ونجح باحثون من معهد الكيمياء والهندسة الكيميائية الإيراني بالتعاون مع خبراء من شركة متخصصة، بالاعتماد على المعرفة المحلية وتقنيات النانو، في تطوير هيدروجيلات نانوية مركبة ذكية. هذه التقنية قادرة على معالجة أحد أهم التحديات في الصناعة النفطية وهي مشكلة إنتاج الرمال من المكامن النفطية.
وتم تطوير هذا الابتكار العلمي بهدف تعزيز الإنتاجية في القطاع النفطي مع معالجة التحديات التشغيلية والبيئية الرئيسية، ويعمل الهيدروجيل النانوي المركب الذي طوره الباحثون الإيرانيون على ثلاث جبهات متزامنة: منع انجراف الرمال الذي يسبب تآكل المعدات، تقليل نسبة المياه في النفط المستخرج، وتحسين معدلات الإنتاج بشكل عام.
تأتي أهمية هذا الابتكار من كونه يحل مشكلة مزمنة في الصناعة النفطية، حيث تؤدي ظاهرة انجراف الرمال مع تدفق النفط إلى عواقب تشغيلية ومالية كبيرة، فبالإضافة إلى تكاليف الصيانة العالية الناتجة عن تآكل الأنابيب والمضخات، تسبب هذه الظاهرة انسدادات متكررة في الآبار وتتطلب عمليات فصل مكلفة لفصل الرمال عن النفط الخام.
وما يميز الحل المطور هو كونه يعتمد على تقنيات نانوية متقدمة تمنحه خصائص ذكية، حيث يتكيف مع الظروف المختلفة في المكمن النفطي. الجدير بالذكر أن هذه التقنية المحلية توفر بديلاً عملياً للحلول المستوردة، مع ما يحمله ذلك من فوائد اقتصادية واستراتيجية للبلاد.
وتتسبب مشكلة انجراف الرمال في الخزانات النفطية في خسائر مالية جسيمة تصل إلى ملايين الدولارات سنوياً، حيث تؤدي إلى تآكل المعدات وارتفاع تكاليف الصيانة والفصل، بالإضافة إلى انخفاض الإنتاجية وتكرار انسدادات الآبار وما يرافق ذلك من آثار بيئية سلبية.
وفي مواجهة هذا التحدي التقني الكبير، تمكن فريق بحثي متخصص بقيادة الدكتورة مهسا باغبان صالحي من معهد الكيمياء والهندسة الكيميائية الإيراني، وبالتعاون مع خبراء من شركة قطاع خاص وهم فرزين سقندلي، علي أصغر نوزعيم وحسين بهلواني، من تطوير حل تقني مبتكر يعتمد على هيدروجيل نانوي مركب ذكي.
ويتميز هذا الحل التقني المتقدم بقدرته على معالجة المشكلة من جذورها، حيث يجمع بين ثلاث مزايا أساسية: منع انجراف الرمال وحماية البنية التحتية، وتقليل نسبة المياه في النفط المنتج، وتحسين كفاءة الاستخراج بشكل عام.
ويعتمد الابتكار على دمج تقنيات النانو مع مواد بوليمرية متطورة، مما يمنحه خصائص ذكية تتيح له التكيف مع ظروف الخزان النفطي المختلفة. وتكمن أهمية هذا الإنجاز في كونه لا يوفر حلاً تقنياً فحسب، بل يحقق أيضاً فوائد اقتصادية كبيرة من خلال خفض تكاليف التشغيل والصيانة، بالإضافة إلى الحفاظ على البيئة عبر تقليل الآثار السلبية المرتبطة بعمليات الإنتاج التقليدية.
* ضرورة تطوير أساليب حديثة
وأصبح استخدام التقنيات الحديثة لتعزيز استخراج النفط أكثر إلحاحًا من أي وقت مضى، حيث يتطلب تزايد الطلب المحلي، والحفاظ على الموارد الوطنية، والمنافسة في السوق العالمية، اعتماد أساليب اقتصادية وآمنة وصديقة للبيئة، بينما تتطلب الطرق التقليدية للتحكم في الرمال في كثير من الأحيان تكاليف باهظة وعمليات معقدة، فإن استخدام المواد النانوية البوليمرية يقدم حلاً فعالاً واقتصادياً.
* حل مبتكر باستخدام النانو
يكمن الابتكار الرئيسي لهذا الفريق البحثي في استخدام هيدروجيلات نانوية مركبة ذكية، وتتميز هذه الهيدروجيلات بقدرتها على الاستجابة بشكل مختلف في وجود النفط والماء، حيث تتمدد في الوسط المائي وتنكمش في الوسط النفطي، وهذا السلوك الذكي يمكن المنتج من تقليل كمية المياه المنتجة وتحسين تدفق النفط في آن واحد.
وتتميز هذه النانو كومبوزيتات بقدرة فريدة على تعديل جهد زيتا في جزيئات الرمال وزيادة متانة التكوين الصخري، وتعمل هذه المادة على لصق حبيبات الرمال ببعضها ومنع حركتها الحرة في سائل المكمن، دون التسبب بأي ضرر للتكوين الجيولوجي.
* مواصفات المنتج
ويتمتع هذا الهيدروجيل النانوي المركب ببنية ثلاثية الأبعاد متينة، حيث تعمل الجسيمات النانوية على تعزيز الثبات الحراري والمتانة الميكانيكية، هذه الخصائص حيوية للظروف القاسية في الخزانات النفطية، بالإضافة إلى ذلك، يقدم المنتج أداءً استثنائياً من حيث كفاءة الاستهلاك، اللزوجة المناسبة للحقن، القدرة على الاختراق العميق في المكمن، والالتصاق بأسطح الحبيبات الرملية.
وبالتالي، لا يمنع المنتج حركة الرمال ويقلل من إنتاج المياه فحسب، بل أيضاً لا يتسبب بأي تلف أو ضرر للتكوين الصخري، مما يجعله بديلاً مثالياً للطرق الحالية المكلفة والتي قد تكون ضارة في بعض الأحيان.
* المستخدمون النهائيون
سيكون المستخدمون الرئيسيون لهذه التقنية من المجالات التشغيلية للشركة الوطنية الإيرانية للنفط وخاصة الخزانات الرملية، بالإضافة إلى الشركات الخاصة العاملة في استخراج النفط، ويمكن تطبيق هذا المنتج على نطاق واسع، كما أن إمكانية تصنيعه محلياً تسهم في تقليل الاعتماد على الطرق والمنتجات الأجنبية.
* الميزة التنافسية والمكانة العالمية
ويتمتع الهيدروجيل النانوي المركب المقدم بمزايا تنافسية بارزة. أولاً، يمكن تصميم تركيبة المنتج وخصائصه وفقاً للظروف الخاصة لكل خزان نفطي. ثانياً، يتميز المنتج بثبات حراري وميكانيكي عالي، مع قدرة ذاتية على الإصلاح حتى في الظروف القاسية للخزان. وأخيراً، تجمع هذه التقنية بين قدرة فريدة على خفض إنتاج المياه ومنع تكوّن الرمال بشكل متزامن، مما يجعلها أداة محورية لتحسين استغلال الخزانات النفطية.
ولا يقتصر هذا الإنجاز على تحقيق توفير اقتصادي لصناعة النفط فحسب، بل يشكل خطوة مهمة نحو التنمية المستدامة بسبب تقليص آثاره البيئية، بالإضافة إلى ذلك، مع تطوير وتسويق هذه التقنية محلياً، ستتمكن إيران من تعزيز مكانتها في السوق العالمي لتقنيات النفط المتقدمة.
