Реферат на тему Современные наноматериалы в нефтегазовой промышленности

Содержание:

Оглавление

1. Введение 2

2. Конструирование наноматериалов 3

2.1. Синтетические протоколы 3

2.2. Металлические наночастицы 4

2.3. Наночастицы оксида металла 5

2.3. Углеродные нанотрубки (УНТ) 6

2.4. Магнитные наночастицы 8

3. Функционализация, стабилизация и модификация наноматериалов 10

4. Применение наноматериалов в нефтегазовой отрасли 11

4.1. Разведка и определение характеристик коллектора 11

4.2. Бурение 12

4.3. Цементирование 13

4.4. Добыча и стимуляция 14

4.5. Нефтепереработка и производство топлива 15

5. Заключение 16

6. Список литературы 18

Введение:

Нанотехнологии революционизировали взгляды современных ученых и инженеров на интеллектуальные материалы. Изучение и применение материалов очень малого размера (1–100 нм) стало одной из наиболее быстро развивающихся областей исследований в самых разных областях науки и техники. Достижения в области нанотехнологий позволили исследователям создать коллекцию различных уникальных и усовершенствованных наноматериалов, наноустройств и наноинструментов, которые могут быть использованы во многих областях, включая электронику, аэрокосмическую, медицинскую и биомедицинскую, интеллектуальные материалы и производство, фармацевтику, фотографию, энергетику и т. д. Обычно это происходит из-за их уникальных зависящих от размера физических и химических свойств, которые часто не наблюдаются в их объемных аналогах [1].

В последние несколько десятилетий быстрое развитие нанотехнологий привело к применению различных наноразмерных материалов, устройств и инструментов на основе наночастиц в нефтегазовой промышленности. Кроме того, высокий глобальный спрос на энергию и остающиеся серьезные проблемы в применении текущих традиционных процедур вынудили исследователей приступить к поиску более экономичных, эффективных и экологически безопасных методов для извлечения большего количества углеводородов. В недавней обзорной статье Конга и Охади были всесторонне рассмотрены основные проблемы нефтяной промышленности [2]. Эти проблемы лежат от ранней стадии разведки, такой как картографирование резервуара, управление резервуаром и процессы бурения, до производственных и постпроизводственных процессов, таких как очистка и переработка. Недавнее развитие нанотехнологий позволяет исследователям и инженерам потенциально решать промышленные проблемы практически во всех аспектах нефтегазовой отрасли, от добычи до средней и последующей переработки.

Заключение:

5. Заключение

Подробный обзор конструрирования и применения нанотехнологий в нефтегазовой отрасли был представлен в данной работе. В целом нанотехнологии предложили множество важных приложений во многих различных аспектах нефтегазовых операций и широкие перспективы применения в нефтехимии. Различные наборы наноразмерных материалов, таких как металлические наночастицы, наночастицы оксидов металлов, углеродные нанотрубки и магнитные наночастицы, широко используются в различных типах нефтегазовых операций. В литературе широко освещается большое количество исследований как по синтезу, так и по функционализации этих наночастиц. В этом обзоре мы перечислили несколько общих методов синтеза для каждого типа наночастиц и несколько стратегий функционализации для их использования в нефтегазовых приложениях. Есть надежда, что это позволит исследователям быстро и кратко получить знания о выборе и разработке различных типов наноматериалов для своих приложений. Тем не менее, наблюдается, что некоторые синтетические методы и стратегии функционализации по-прежнему требуют более оптимальных исследований и инженерного проектирования для крупномасштабных промышленных применений в нефтегазовой отрасли. В основном это связано с неспособностью этих методов обеспечить простой и экономичный подход к снижению капитальных и эксплуатационных затрат. Однако в связи с текущим быстрым развитием нанотехнологий и их широким разнообразием применения могут появиться многие многообещающие решения таких проблем, и технология наноматериалов вскоре может быть применена в более широкой сфере нефтегазовой промышленности.

Уникальность и природа наноразмерных материалов также привели к революционным изменениям в добыче и разработке углеводородов. Применение новых нанотехнологий изменило обычную практику во многих нефтегазовых операциях. В этом обзоре всесторонне обсуждается применение наноматериалов в нефтегазовой промышленности, начиная с разведки, определения характеристик коллектора, бурения, цементирования, добычи и интенсификации притока. Очевидно, что наноматериалы сыграли важную роль в улучшении успешных темпов разведки нефти и характеристики коллектора, поддержании стабильности ствола скважины во время различных процессов, таких как бурение и перфорация, повышении качества цементирования, восстановлении поврежденных пластов и повышении эффективности добычи нефти и добыча газа. Несмотря на то, что большинство исследований по-прежнему основаны на лабораторных масштабах, и по-прежнему мало приложений для полевых масштабов. Многие исследования представили очень многообещающие результаты с точки зрения их эффективности и эффективности. Тем не менее, следует принимать во внимание несколько вопросов, таких как стабильность наноматериалов в суровых подповерхностных условиях, агрегация частиц и отсутствие фундаментального понимания механизма миграции и транспортного поведения наноматериалов через пористую среду. Желательно, чтобы будущее направление исследований было направлено не только на поиски оптимальной добычи углеводородов, но и на долгосрочные фундаментальные исследования по научным и техническим аспектам.

Фрагмент текста работы:

2. Конструирование наноматериалов

2.1. Синтетические протоколы

За последние несколько десятилетий были предприняты огромные усилия по разработке надежных синтетических протоколов для наноразмерных материалов с полным контролем размера, формы и других особых характеристик. Как правило, наночастицы могут быть получены физическими, химическими или биологическими методами в зависимости от природы материалов и участия в химических реакциях [3]. Кроме того, синтез наночастиц также можно разделить на «нисходящий» или «восходящий» метод. При нисходящем синтетическом методе наноразмерные частицы обычно получают уменьшением размера с помощью различных физических и / или химических обработок. Несколько распространенных нисходящих синтетических методов включают механическое измельчение / шаровую мельницу, химическое травление, термическую абляцию, лазерную абляцию, процесс взрыва и распыление. Между тем, в восходящем методе наночастицы формируются из более мелких объектов, таких как атомы, молекулы и более мелкие частицы, в качестве строительных блоков, которые собираются, чтобы сформировать конечную частицу. Обычно этот метод основан на химических или биологических механизмах. Некоторыми примерами методов восходящего синтеза являются химическое / электрохимическое осаждение, осаждение из паровой фазы, атомная / молекулярная конденсация, золь-гель процессы, распылительный пиролиз, лазерный пиролиз, аэрозольные процессы и химическое или биологическое восстановление [4]. В этой статье обсуждаются синтетические протоколы для четырех типов наноматериалов, которые обычно используются в нефтегазовой сфере, то есть металлических наночастиц, наночастиц оксидов металлов, углеродных нанотрубок и магнитных наночастиц.