✔️ اکتشاف ذخایر نفتی در صنعت نفت مشکل ترین مرحله است. دانشمندان در زمینه علوم زمین از میلیونها سال پیش روی موجودات میکروسکوپی و گیاهان و جانورانی که در اقیانوسها زندگی میکردند مطالعه انجام دادهاند. این گیاهان و جانوران انرژی خورشید را جذب میکردند و اتمهای کربن را ذخیره میکردند. وقتی که این جانوران میمیرند آنها ته دریا شناور میشوند و تولید رسوبات و نهشتههایی از اجساد میکنند. رسوبات در مناطق عمیق و عمیق تر اقیانوسها در معرض فشار بالایی قرار دارند. این نهشتهها در معرض گرمای درونی زمین نیز قرار میگیرند و اتمهای کربن را به یکدیگر متصل میکردند.
از این طریق گاز طبیعی و نفت به وجود میآید و داخل خلل و فرج و شکافهای سنگهای داخل زمین حرکت میکنند. این روش طبیعی برای تولید نفت خام است. نفت و گاز طبیعی در داخل تلههای رسی و در پشت سنگهای متراکم قرار میگیرند. این قطرههای نفتی پس از میلیونها سال در سطح زمین میجوشند. در پشت ماسه سنگها و رسها قرار میگیرند. اشباع نفتی در ماسه سنگها تقریباً غیر ممکن است و استخراج آن به هزینه بالا احتیاج دارد. زمینشناسان از طریق حفاریها در مکانهایی که نشانههای نفتی وجود دارد به اکتشاف نفت میپردازند. تصاویر ماهوارهای و ماورای صوتی میتواند کمک به ترسیم نقشههای زیر سطحی کند. امروزه حتی نرمافزارهایی وجود دارد که میتوان از این تصاویر نقشههای سه بعدی تهیه نمود. کامپیوترها و نرمافزارهای مرتبط کامپیوتری میتوانند بهترین موقعیت را برای حفاری نفتی محاسبه کند.
⏳تاريخچه استخراج نفت
سابقه اکتشاف نفت در ايران به حدود 4000 سال پيش ميرسد، ايرانيان باستان به عنوان مواد سوختي و قيراندود کردن کشتيها، ساختمانها و پشتبامها از اين مواد استفاده ميکردند نادر شاه در جنگ با سپاهيان هند قير را آتش زد و مورد استفاده قرار داد در بعضي از معابد ايران باستان براي افروختن آتش مقدس از گاز طبيعي استفاده شده و بر اساس يک گزارش تاريخي يک درويش در حوالي باکو چاه نفتي داشته که از فروش آن امرار معاش ميکرده است.
🏭استخراج نفت
استخراج نفت به مجموعه عملیاتی گفته میشود که در طی آن نفت خام به منظور استحصال و بهرهبرداری از آن، به طرق مختلف از داخل زمین خارج و قابل استفاده میشود. امروزه زمینشناسان با استفاده از دستگاههای لرزهنگاری موفق به شناسایی میادین نفتی شده و تیمهای حفاری با حفر چاه نفت شرایط را برای شروع فعالیت تیمهای استخراج نفت و نصب ادوات مخصوص آنها فراهم میآورند. گاز طبیعی و آب شور در اغلب مخازن نفتی در کنار نفت حضور دارند. تفکیک نفت موجود در مخزن با این قبیل ناخالصیها یکی از مهمترین بخشهای فعالیت استخراجکنندگان نفت است.
⚒ روشهاي استخراج نفت
پس از عمليات حفر چاه و اصابت آن به مخزن نفت، به دليل فشار زياد موجود در مخزن، جريان نفت به سوي دهانه خروجي چاه سرازير ميشود. اين مرحله از استخراج كه عامل آن فشار داخل خود مخزن است به بازيافت اوليه نفت موسوم است. در برداشت اوليه نفت، از انرژي خود مخزن براي توليد نفت استفاده ميشود. البته اين بدان معنا نيست كه اگر نفت خود به خود به سطح زمين نيايد، برداشت اوليه وجود نخواهد داشت، بلكه وقتي از پمپ براي بالا آوردن نفت استفاده ميكنيم، در واقع هنوز در مرحله اول برداشت نفت قرار داريم. در اين مرحله انرژي خاصي وارد مخزن نميشود. با افزايش توليد و كاهش فشار، سرعت توليد نيز كاهش مييابد تا اينكه فشار به حدي ميرسد كه ديگر نفت خارج نميشود. در اين مرحله ممكن است از 30 تا 50 درصد كل نفت مخزن استخراج شود. مواردی که بر تولید میزان نفت موثر هستند فقط مربوط به فشار مخزن نیست بلکه محل قرارگیری مخرن، دمای داخل مخزن و جنس سنگهای آن و…. نیز در میزان تولید نفت و استخراج آن تاثیر گذارند. میزان تولید نفت از روش اولیه به میزان گاز آزاد موجود در مخزن هم بستگی دارد که هر چه این گاز بیشتر باشد تولید نفت از این روش بیشتر خواهد بود، دلیل این موضوع هم تغييرات حجم گاز در مقابل تغيير فشار بسيار زياد است.
