی آن. 260

8-7-2- سرویس‌های عمومی.. 260

8-7-3- سرویس‌های ویژه 261

8-8- پرسنل دکل‌های حفاری.. 264

فصل نهم- بهره‌برداری.. 271

9-1- وظایف مهندس بهره برداری.. 271

9-2- تسهیلات سرچاهی.. 273

9-3- لوله‌های نفت و گاز. 276

9-3-1- لوله‌های انتقال نفت و یا گاز چاه 276

9-3-2- لوله‌های انتقال سیال. 276

9-3-3- لوله‌های جمع‌آوری.. 277                      

 9-4- واحد بهره‌برداری و قسمت‌های مختلف آن. 277                       

9-4-1- مجموعه انشعاب یا چندراهه. 279

9-4-2- لوله‌های مقسم. 281

9-4-3- مجموعه‌های تفکیک‌کننده 282

9-4-3-1- انواع تفکیک‌کننده‌ها 283

9-4-3-2- عوامل مؤثر در تفکیک‌کننده‌ها 291

9-4-3-3- تغییر درجه حرارت محیط و تأثیر آن در عمل تفکیک... 292

9-4-3-4- علت وجود دستگاه تفکیک‌کننده 293

9-4-3-5- ظرفیت تفکیک واحدهای بهره‌برداری.. 294

9-4-3-6- خصوصیات تفکیک‌کننده‌ها 294

9-4-3-7- اشکالات در عمل تفکیک... 295

9-4-3-8- تعیین ظرفیت جداسازی یک تفکیک‌کننده 297

9-4-4- مخزن بهره‌برداری.. 298

9-4-5- توربین و پمپ‌ها 299

9-4-6- اتاق کنترل. 300

9-5- لایه آزمایی با ساق مته. 301

9-6- مشبک‌کاری.. 303

9-7- اسیدکاری.. 306

فصل دهم- حمل‌ونقل.. 309

10-1- حمل‌ونقل و ارتباطات... 309

10-2- انتقال نفت... 310

10-2-1- خطوط لوله. 310

10-2-2- حمل‌ونقل دریایی.. 313

10-2-3- کامیون‌های مخزن دار. 318

10-2-4- حمل‌ونقل ریلی.. 319

10-3- انتقال گاز. 320

10-3-1- خطوط لوله. 321

10-3-2- گاز طبیعی مایع. 322

10-3-3- تبدیل گاز به مایعات با ارزش... 323

 10-3-4- تبدیل گاز به الکتریسیته و انتقال آن. 324    

10-3-5- گاز طبیعی فشرده 325

10-3-6- گاز طبیعی جذب ‌شده 325

10-3-7- تبدیل گاز به جامد. 326

فصل یازدهم- پالایش نفت خام. 327

11-1- تاریخچه. 327

11-2- پالایشگاه نفت... 329

11-2-1- واحدهای پالایشگاه 333

11-2-2- شرح واحدهای فرآیندی و یوتیلیتی.. 336

11-2-2-1- واحد نمک‌زدایی.. 336

11-2-2-2- واحد تقطیر. 338                        

 11-2-2-3- واحد رفرمینگ... 343           

11-2-2-4- واحد ﻛﺮاﻛﻴﻨﮓ... 349

11-2-2-5- واحد ﻛﻜﻴﻨﮓ... 357

11-2-2-6- واحد آلکیلاسیون. 360

11-2-2-7- واحد ﭘﻠﻴﻤﺮیزاسیون. 362

11-2-2-8- واحد اﻳﺰوﻣﺮیزاسیون. 363

11-2-2-9- واحد بازیابی گوگرد 364

11-2-2-10- واحد مراکس... 366

11-2-2-11- واحد یوتیلیتی.. 367

11-3- ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎی ﺗﺼﻔﻴﻪ و ﺗﺨﻠﻴﺺ فرآورده‌های ﻧﻔﺘﻲ.. 369

