مجموعه آموزش مهندسی نفت (Petroleum Engineering)

در بین مباحث پدیده های انتقال، درس مکانیک سیالات از اهمیت بالایی برخوردار است، به طوری که بسیاری از عملیات مربوط به صنعت نیاز به محاسباتی دارند که در مکانیک سیالات ۲ مطرح می شوند. هدف اصلی این آموزش، ارائه اصول و روابط مربوط به محاسبات سیال های تراکم پذیر، بسترهای سیال، توربوماشین ها و...، هم از دیدگاه تئوری و هم صنعتی، مطابق با منابع معتبر دانشگاهی و صنعتی است. در این آموزش ابتدا به معرفی جریان های لایه مرزی و روابط مربوط به آن پرداخته می شود و هندسه های مختلف شامل: سطح صاف، استوانه و کره مورد بررسی قرار می گیرد، سپس به مباحث مربوط به توربوماشین ها و پدیده مهم کاویتاسیون (Cavitation) پرداخته می شود.

در سال های اخیر با رشد صنعت بومی در داخل کشور، نیاز به ارائه آموزش های تخصصی در زمینه تجهیزات گوناگون به کار رفته در صنایع نفت، گاز، پتروشیمی و انرژی بیش از پیش احساس می شود. شیرهای اطمینان نیز از این مساله مستثنی نبوده و با ورود دانش روز به داخل کشور و تولید این تجهیزات توسط صنعتگران ایرانی، آشنایی و آموزش تخصصی شیرهای اطمینان می تواند راهگشای بسیاری از کارشناسان و مهندسین فعال در بخش های مختلف، شامل: طراحی و مهندسی، تست و بازرسی، تعمیر و نگهداری، تدارکات و تامین کالا و دانشجویان علاقه مند به فعالیت در زمینه های فوق باشد.

درس اصول محاسبات در مهندسی شیمی یا موازنه ماده و انرژی، یکی از اساسی ترین و در عین حال کلی ترین دروس مهندسی شیمی به شمار می رود. به جرات می توان ادعا کرد مهم ترین توانمندی یک مهندس شیمی، بررسی و تحلیل فرایندهای مختلف در تجهیزات فرایندی مورد استفاده در صنایع، مانند: پمپ، کمپرسور، توربین، مبدل حرارتی، برج تقطیر، راکتورهای شیمیایی و... است. رسالت اصلی درس اصول محاسبات در مهندسی شیمی، آشنایی با مفاهیم و تعاریف اولیه و همچنین شناخت اصول و قوانین حاکم بر این فرایندها است. از جمله قوانین کلی حاکم بر فرایندها می توان به اصل بقای جرم و اصل بقای انرژی نیز اشاره کرد.

در این فرادرس تلاش شده است تا مهم ترین ابزارهای نرم افزار MBAL آموزش داده شوند. نرم افزار MBAL از مجموعه IPM با هدف تهیه مدل دینامیکی از مخزن و پیش بینی عملکرد مخزن توسط شرکت Petroleum Expert ارائه شده است. این نرم افزار با توجه به ظاهر ساده و سرعت بالای محاسبات توانسته از دیگر نرم افزارهای مهندسی مخزن پیشی بگیرد. از آنجایی که شبیه سازی و پیش بینی مخزن از مهم ترین فرایندهایی است که توسط کارشناس مخزن انجام می گیرد و به خاطر پیچیدگی و طولانی بودن محاسبات مربوط استفاده از نرم افزارهای مرتبط امری ضروری به نظر می رسد، مجموعه IPM با ارائه نرم افزارهای مختلف توانسته همه محاسبات مربوط به مهندسی نفت را انجام دهد. از مهم ترین ویژگی نرم افزارهای این مجموعه می توان به سادگی کار با آن ها اشاره کرد که باعث افزایش محبوبیت این مجموعه در صنعت نفت شده است.

نرم افزار Petro-SIM محصولی است که برای طراحی و شبیه سازی فرایندهای پالایشگاهی نظیر: صنایع بالادستی، صنایع میان ‌دستی و صنایع پایین ‌دستی به کار می رود. هرچند که می توان از آن برای سایر فرایندها نیز کمک گرفت، اما ویژگی و وجه تمایز اصلی آن، مجموعه های کاملی است که در این نرم افزار برای شبیه سازی فرایندهای پالایشگاهی مانند: آلکیلاسیون (Alkylation)، ریفورمینگ (Reforming)، ویسبریکینگ و… تعبیه شده است. در این آموزش با شبیه سازی فرایندها به خصوص فرایندهای پالایشگاهی، با تمرکز بر امکانات عمومی Petro-SIM با این نرم افزار آشنا می شویم. در این فرادرس متناسب با هر فرایند مهم و پدیده های مهندسی شیمی، مثال های کاربردی و متنوعی نیز حل شده است.