وقتي مخزن تخليه شد و ما نتوانستيم نفت را حتي با پمپاژ از مخزن به چاه و از چاه به سطح زمين انتقال دهيم، در اين صورت استفاده از روش EOR[1] از نوع بازيافت ثانويه شروع ميشود كه براي استفاده از اين روش، امروزه در دنيا روش تزريق آب مرسوم است. در اين روش از چاه تزريقي، آب به مخزن تزريق ميشود و از چاه بهرهبرداري، نفت مورد بهرهبرداري قرار مي گيرد. در اين روش، ما با تزريق سيال در سيستم مداخله ميكنيم و سيال تزريقي، نفت را به طرف چاه توليدي هدايت ميكند. البته به جاي آب، ميتوان گاز نيز تزريق كرد كه به آن فرايند تزريق گاز ميگويند. بايد توجه داشت كه استفاده از اين دو روش تزريقي با تزريق آب يا گازي كه به منظور حفظ و نگهداري فشار مخزن انجام ميگيرد متفاوت است. نکته قابل ذکر این است که پس از تزریق آب و گاز نفت را به جریان نمیاندازند و فقط وظیفه تنظیم فشار مخزن بر عهده این سیالات است.
در حالت ثانويه برداشت زماني فرا ميرسد كه، ما ضمن تزريق آب به مخزن،در چاه توليدي با توليد آب مواجه مي شويم. در اين حالت، چون نسبت آب به نفت زياد ميشود و توليد در اين صورت بازده اقتصادي ندارد، بايد از روش ديگر براي افزايش برداشت بهره بگيريم. از روشهاي مؤثر در مرحله دوم يكي سيلابزني آبي و ديگري سيلابزني گازي يا تزريق گاز است.
در روش سيلابزني آبي، آب با فشار زياد در چاههاي اطراف چاه توليد نفت وارد مخزن شده و نيروي محركه لازم براي استخراج نفت را به وجود مي آورد. معمولا در اطراف هر چاه نفت چهار چاه براي تزريق آب وجود دارد. در روش سيلابزني گازي، گاز (مانند گاز طبيعي ) با فشار زياد به جاي آب وارد مخزن شده و نفت را به طرف چاه خروجي به جريان مياندازد. نحوه تزريق گاز شبيه تزريق آب به صورت چاههاي پنجگانه است. در مواردي كه گرانروي نفت خيلي بالا باشد از تزريق بخار آب براي استخراج مرحله دوم استفاده ميشود. تزريق بخار آب، دما را افزايش و گرانروي را كاهش ميدهد. در اين روش كه از بخار آب به جاي آب استفاده ميشود، با كاهش گرانروي نفت، جريان آن راحتتر صورت گرفته و سرعت توليد بالا ميرود.
پس از استخراج به كمك روشهاي مرحله دوم هنوز هم حدود 30 الي 50 درصد نفت ميتواند به صورت استخراج نشده در مخزن باقي بماند. در اينجاست كه استخراج نفت به كمك روش مرحله سوم صورت گيرد. يكي از روشهاي مرحله سوم، تزريق محلول مايسلار (micellar solution) است كه پس از تزريق آن، محلولهاي پليمري به عنوان محلولهاي بافر به چاه تزريق ميشود. محلول مايسلار مخلوطي از آب، مواد فعال سطحي، نفت و نمك است. در روشهاي جديد تهيه محلول مايسلار، نفت، نمك و مواد كمكي فعال سطحي حذف گرديدهاند. محلولهاي مايسلار نيروي تنش سطحي بين آب و نفت را كاهش ميدهد.
گرانروي محلول پليمري حدود 2 تا 5 برابر گرانروي نفت است. در حال حاضر از پلي اكريميدها و زيستپليمرها به عنوان پليمر در محلول بافر استفاده ميشود. مواد فعال سطحي معمولا سولفوناتهاي نفتي سديم هستند و از لحاظ خواص و ساختار شيميايي شبيه شويندهها ميباشند. از الكلها براي مواد كمكي فعال سطحي استفاده ميشود.