11-3-1- عملیات تصفیه شیمیایی.. 370

11-3-2- عملیات تصفیه با هیدروژن. 371

11-4- ﺍﺧﺘﻼﻁ ﻧﻔﺖ ﺧﺎﻡ. 372

 11-4-1- ﺍﺧﺘﻼﻁ ﭘﻴﻮﺳﺘﻪ. 373       

11-4-2- ﺭﻭﺵ ﺍﺧﺘﻼﻁ ﻣﺨﺰﻧﻲ.. 374

11-5- ذخیره فرآورده‌های نفتی.. 377

11-5-1- نقش اقتصادی مخازن. 380

11-5-2- اﺟﺰای تشکیل‌دهنده ﻣﺨﺎزن. 381

11-5-3- آراﻳﺶ ﻣﺨﺎزن در واﺣﺪﻫﺎ 382

11-5-4- دسته‌بندی ﻣﺨﺎزن ذخیره‌سازی.. 383

11-5-4-1- مخازن روباز. 383

11-5-4-2- مخازن ﺳﻘﻒ ﺛﺎﺑﺖ... 384

 11-5-4-3- مخازن ﺳﻘﻒ ﺷﻨﺎور. 384    

11-5-4-4- مخازن کروی.. 387

11-5-4-5- مخازن سرد 388

11-6- پتروپالایشگاه 389

فصل دوازدهم- پالایش گاز طبیعی.. 395

12-1- تاریخچه. 395

12-2- چشم انداز بلند مدت بازار گاز. 397

12-3- استخراج تا مصرف گاز. 400

12-3-1- استخراج و انتقال. 400

12-3-2- معرفی واحدهای عملیاتی پالایشگاه 401

12-3-3- مسیر فرآوری گاز در پالایشگاه 402

12-3-3-1- تأسیسات دریایی.. 402

12-3-3-2- تأسیسات خشکی.. 403

12-3-3-2-1- واحدهای عملیاتی.. 403

12-3-3-2-2- واحدهای صدور و تقویت فشار گاز. 408

12-3-3-2-3- واحدهای یوتیلیتی.. 408

 12-3-3-2-4- واحدهای خارج از پالایشگاه 409    

12-3-4- مصرف گاز. 410

12-4- آماده‌سازی ﮔﺎز ﺟﻬﺖ ﻓﺮآوری.. 414

12-5- پالایشگاه گاز. 414

12-6- شرح واحدهای پالایشگاه 418

12-6-1- واحدهای فرآیندی.. 418

12-6-1-1- واحد 100/ تأسیسات دریافت... 418          

 12-6-1-2- واحد 101/ شیرین سازی گاز. 423      

12-6-1-3- واحد 102/ واحد احیاء گلایکول. 427

12-6-1-4- واحد 103/ تثبیت مایعات گازی.. 431

12-6-1-5- واحد 104/ واحد آبگیری و نم‌زدایی.. 433

12-6-1-6- واحد 105/ بازیافت اتان. 436

12-6-1-7- واحد 106/ صادرات گاز. 437

12-6-1-8- واحد 107/ برج جداکننده پروپان. 441

 12-6-1-9- واحد 108/ واحد بازیافت گوگرد 444     

12-6-1-10- واحد 109/ تصفیه آب‌اسیدی.. 449

12-6-1-11- واحد 110/ واحد پشتیبان کننده میعانات گازی.. 452

12-6-1-12- واحد 111/ سیکل چرخشی سرماسازی پروپان. 453

12-6-1-13- واحد 113/ واحد احیاء کاستیک... 454

12-6-1-14- واحد 114/ شیرین سازی و آبگیری پروپان. 455

12-6-1-15- واحد 115/ شیرین سازی و آبگیری بوتان. 459

12-6-1-16- واحد 116/ شیرین سازی آبگیری اتان. 461

12-6-2- واحدهای یوتیلیتی.. 462

12-6-2-1- واحد 120/ تولید برق.. 462

12-6-2-2- واحد 121/ تولید بخار. 464

12-6-2-3- واحد 122/ تأمین سوخت گازی.. 468      

 12-6-2-4- واحد 123/ هوای ابزار دقیق.. 470             

12-6-2-5- واحد 124/ تهیه نیتروژن. 471

12-6-2-6- واحد 125/ آب دریا 471

12-6-2-7- واحد 126/ نمک‌گیری آب دریا 474

12-6-2-8- واحد 127/ تصفیه آب... 477

12-6-2-9- واحد 128/تولید آب آشامیدنی.. 477

12-6-2-10- واحد 129/ تصفیه آب‌های صنعتی و فاضلاب... 479

12-6-2-11- واحد 130/ آب آتش‌نشانی.. 483

12-6-2-12- واحد 131/ مخزن دیزل و ژنراتورهای اضطراری.. 484

12-6-2-13- واحد 132/ آب خنک‌کننده 484

12-6-3- واحدهای خارج از پالایشگاه 485

12-6-3-1- واحد 140/ مشعل.. 485

12-6-3-2- واحد 141/ فاضلاب... 488

12-6-3-3- واحد 142/ حوضچه سوزان. 488

12-6-3-4- واحد 143/ تانک‌های ذخیره میعانات گازی.. 488

12-6-3-5- واحد 145/ مخزن ذخیره موقت پروپان. 489

12-6-4- واحدهای ذخیره‌سازی.. 490

12-6-4-1- واحد 146/ ذخیره مواد شیمیایی.. 490

12-6-4-2- واحد 147/ سردسازی و ذخیره پروپان. 491                                         

 12-6-4-3- واحد 148/ سردسازی و ذخیره بوتان. 492    

12-6-4-4- واحد 149/ تأسیسات بارگیری پروپان. 493

12-6-4-5- واحد 150/ تأسیسات بارگیری بوتان. 493

12-6-4-6- واحد 200/ تأسیسات انتقال. 493

منابع و مآخذ. 495

پالایشگاه‌های نفت، گاز و میعانات گازی ایران. 505