برای توسعه موثر مخازن، باید یک توصیف جامعی از مخزن موجود باشد تا بتوان ذخیره هیدروکربوری زیرزمینی را درست تخمین زد. از این رو، باید پارامترهای مخزن را به درستی تفسیر کرد که برای این کار، استفاده از نرم افزار ژئولاگ توصیه می شود. این نرم افزار یک راهی نسبتا دقیق و سریع برای تفسیر پارامترهای مورد نیاز همچون: تخلخل، اشباع و… فراهم می آورد. در این آموزش سعی شده است تا تمامی تصحیحات و ملزوماتی که باید بر روی نمودارهای گرفته شده از چاه انجام شود تا برای تفسیر بهتر آماده شوند، توضیح داده شود و در نهایت با بهره گیری از ماژول تفسیری که در نرم افزار تعبیه شده، یک خروجی تفسیری از پارامترهای مذکور گرفته شود.

پالایشگاه ها از صنایع بسیار مهم به شمار می روند که وظیفه پالایش نفت خام و تبدیل آن به فرآورده های ارزشمند را به عهده دارند. نرم افزار Aspen HYSYS، قابلیت ها و ماژول های قدرتمندی برای شبیه سازی تجهیزات مختلف پالایشگاهی دارد که به وسیله آن می توان به شبیه سازی واحدهای مختلف یک پالایشگاه پرداخت. این فرادرس مخاطبان را با واحدهای پالایشگاهی آشنا ساخته و با نرم افزار اسپن هایسیس به شبیه سازی آن ها می پردازد.

مکانیک سیالات دوفازی، عنوان درسی است که سعی دارد اصلی ترین و پرکاربردترین مفاهیم جریان دوفازی (جریان مایع و گاز) را که متداول ترین نوع جریان در خط لوله انتقال است، به دانشجویان مهندسی شیمی و نفت بیاموزد. هدف از این درس، رسیدن به شناخت کافی و احاطه کامل به ویژگی های مهم سیالات در جریان دوفازی است. پس از حصول شناخت، مدل های کاربردی برای مدل سازی و پیش بینی رفتار سیال هنگام انتقال در مسیر جریان معرفی و نقاط ضعف و قوت مدل ها بررسی می شود. پس از گذراندن این درس، دانشجو قادر خواهد بود با در نظر گرفتن امکانات و تجهیزات، هزینه های ناشی از انتقال سیال را تخمین زده و تا حدودی جریان سیال را بهینه کند.

استاندارد کاربردی ASME Section 8، قوانین و مقررات لازم برای طراحی و ساخت کلیه مخازن تحت فشار را بیان می کند. مخازن تحت فشار ظروفی هستند که برای نگهداری سیالات با فشاری بیش از فشار اتمسفر استفاده می شوند. کاربرد گسترده این مخازن در شاخه نفت و پتروشیمی و همچنین صنایع دیگر چون نیروگاه ها، باعث شده است تا طیف وسیعی از فارغ التحصیلان رشته های مختلف از جمله: مهندسی مکانیک، مواد و متالورژی (Metallurgy)، مهندسی جوش و نیز کلیه افراد شاغل در این صنایع، با این نوع مخازن سر و کار داشته باشند. این فرادرس به گونه ای تهیه شده است که فراگیران با اصول طراحی مخازن تحت فشار، روش ساخت (جوشکاری) و مواد به کار رفته در ساخت این مخازن، به طور کامل آشنا شوند.

درس چاه آزمایی به عنوان کلید مخازن هیدروکربوری برای دستیابی به اطلاعات حیاتی مهندسی مخازن به شمار می رود، لذا فهم صحیح و یادگیری مفاهیم و مدل سازی و کاربرد درست معادلات، جز جدایی ناپذیر دانش نفتی به شمار می رود. از این رو در این فرادرس سعی کرده ایم اکثر مسائل و مفاهیم مربوط به درس چاه آزمایی به صورت کاملا تحلیلی و قابل فهم در اختیار دانشجویان قرار گیرد. با توجه به اهمیت بالای این درس چه در کنکور کارشناسی و چه در محل کار جهت تحلیل نمودارهای چاه آزمایی، سعی شده است در درس های مختلف به تشریح مسائل چاه آزمایی پرداخته شود.