يكي ديگر از روشهاي مرحله سوم، روش احتراق زير زميني است. طي اين روش اكسيژن موجود در هوا در زير زمين با هيدروكربنها ميسوزد و مقداري انرژي و گاز توليد شده، فشار مخزن بالا ميرود. گرما همچنين گرانروي را كاهش داده و جريان نفت راحتتر صورت ميگيرد. يك روش ديگر مرحله سوم كه اخيرا مورد توجه قرار گرفته است، روش تزريق گاز كربن دي اكسيد است كه جزئي از روش جابجايي امتزاج پذير است. گاز كربن دياكسيد بسيار ارزان بوده، در نفت نيز حل ميشود و گرانروي ان را كاهش مي دهد. از روشهاي ديگر مرحله سوم انفجارهاي هسته اي در زير زمين است كه اين انفجارها شكاف مصنوعي در سنگها به وجود مي آورد و جريان نفت را سادهتر ميكند. به اينگونه فرآيندها، مرحله سوم برداشت نفت (Tertiary Oil Recovery) مي گويند.
تاریخچه اکتشاف و استخراج نفت در ایران
ویلیام ناکسی دارسی یک میلیونر استرالیایی، نخستین فردی بود که با روشهای جدید روز و دستگاههای حفاری مکانیکی در ایران به اکتشاف نفت و حفر چاه پرداخت. او ابتدا گروهی فنی را به سرپرستی زمینشناسی به نام برلز استخدام و به ایران اعزام کرد. این گروه، پس از بررسیهای زمینشناسی، گزارش رضایتبخشی داد. احتمال وجود نفت در حوالی قصرشیرین و شوشتر را زیاد و در دیگر نقاط امیدوار کننده دانست. پس از دریافت این گزارش، دارسی نمایندهای به نام ماریوت را در سال 1901 به دربار ایران فرستاد ماریوت امتیاز اکتشاف و استخراج نفت در تمام ایران، به جز پنج ایالات شمالی را از مظفرالدین شاه گرفت. چند ماه پس از امضای قرارداد، حفاری اولین چاه درمحلی به نام چیاسرخ یا چاه سرخ، در شمال غرب قصرشیرین آغاز شد. درتابستان 1903 در عمق 507 متری به گاز و کمی نفت رسید. چاه دوم هم در همین ناحیه در عمقی مشابه به نفت رسید. بهرهدهی این چاه درحدود 175 بشکه در روز بود. دارسی با ارزیابی نتایج دریافت اگر در ناحیه چیاسرخ نفتی بیش از این مقدار هم بیابد به علت دوری از دریا و نبود امکان حمل به بازار مصرف، سودی عاید او نخواهد شد. ناحیه را ترک کرد و به خوزستان روی آورد.
منطقه چیارسرخ درمرزبندیهای بعدی به دولت عثمانی واگذار شد و اکنون چیاسرخ یک میدان نفتی کوچک درعراق است.
درمنطقه خوزستان اولین و دومین چاه حفر شده خشک بودند. در نیمه اول سال 1908 سرمایه شرکت روبه پایان بود و هنوز نفتی کشف نشده بود. روسای شرکت به مسئول عملیات که مهندسی به نام دینولدز بود دستور توقف عملیات را میدهد. ولی او که در محل وضع را بهتر ارزیابی کرده بود چند روزی از اجرای دستور خودداری و به حفاری ادامه میدهد. درروز پنجم خرداد 1287 شمسی (1908 م) مته حفاری به لایه نفتدار برخورد و نفت با فشار از چاه فوران نمود. عمق چاه 360 متر بود. دومین چاه که ده روز بعد به نفت رسید 307 متر عمق داشت با به نفت رسیدن این دو چاه، وجود نفت به مقدار زیاد در ایران به اثبات رسید. پس از کشف نفت در ایران درسال 1909 شرکت سابق نفت ایران و انگلیس تشکیل شد.
از سال 1908 تا سال 1928 تمام نفت تولیدی ایران از میدان نفتی مسجدسلیمان استخراج شد. دراین سال میدان نفتی هفتکل، در سال 1930 میدان نفتی گچساران، درسال 1936 میدان نفتی آغاجاری و درسال 1938 میدانهای نفتی لالی و نفت سفید کشف گردید. میدان نفت خانه را در عراق، در سال1927 شرکت نفت انگلیس و عراق کشف کرد. نیمی از این میدان درخاک ایران قرار دارد که اکنون نفت شهر نامیده میشود. با کشف این هفت میدان نفتی، حوزه مورد قرار داد شرکت نفت سابق ایران و انگلیس به صورت یکی از مناطق مهم نفتی جهان درآمد.
از سال 1908 تا سال 1928 تمام نفت تولیدی ایران از میدان نفتی مسجدسلیمان استخراج شد. دراین سال میدان نفتی هفتکل، در سال 1930 میدان نفتی گچساران، درسال 1936 میدان نفتی آغاجاری و درسال 1938 میدانهای نفتی لالی و نفت سفید کشف گردید. میدان نفت خانه را در عراق، در سال1927 شرکت نفت انگلیس و عراق کشف کرد. نیمی از این میدان درخاک ایران قرار دارد که اکنون نفت شهر نامیده میشود. با کشف این هفت میدان نفتی، حوزه مورد قرار داد شرکت نفت سابق ایران و انگلیس به صورت یکی از مناطق مهم نفتی جهان درآمد.
