طیف سنجی رامان برای آنالیز گازهای اعماق زمین
واحد ماد لاگینگ (mud logging) در دکل حفاری، وظیفه نظارت همه جانبه بر عملیات حفاری را بر عهده دارد. این واحد با آنالیز داده‌های به دست آمده از سیال خروجی از چاه، اطلاعات با ارزشی را از عملیات حفاری در اختیار می‌گذارد. در واقع جزئیاتی را از گل و گاز‌هایی که از اعماق زمین به سطح می‌رسند، نشان می‌دهد. این جزئیات برای اکتشاف نفت و گاز طبیعی حیاتی است. در طول حفاری با خرد شدن سنگ‌ها، گازهای مختلفی مانند هیدروکربن‌ها (متان، اتان، پروپان، ایزوبوتان، نرمال بوتان، ایزوپنتان و نرمال پنتان) و گازهای غیر هیدروکربنی (CO۲, CO, O۲, N۲ و H۲) منتشر می‌شوند. این گاز‌ها در واقع نشان دهنده وجود مخزن‌های طبیعی گازی و نفتی است. بنابراین آنالیز سریع و مداوم این مخلوط‌های گازی در محل حفاری بسیار ضروری است.
برای آنالیز گازهای چند جزئی معمولا از روش کروماتوگرافی گازی استفاده می‌شود. اما این روش با محدودیت‌های زیادی رو به رو است. در این تکنیک سرعت آنالیز پایین است. همچنین برای تفکیک گازی‌های هیدروکربنی و غیر هیدروکربنی به طور همزمان محدودیت‌هایی دارد. نگهداری و تعمیر سیستم‌های کروماتوگرافی گازی پر هزینه است. علاوه بر این استفاده از این دستگاه نیاز به یک اپراتور کارآزموده دارد. مجموع این محدودیت‌ها سبب ناکارآمدی سیستم‌های کروماتوگرافی گازی در حوزه نفت و گاز می‌شود.
طیف‌سنج رامان قابلیت‌هایی دارد که می‌تواند کاربردهای فراوانی در حوزه استخراج نفت و گاز داشته باشد. آنالیز رامان بسیار سریع است و در کسری از ثانیه نتیجه را ارائه می‌دهد. یک تکنیک غیرمخرب است و نیازی به آماده سازی نمونه ندارد. با روش طیف‌سنجی رامان می‌توان تمام گازهای هیدروکربنی و غیر هیدروکربنی را به طور همزمان تفکیک کرد. این روش دارای دقت بسیار بالایی است و نسبت به بخار آب حساسیت بسیار کمی دارد. اساس کار طیف سنج رامان بر مبنای پراکندگی غیر الاستیک نور لیزر است. طیف رامان حاصل اطلاعات ارزشمندی در جهت شناسایی نمونه‌های گازی ارائه می‌دهد. این طیف ماهیت اثر انگشتی دارد و برای هر نمونه منحصر به فرد است. در برخی موارد ممکن است که در طیف رامان مخلوط‌های گازی پیچیده، باندها همپوشانی داشته باشند یا این که در معرض تداخل ماتریس قرار بگیرند. در چنین شرایطی می‌توان به راحتی با انجام آنالیزهای کمومتریکس طیف‌های دارای همپوشانی را تفکیک کرد و اثرات پس زمینه و ماتریس را حذف نمود. برای راهنمایی و مشاوره در این زمینه حتما همین حالا با ما تماس بگیرید!
برای این که طیف‌سنج رامان در اکتشافات نفت و گاز قابل استفاده باشد، سیستم آن را همانند شکل زیر در نظر می‌گیرند. از یک طرف گاز وارد محفظه می‌شود و از طرف دیگر خارج می‌شود. در حین ورود و خروج گاز، آنالیز به صورت آنلاین انجام می‌گیرد.
طیف سنجی رامان می‌تواند انواع گازهای هیدروکربنی و غیر هیدروکربنی موجود در مخلوط‌های گازی را آنالیز کند. به علاوه با استفاده از روش رامان می‌توان گازهای هیدروکربنی مختلف را نیز از یکدیگر تفکیک نمود. شکل ۳ نشان می‌دهد که طیف رامان هر یک از گازهای هیدروکربنی باندهای منحصر به فردی را نشان می‌دهد و این گاز‌ها به خوبی از یکدیگر تفکیک شده‌اند. به دلیل ساختار پیوندی مشابه، برخی از باندهای رامان آن‌ها تا حدودی همپوشانی دارند. گازهای غیرهیدروکربنی نیز به دلیل داشتن پیک‌هایی متمایز، به راحتی از یکدیگر قابل تشخیص هستند.
جمع بندی
استفاده از یک سیستم رامان با حساسیت بالا برای آنالیز گازهای چند جزئی در صنایع نفت و گاز از مزایای بسیاری برخوردار است. در این مقاله شرح دادیم که این روش توانایی جداسازی اجزای هیدروکربنی و غیرهیدروکربنی مختلف موجود در مخلوط‌های گازی پیچیده را دارد. این قابلیت، رامان را به یک روش آنالیزی قدرتمند در سایت‌های مادلاگینگ تبدیل می‌کند. سیستم رامان با ارائه اندازه‌گیری‌های سریع با وضوح بالا، پتانسیل بسیار خوبی برای آنالیز گازهای چند جزئی به صورت آنلاین نشان می‌دهد. برای مشاهده مطالب مرتبط با حوزه رامان می‌توانید به صفحه آکادمی طیف سنجی رامان مراجعه کنید. به علاوه اگر در رابطه با سیستم‌های رامان و کاربردهای آن در حوزه نفت و گاز سوالی دارید کافی است با کارشناسان شرکت تکسان در تماس باشید.
منبع
۱-https://zaya.io/t7u6v