در این فرادرس، مهم ترین تست های کنکور تحصیلات تکمیلی رشته مهندسی شیمی در درس ترمودینامیک مورد بررسی و تحلیل قرار می گیرد. از آنجا که یکی از ارکان موفقیت برای دانشجویان شرکت کننده در آزمون های کارشناسی ارشد و دکترا، تسلط بر مجموعه تست های سال های گذشته است، این آموزش می تواند برای دانشجویان بسیار مفید و کاربردی باشد.

عمده هدف این آموزش، تمرکز بر مفاهیم اصلی دروس مهندسی نفت، از بالادستی تا پایین دستی صنعت نفت و گاز است. از آنجایی که امروزه در مصاحبه های تخصصی برای یافتن شغل جدید، دانستن کلیات یک رشته امری مهم و ضروری به شمار می رود، درس مبانی فرایندهای صنعت نفت و گاز بیش از پیش می تواند در این راستا رهگشا باشد. بنابراین انتظار می رود مخاطب پس از این آموزش بتواند خلاصه مفاهیم ارائه شده در مهندسی نفت را به آسانی بفهمد و آن را تشریح کند.

علم روانکاری و روانکارها یکی از مهم ترین و پرکاربردترین علوم در سطح جهان است چرا که انسان ها همواره و همه روزه به این علم و کاربردهای آن وابسته هستند. این علم در حال حاضر به صورت جامع و در قالب دروس دانشگاهی وجود ندارد و لذا ضرورت پرداختن به آن و تشریح کاربردهای بسیار زیاد آن، حائز اهمیت فراوان است. در این فرادرس، ضمن تشریح علم روانکاری و معرفی انواع روانکارها، روانکارهای مایع که بخش عمده این صنعت را تشکیل می دهند معرفی و فرایندهای تولید آن ها هم نیز، شرح داده خواهد شد.

هدف از این آموزش، آشنایی با مدل سازی پیامدهای حوادث فرایندی به کمک نرم افزار PHAST است. پیش بینی و مدل سازی حوادث فرایندی که شامل: آتش سوزی، انتشار مواد سمی، انفجار و … است، همواره یکی از مهم ترین ارکان یک فرایند شیمیایی است که توسط مهندسین ایمنی فرایند انجام می شود. برای این منظور تکنیک ها و روش های متعددی وجود دارد که ابتدا با مفاهیم پایه مربوط به این بحث از قبیل: حوادث فرایندی، مفهوم پیامد و مدل سازی آن و … آشنا می شویم.

آشنایی با واژگان و اصطلاحات تخصصی در هر زمینه ای، باعث بالا رفتن آمادگی متخصصین همان رشته و یا هر فرد عادی دیگری می شود. در این فرادرس به معرفی اصطلاحات انرژی، انرژی هسته ای، محیط زیست، نفت و گاز، سازمان ها و نهاد های بین المللی انرژی پرداخته می شود و هدف از آن بالا بودن مهارت افراد، هنگام ورود به صنعت و قبولی در مصاحبه های استخدامی است.

گاز طبیعی یک انرژی پاک جهانی است و صنعت گاز یک صنعت استراتژیک. کشور ایران به دلیل داشتن مخازن متعدد زیرزمینی انباشته از گاز طبیعی، رتبه اول جهانی را در این صنعت به خود اختصاص داده است. لذا با توجه به رشد روز افزون صنعت نفت و گاز در دنیا و علاقه فارغ التحصیلان رشته های مختلف فنی مهندسی در فعالیت در این صنعت استراتژیک، کسب اطلاعات و آشنایی کامل با این صنعت، مورد نیاز است. شناخت کلی از گاز طبیعی و ترکیبات همراه، اطلاعات تجهیزات سرچاهی (مراکز تفکیک)، شناخت کلی از فرایندهای اصلی واحدهای درون پالایشگاهی.

نزدیک به دو دهه است که واكنش های فوتوكاتالیستی (Photocatalysis) در امور تصفیه آب و فاضلاب، هوا، رنگ ها، سطوح خود تمیزكن و…  به کار می روند. این فرایندها به عنوان یک تکنولوژی نویدبخش در راه حذف آلاینده ها از آب و هوا ظاهر شده اند و برای اینکه موفقیت این فرایند بیش از پیش نمایان شود و کاربردهای آن گسترش یابد، پیشرفت های مهمی در این عرصه لازم است. اکنون که سخت گیری های زیست محیطی و نگرانی های اجتماعی در حال تغییر دادن نگرش و تکنولوژی هستند، بسیاری از اصول مهندسی واکنش ها تحت بازنگری مجدد قرار دارند. در این دوران تغییرات، کاربرد تکنولوژی فرایندهای فوتوکاتالیستی نوید روزهای روشنی را می دهد و با توجه به اهمیت این تکنولوژی و همچنین محدود بودن منابع مطالعاتی و آموزشی آن، امید است به کمک این فرادرس بتوان گام مثبتی در جهت توسعه استفاده از این تکنولوژی برداشت.