اکتشاف نفت درخلیج فارس در اواخر دهه 1950 آغاز گردید و اولین میدان نفتی بهرگانسر درسال 1960 کشف گردید. دردهه 1960 بیش از ده میدان نفتی در بخش ایرانی خلیجفارس کشف گردد.
اموراکتشاف و استخراج شرکت ملی نفت ایران در سال 1347 میدان عظیم گازی خانگیران و در سال 1360 میدان گازی گنبدلی را به ترتیب در غرب و جنوب شهر سرخس کشف کرد. در دهه 60 به دلیلی همزمانی با جنگ ایران و عراق، اکتشاف نفت با رکورد نسبی همراه بود. در این دوره امکانات اکتشاف صرف امور تولید شد و اکثر میدانهای کشف شده مرتبط با فعالیتهایی است که قبل از انقلاب آغاز شده بود.
در دهه دوم بعد از انقلاب آهنگ فعالیتهای اکتشافی به تدریج سرعت گرفت و امکانات بیشتری تخصیص داده میشد. با افزایش فعالیتها در دهه سوم، مقدار نفت کشف شده در این دوره تقریباً دو برابر دوره قبل بود. از جمله مهمترین اکتشافات در این دهه، کشف میدان گازی پارس جنوبی است که جزو بزرگترین میادین گازی کشف شده در جهان است.
اگر یک مخزن در حصار جا گرفته باشد ظرفیت حصار باید برابر صد در صد ظرفیت مخزن باشد, اگر در دو حصار جا گرفته باشد, ظرفیت حصار باید برابر 80 درصد مجموع ظرفیت مخزن ها باشد. اگر سه مخزن یا بیش تر در حصار جا گرفته باشد, ظرفیت حصار باید برابر با 60 درصد مجموع ظرفیت مخزن های موجود در حصار باشد.
رنگ مخزن
مخزن های محصولات سبک و میان تقطیر به رنگ سفید, رنگ آمیزی می شوند تا کمترین گرما را از محیط و انرژی تابشی آفتاب جذب کرده, دمای محتوای مخزن ها در کمترین حد ممکن نگه داشته شود, تا مقدار تبخیر و هدر رفتن مواد سبک نفتی هر چه کمتر شده, شرایط خطرناکی در بالای مخزن پدید نیاید.
خطرات مرتب بر مخازن
1- ترکیدگی مخازن که منجر به صدمات شدید مالی و جانی می گردد. چنانچه مخزن حاوی مایعات یا گازهای قابل اشتعال باشد، موجب آتش سوزی نیز خواهد شد. 2- نشت محتویات مخزن به خارج، در صورتی که مواد شیمیایی و خطرناک از مخازن یا اتصالات آن به خارج نشت کند صدمات انسانی به بار آورده و چنانچه مواد قابل اشتعال باشند میتواند باعث آتش سوزی و انفجار گردد. 3- خطرات کار بر روی مخزن، همچون سقوط،گاز گرفتگی،تماس با مواد شیمیایی 4- خطرات ورودی کار در مخزن، چون گاز زدگی، مسمومیت، تماس با مواد شیمیایی، حریق و اتفاقاتی نظیر لغزیدن، سقوط اجسام و برخورد با متعلقات داخلی مخازن علل مهم حوادث در مخازن تحت فشار نقض در طراحی سیستم اشکالاتی که در طراحی مخزن ممکن است وجود داشته باشد ماننند در نظر گرفتن روند خوردگی در اثر فعل و انفعالات شیمیایی ماده فرآیندی(سیال ذخیره شده یا جاری در مخزن) یا آلیاژ مخزن، عدم دقت کافی در محل جوش اتصالات به مخزن و عدم پیش بینی اتصال به زمین و یا برق گیر(در موارد لازم) از جمله ایرادات طراحی قابل ذکر می باشند.
نقص در ساخت و نصب
اشکالاتی که در حین ساخت و نصب مخزن ممکن است پدید آمده باشد، مانند نقص در عملیات ، جوشکاری و غیره
عدم رعایت اصول ایمنی در راه اندازی
رعایت نکردن ضوابط راه اندازی از قبیل عدم انجام بازرسی های اولیه، عدم تمیز کاری و شستشو مخزن قبل از راه اندازی و… سبب بروز حادثه در مرحله راه اندازی بوده است. بهره برداری نادرست از شرایط کاری مواردی مانند استفاده از مخازن در شرایط کاری (فشار، دما و …) خارج از حدود پیش بینی شده در طراحی، می تواند باعث بروز حوادث شود.
خطاهای انسانی
از جمله موارد خطاهای انسانی مانند باز و بسته کردن اشتباهی شیرها، عدم کنترل سطح مایع یا فشار در سیستم های غیر خودکار، بی توجهی به علائم بروز نقض در مخزن و ندید گرفتن نشتهای جزئی را میتوان ذکر نمود. عدم شناخت خواص مایع یا گاز ذخیره شده، علائم حاکی بر بروز شرایط غیر عادی در مخزن، چگونگی استفاده از وسایل محافظت فردی در موقع نشت خوردگی و سایش
خوردگی و سایش
اصولاخوردگی به دو دسته تقسیم می شود
1 خوردگی ناشی از فعل و انفعالات شیمیایی (درسطوح داخلی مخزن) 2- خوردگی تنشی منجر به ترک . در این خوردگی علاوه بر خوردگی سطح مخزن، در سطح بیرونی مخازن نیز با توجه به شرایط جوی حاکم در محل و همچنین عدم تجدید رنگ آمیزی، ترمیم نکردن عایق(در مورد مخازن زیر زمین) احتمال بروز خوردگی وجود دارد که به تدریج سبب نازک شدن بدنه در آن قسمت می گردد.
عمل نکردن یا مسدود شدن وسایل ایمنی مخازن تحت فشار
SAFETY VALVESشیرهای اطمینان یا سوپاپ اطمینان – SAFETY RELIEF VALVE شیرهای ایمنی تخلیه – BLOW DOWN PIPESلوله های تخلیه عمل نکردن یا از مدار خارج بودن ابزار کنترلی این ابزار به منظور کنترل فشار، دما، سطح مایع و مقدار جریان ورودی یا خروجی مخزن بکار می رود.
استفاده نابجا از مخزن
منظور استفاده نابجا از مخزن، کاربرد مخزن در شرایطی است که در طراحی مخزن دیده نشده است.
نداشتن برنامه بازرسی مخازن
بسیاری از حوادث که در مخازن تحت فشار روی می دهند در صورت انجام بازرسی به موقع و شناسایی نقاط ضعیف پدید آمده در مخزن، قابل پیشگیری است.
نداشتن برنامه تعمیراتی پیشگیرانه
بر اساس برنامه زمان بندی معینی میتوان نسبت به تعمیرات جزئی متوسط و اساسی اقدام نموده و قبل از اینکه ایرادات سیستم به صورت ناگهانی بروز نموده و سبب توقف اجباری تولید و یا خسارت جانی گردد نسبت به یافتن و رفع عیب سیستم گردد.
خطر الکترسیته ساکن در مخزن
خطر های الکتریسیته ساکن را که به هنگام نقل و انتقال مواد نفتی آتش زا دو عامل سبب بارور شدن مخزن با الکتریسیته ساکن می گردد . یکی پخش شدن مایعات به قطرات کوچک و دیگری اصطکاک مایعات هنگام جریان در خطوط لوله ، پس از ورود مایع به مخزن و بارور شدن مخزن از دو راه بالا ، حتی جرقه کوچکی در آمیزه بخارات نفتی و هوای موجود در بالای مخزن ، سبب انفجار و آتش سوزی می شود . دیواره همه مخزن ها باید به وسیله سیم به زمین متصل شود . )Earthing Wire) کار این سیم هدایت بار الکتریسیته ساکن از مخزن به زمین و جلوگیری از تراکم الکتریسیته در بدنه مخزن می باشد .
مخازن سرد جهت نگهداری گازهای مایع و موادی با نقطه جوش پایین و غالبا زیر صفر درجه سانتیگراد مورد استفاده قرار می گیرند. با توجه به پایین بودن دمای جوش این مواد، غالب آنها در دمای عادی محیط به شكل گاز میباشند، لذا باید این دسته از مواد را در دمای پایین نگهداری نمود. اقتصادی ترین و ایمن ترین دما برای نگهداری این گازها، كمی پایین تر از دمای جوش آنها و در حالت مایع میباشد. به عنوان مثال گاز بوتان در صفر درجه سانتیگراد، بوتادین در 4- ، آمونیاك در 33- ، پروپان در42- ، اتیلن در 103- ، آرگون در 186- ، نیتروژن در 196- ، هیدروژن در 253- و … درجه سانتیگراد نگهداری میگردند. برای مایع نگهداشتن این گازها می توان آنها را در فشارهای بالا و دمای محیط نیز نگهداری نمود ولی دلایل متعددی باعث شدهاند كه ذخیره سازی در دمای پایین و فشار اتمسفریك بر ذخیره سازی در فشار بالا و دمای محیط مزیت داشته باشد، از جمله این دلایل می توان به موارد ذیل اشاره نمود: •وجود فشار پایین تر از دید ایمنی بسیار مناسب تر میباشد. •هرچه فشار مخزن افزایش یابد، ناچارا باید ظرفیت ذخیره سازی را برای ایمنی و هزینههای ساخت كاهش داد. لذا كاركردن در فشار پایین تر سبب می شود تا ظرفیت بیشتری برای ذخیره سازی با هزینه مناسب تر استفاده نمود. • مخازن دارای فشار زیاد از نقطه نظر ایمنی نیاز به محافظهای زیاد و غالبا دور بودن از سایر تجهیزات و واحد های فرایندی دارند، لذا كار كردن در فشار پایین تر سبب استفاده بهینه تری از زمین میگردد. •عملیات بهره برداری در فشار كم راحت تر و سازگار با سیستم حمل و نقل می باشد.