برای جلوگیری از هدر رفتن سرمایه و زمان و به دست آوردن بهترین نتیجه پیش از اقدام عملی، شبیه سازی مخازن، لازم و ضروری است. هدف از این فرادرس، آشنایی اولیه با قسمت های مختلف نرم افزار شبیه ساز CMG و یادگیری شبیه سازی فرایندهای ابتدایی و آمادگی برای شبیه سازی فرایندهای پیچیده تر مانند: تزریق فوم، تزریق سورفکتانت (Surfactant)، تزریق پلیمر، فرایندهای حرارتی و … است.

با توجه به گستردگی مباحث مربوط به مهندسی نفت و لزوم یادگیری ابعاد مختلف این رشته برای رشته های مرتبط غیر فنی، نظیر حقوق نفت و گاز، فقدان یک آموزش که تمامی مباحث فنی را به زبانی ساده پوشش دهد، کاملا مشهود است. بر کسی پوشیده نیست که با توجه به ماهیت فنی صنعت نفت، تنها راه ارتباط برقرار کردن رشته های غیر فنی با این صنعت، فهم و درک مطالب فنی می باشد، بنابراین تسلط بر مبانی و کلیات در صنعت نفت، شرط لازم برای موفقیت در رشته های مرتبط، نظیر حقوق نفت و گاز می باشد، لذا ما در این فرادرس می خواهیم با بهره گیری از بهترین تکنیک های موثر یادگیری و حذف روش های طولانی سنتی، به آموزش مباحث ابعاد بالادستی صنعت نفت و گاز بپردازیم.

در این آموزش سعی شده است که در ابتدای هر درس با یک طبقه بندی و چارچوب مشخص با استفاده از تمام کتب مرجع و جزوات اساتید دانشگاه های معتبر کشور، روابط و مفاهیم را ارائه نموده و سپس سوالات کنکور کارشناسی ارشد و دکتری ۸ سال اخیر را با یک ایده جدید از لحاظ مفهومی و موضوعی خیلی دقیق و موشکافانه تیپ بندی کنیم که باعث می شود روابط و مفاهیم این درس خیلی منظم تر و تاثیرگذارتر در ذهن داوطلبین کنکور تثبیت و طبقه بندی شود و با روند سوالات مهم و پرتکرار بیشتر آشنا شوند. در پایان آموزش به بررسی نکات ویژه ای (چندین سطح بالاتر از سطح مطالب کنکور) که تاکنون در آزمون های کارشناسی ارشد و دکتری مورد بررسی قرار نگرفته است و احتمال سوال از آن ها وجود دارد، پرداخته می شود، به طوری که داوطلبین برای درس مهندسی مخازن ۱ به هیچ منبع دیگری نیاز نخواهند داشت.

یکی از مراحلی که پیش از شبیه سازی مخازن نفتی باید طی شود، آماده کردن اطلاعات لازم برای وارد کردن به نرم افزار شبیه ساز است. از مهم ترین اطلاعاتی که پیش از شبیه سازی باید آماده شود، اطلاعات مربوط به خواص سیالات مخزن است. نرم افزار PVTi به عنوان یک پیش پردازشگر، وظیفه آماده سازی این اطلاعات را بر عهده دارد. اهمیت مدل سازی صحیح خواص سیالات مخزنی به دلیل تاثیر مستقیمی که بر شبیه سازی مخازن و میزان بازیافت نفت دارد برای هر کسی که حتی اندکی با شبیه سازی، آشنایی داشته باشد کاملا قابل درک است. در این فرادرس، علاوه بر یادگیری نحوه کار با نرم افزار PVTi، با مفاهیم خواص سیال و اصول به کار رفته در محاسبات انجام شده توسط این نرم افزار نیز آشنا خواهید شد.