تقسیم بندی منابع از نظر کاربری
1- مخزن های نفت خام
انواع گوناگون نفت خام سبک یا سنگین را می توان به طور جدا یا آمیخته, در این مخزن ها ذخیره کرد. مخزن های امروزی نفت خام, سقفی شناور داشته, بیشتر به لوله های مارپیچ بخار, برای گرم کردن نفت خام در فصل زمستان, پروانه های همزن, عمق سنج و … مجهزند.
2- مخزن های واسطه
این مخزن ها, برای دریافت فرآورده های نیم نهایی از یک واحد پالایش, و دادن آن ها به واحدهای دیگر برای انجام گرفتن فرآیندهای دیگر پالایش یا دریافت ترکیبات گوناگون فرآورده های پیش از آمیختگی و انتقال آن ها به مخزن های فرآورده های نهایی به کار برده می شوند.
3- مخزن های فرآورده ها
فرآورده های گوناگون نفتی بنا به مشخصات مورد نظر در این مخزن ها تهیه و به شبکه پخش انتقال داده می شوند.
4- مخزن های بارگیری و پخش
برخی از فرآورده های سبک و سنگین, مانند گاز مایع, روغن موتور, قیر و … که بردن آن ها به جاهای دوردست از راه خطوط لوله, دشوار یا نشدنی است, در مخزن های بارگیری انبار شده, سپس به نفت کش ها یا مخزن دارهای راه آهن منتقل و به محل مصرف فرستاده می گردد. کار بارگیری معمولاً به وسیله تلمبه انجام می گیرد.اگرفرآورده های نفتی روان باشد و فاصله مخزن تا جای بارگیری زیاد نباشد, با ایجاد اختلاف سطح میان مخزن نقطه بارگیری, مایع با نیروی جاذبه به وسیله نقلیه منتقل می شود. مخزن هایی که در این سرویس هستند, مخزن های بارگیری و پخش خوانده می شوند.
شیوه قرار گرفتن مخازن در حصار ها
از نظر ایمنی و پیشگیری از خطر سرایت آتش از مخزن ها به واحدهای پالایش و برعکس, در طرح هر پالایشگاه, مخزن های نفت خام و فرآورده های نیمه نهایی و نهایی, دور از محوطه کارخانه ها قرار داده می شوند. قرارگاه مخزن ها, از گرد آمدن چندین حصار خاکی یا آجری تشکیل می گردد که در هر حصار ممکن است یک یا چند مخزن قرار گرفته باشد. حصار های خاکی یا آجری, به صورت دایره یا چهار پهلو, با مساحت کافی و ظرفیت متعادل ساخته شده و طرح و ساختمان آن ها برابر استاندارد است شمار مخزن ها در یک حصار مشترک مخزن هایی که ظرفیت آن ها بیش از 6000 متر مکعب است, در گروه های چهارتایی با ظرفیت کل 60000 متر مکعب (بیشترین حد) می توانند در یک حصار قرار گیرند, مخزن هایی که ظرفیت آن ها از 6000 کمتر است, در گروه های دوازده تایی با ظرفیت کل 35000 متر مکعب (بیشترین حدی که می توانند در یک حصار قرار گیرند).
فواصل مخزن ها در یک حصار
برای نفت خام و فرآورده های سبک, فاصله میان مخزن ها برابر نصف قطر مخزن و برای فرآورده های سنگین, یک سوم قطر مخزن منظور می شود.
فواصل مخزن ها در حصار های گوناگون
برای نفت خام و فرآورده های سبک, فاصله دو مخزن برابر با قطر یک مخزن است, برای فرآورده های سنگین فاصله دو مخزن برابر دو سوم قطر یک مخزن در نظر گرفته می شود.
هیدرولیک از نزدیک به پانصد سال پیش مورد استفاده بشر قرار گرفت. اصول اساسی آنرا پاسکال دانشمند فرانسوی در سال ۱۶۵۰ بیان نمود. یک قرن بعد دانیل برنولی قانون بقای انرژی را برای سال جاری در خط لوله بیان نمود.
در طی جنگ جهانی اول از هیدرولیک در سطح وسیعی استفاده شد. از اواسط قرن بیستم مقبولیت و بهره برداری از آن به حدی رسید که هم اکنون هرکس می تواند در نزدیکی خود کاربردی از آن را بیابد.
کاربردهای هیدرولیک صنعتی
صنایع فولاد سازی
در کارخانجات فولاد سازی و نورد، بسیاری از اعمال حرکتی همانند چرخش و جابجایی بستر خنک کن، تغییر زاویه مکانیزمها، تنظیم غلتک ها و…. فقط با زدن یک کلید و یا توسط سیتمهای کنترل مرکزی با بهره گیری از قدرت و دقت سیستمهای هیدرولیک انجام می گردند.
ماشین های ابزار
قدرت، دقت به همراه کنترل و اتوماسیون موجب استفاده از هیدرولیک به عنوان محرک مکانیزم های ماشین های ابزار گردیده است.
پرس ها و قیچی ها
قابلیت اطمینان به همراه توانایی کار در ظرفیت های بالا و تامین شرایط ایمنی در کنار مزایای اقتصادی از علل استفاده از هیدرولیک جهت اعمال نیرو ،حرکت و کنترل در پرس ها و قیچی ها به شمار می روند.
سیستم هیدرولیک چگونه کار می کند؟
بطور کلی یک سیستم هیدرولیک چهار وظیفه اساسی را بر عهده دارد :
1) تبدیل انرژی مکانیکی به قدرت سیال تحت فشار بوسیله پمپ
2) انتقال سیال تا نقاط مورد نظر توسط لوله ها و شیلنگها
۳) کنترل فشار، جهت و جریان سیال توسط شیرها
۴) انجام کار توسط عملگرها (سیلندرها و موتورهای هیدرولیکی)
به مجموعه عوامل چهارگانه فوق، مدار هیدرولیکی می گویند که عملکرد صحیح آن بیش از هر چیز به کنترل دقیق وابسته می باشد.
در شناخت یک سیستم هیدرولیک، قبل از هر چیز باید به خاصیت تراکم ناپذیری سیال توجه کرد و سپس با توجه به امکان چند برابر کردن نیروها قابلیت آنرا در انجام کارهای بزرگ درک نمود.
اجزاء تشکیل دهنده سیستم هیدرولیک
عوامل تشکیل دهنده سیستم هیدرولیک، صرفنظر از کاربرد آنها، به چهار بخش اصلی تقسیم می شوند:
١)مخزن، جهت نگهداری سیال
۲) پمپ، جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکتروموتور و یا محرکه دیگری بکار انداخته می شود.
۳) شیرها، بمنظور کنترل فشار، جریان و جهت حرکت سیال
۴) عملگرها (سیلندر برای ایجاد حرکت خطی و یا موتور برای تولید حرکت دورانی)، جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار
بسته به نوع کاربرد، سیستمهای هیدرولیک از پیچیدگیهای متفاوتی برخوردار می باشند.
یکی از رایج ترین و معمول ترین ادواتی که از طریق PTO حرکت می کند روتاری یا روتیواتور (Rotavator) می باشد. سالهای طولانی است که از روتیواتور برای خرد کردن خاک و آماده سازی زمین برای کاشت انواع محصولات از جمله سبزیجات استفاده می شود.
کشاورزان همواره به دنبال راهی برای شخم زدن و زیر و رو کردن خاک که بهتر از تیلرهای دستی باشد بوده اند بنابراین اولین ابزاری که با توان PTO به چرخش در می آید روتاری نام گرفته است.
کشاورزی در ابعاد وسیع بدون روتاری امکان پذیر نیست به طوری که برخی از آنها 8 ساعت در روز به زیر و رو کردن خاک می پردازند.
روتیواتور چیست؟
روتیواتور نوعی ادوات و یا دنباله بندی بسیار سودمند و پرفایده می باشد که در باغچه، مزارع و زمین های زراعی بزرگ مورد استفاده قرار می گیرد.
روتاری وظیفه ی خرد کردن کلوخ ها را بر عهده دارد بنابراین زمین را برای کاشت بذر و محصولات آماده می سازد. روتیواتور خاک را به طور بسیار عمیق شخم نمی زند اما خاک را تا عمق 22 سانتی متر زیر و رو می کند شایان ذکر است عمق شخم زدن به طور گسترده ای بستگی به اندازه ی ماشین و نوع خاک دارد.
بیلچه های روتیواتور به گونه ای خاک را زیر و رو می کند که به طور ویژه ای در مصرف زمان و انرژی صرفه جویی خواهد شد.
استفاده از این دستگاه برای زمین هایی که عمدتا برای پرورش سبزیجات یا گل و گیاه مورد استفاده قرار می گیرد بسیار مناسب می باشد.
انواع مختلف روتیواتور برای کاربردهای مختلف در اراضی کشاورزی و باغ ها مورد استفاده قرار می گیرد. یک روتیواتور معمولی قابلیت هم زدن خاک، از جا در آوردن و خرد کردن علف هرز و همچنین ترکیب کردن کود با خاک را دارد.
روتیواتور تراکتور
زمانی که از ماشین آلات کشاورزی و یا هر ابزار و ادواتی که به آن متصل می شود استفاده می نماییم یکی از اولویت هایی که از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است ایمنی اپراتور تیلر یا تراکتور و افرادی که در اطراف آن قرار دارند می باشد.
برخی از مدل های تراکتور دارای ویژگی امنیتی اتوماتیک می باشند اما برخی از آنها از چنین ویژگی برخوردار نیستند.
ایدهٔ آسانسور فضایی نخستین بار توسط کنستانتین تسیولکوفسکی در سال ۱۸۹۵ مطرح شد، زمانی که او صحبت از ماشینی تخیلی به اسم «برج تسوکوفسکی» کرد که از سطح زمین تا مدار زمین امتداد داشت. ایدههایی که اخیراً درباره این طرح مطرح میشود بیشتر بر وجود سازهای دارای قابلیت انبساط (برای نمونه یک ریسمان دارای قابلیت انعطاف) تاکید میشود که از مدار زمین تا سطح آن کشیده شده باشد. این سازه، به همان شکلی گه تارهای یک گیتار کشیده شده و محکم اند، بین زمین و فضا امتداد پیدا میکند. یه آسانسور فضایی گاهی اسامی دیگری نظیر پل فضایی، بالابر فضایی، نردبان فضایی، قلاب آسمان، برج مداری و آسانسور مداری نیز نسبت داده میشود.
دانش و فناوری کنونی به اندازهای نیست که بتوان به وسیله آن ابزارهای مهندسی قابل استفادهای ساخت که به اندازه کافی مقاوم و سبک باشند و بشود از آنها در ساخت آسانسور فضایی استفاده کرد. موضوعی که در ابتدا با آن روبهرو میشویم این است که مجموع جرم وسایل و ابزارهایی که قرار است این سازه را تشکیل بدهند به قدری زیاد است که باعث شکسته شدن کابل آسانسور میشود. در طرحهای خیالیای که اخیراً برای آسانسور فضایی مطرح شدهاست، استفاده از موادی که در آنها نانولوله کربنی به عنوان مادهای با قابلیت انعطاف بالا به کار رفته، مورد تاکید قرار گرفتهاست، چرا که مقاومت اندازهگیری شده نانولوله کربنی بسیار کوچک به اندازه کافی بالا بودهاست تا این موضوع را از لحاظ فرضی ممکن سازد. فناوری امروزی تنها توانایی ساخت آسانسوری برای نقاطی از منظومه شمسی است که داری جاذبه گرانشی کمتری باشند، مانند مریخ.
کمپانی ژاپنی اوبایاشی، همکار پروژه دانشگاه شیزوکا، راههای مختلف ارسال توریست به فضا تا سال 2050 را موردبررسی قرار داده است. این کمپانی گفته است با استفاده از فناوری کربن نانوتیوب که 20 برابر قویتر از استیل است میخواهد کابل مخصوص آسانسور را تا ارتفاع 60 هزار مایلی (ارتفاع 96 هزار کیلومتری از سطح زمین) بسازد.
محققان دانشگاه شیزوکا ژاپن مدت ها است در حال بررسی چنین تحقیقاتی هستند و بر اساس برنامه پرتاب ماهواره و اطلاعاتی که کسب می کنند می خواهند به اجرای این طرح کمک کنند.
دو ماهواره کوچک ژاپن که به فضا پرتاب شده بود و وارد ایستگاه فضایی بین المللی شده است می تواند برای اجرای این طرح کمک بسیار مهمی باشد.
آنها در واقع پیشگام اجرای برنامه رها کردن یک آسانسور فضایی هستند که با کابل به این ماهواره ها مرتبط است و در مدار زمین رها می شود و بین آنها یک دستگاه محرک قرار داده می شود که مانند یک بالابر عمل می کند و دوربین هایی هم برای ضبط تحرکات این بالابر بر روی ماهواره ها نصب شده است.
در صورتی که این عملیات فضایی با موفقیت انجام شود اولین گام برای ایجاد آسانسور فضایی از زمین تا فضای ماورای جو برداشته می شود.
این شرکت می خواهد دستکم شش آسانسور بسازد که طول آنها ۱۸ متر و عرض آنها نیز ۷.۲ متر است هر کدام از این بالابرها ظرفیت حمل ۳۰ نفر را دارد و سرعت آنها ۲۰۰ کیلومتر در ساعت خواهد بود با این حساب سفر بین زمین تا فضا برای این آسانسورها نزدیک به یک هفته به طول می انجامد.