خواص سنگ‌ های مخزن یکی از دروس مهندسی نفت است که پایه فهم سایر دروس تخصصی در مهندسی نفت به شمار می‌ رود. در این فرادرس سعی شده است تا مفاهیم کاربردی خواص سنگ‌ های مخزن از سطح مبتدی تا پیشرفته به‌ صورت قابل‌ فهم ارائه شود و عمده هدف این آموزش تمرکز بر مفاهیم است تا به‌ واسطه آن دانشجویان و سایر متخصصین صنعت نفت با درکی عمیق از این موضوعات بتوانند پدیده‌ های مورد اهمیت از لحاظ مهندسی نفت را به‌ خوبی درک کنند و از آنجایی‌ که امروزه در کنکور کارشناسی ارشد و دکتری تمرکز سؤالات بیشتر بر مفاهیم است تا مسأله، سعی شده است تا مفاهیم اصلی و مهم خواص سنگ‌ های مخزن به‌ خوبی و کامل پوشش داده شود.

در این آموزش در ابتدای هر درس با یک طبقه بندی و چارچوب مشخص با استفاده از تمام کتب مرجع و جزوات اساتید دانشگاه های معتبر کشور، روابط و مفاهیم را ارائه می کنیم و سپس سوالات کنکور کارشناسی ارشد و دکترای ۸ سال اخیر را با یک ایده جدید از لحاظ مفهومی و موضوعی، خیلی دقیق و موشکافانه تیپ بندی می کنیم که باعث می شود روابط و مفاهیم این درس خیلی منظم تر و تاثیرگذارتر در ذهن داوطلبین کنکور تثبیت و طبقه بندی شود و با روند سوالات مهم و پرتکرار بیشتر آشنا شوند و در نهایت به حل تشریحی سوالات می پردازیم. همچنین به بررسی نکات ویژه ای که تاکنون در آزمون کارشناسی ارشد و دکترای مورد بررسی قرار نگرفته است و احتمال سوال از آن ها وجود دارد، پرداخته خواهد شد به طوری که داوطلبین عزیز برای درس مهندسی مخازن ۲ به هیچ منبع دیگری نیاز نخواهند داشت.

هدف اصلی این فرادرس، دستیابی به مهارت ارزیابی و محاسبات سریع مخزن و همچنین پیش بینی عملکرد آن است. در این آموزش در کنار روش اصلی که شبیه سازی است، شیوه های دیگری جهت پیش بینی دو پارامتر اصلی مخزن یعنی دبی و فشار، معرفی می گردد. از دیگر اهداف این درس می توان به بررسی فرایندهای مخزن، تمرکز بر شناخت آبده و همچنین شناسایی مکانیزم های تولید در مخزن اشاره نمود که دانش کافی و لازم موارد ذکر شده را در اختیار مخاطب قرار می دهد.

نرم افزار شبیه سازی ProMax در حال حاضر یکی از قوی ترین نرم افزارهای موجود برای شبیه سازی فرایندهای پالایشگاهی و شیمیایی به شمار می آید. از قابلیت های ویژه این نرم افزار می توان به بانک غنی مواد آن و بسته های ترمودینامیکی آن، مدل های آماده برای حل راکتورها و برج های پیچیده که برای فرایندهای شیرین سازی و بازیافت گوگرد به طور ویژه طراحی شده، اشاره کرد. نرم افزار ProMax دارای ویژگی منحصر به فردی در زمینه معادلات ترمودینامیکی ویژه فرایندهای شیرین سازی و پالایشگاهی است. امکانات ویژه این نرم افزار برای فرایندهای شیرین سازی گاز، آن را متمایز و منحصر به فرد کرده است.

در زمینه های مختلفی از علوم مهندسی مانند: مهندسی نفت، مهندسی راکتور، مهندسی عمران و… نیاز به مدل سازی حرکت سیال در محیط متخلخل هستیم. هدف از این نوع مدل سازی، پیدا کردن بهترین سناریوهای تزریق و تولید می باشد تا از آن در شرایط عملیاتی استفاده کنیم. یکی از مهمترین قسمت های حرکت سیال در محیط متخلخل، جریان چندفازی سیال در محیط متخلخل می باشد که بسیاری مسائل مهندسی با این موضوع سروکار دارد. در این فرادرس، نحوه مدل سازی حرکت سیالات در محیط متخلخل و به دست آوردن پارامترهای مربوط به آن ها آموزش داده می شود.

با توجه به پیشرفت علم مهندسی ژئوتکنیک و مکانیک سنگ، موضوع دست یابی به اطلاعات مهندسی سنگ ها که همان خواص مکانیکی آن ها می باشد ضروری شده است. در این فرادرس دو خاصیت مهم به نام مقاومت کششی و فشاری سنگ ها بر اساس آیین نامه انجمن بین المللی مکانیک سنگ (ISRM) تشریح شده است. آزمایش مقاومت فشاری مستقیم، Point load، آزمایش مقاومت کششی برزیلی و همچنین Point load در درس های ارائه شده به شکل کاربردی تشریح شده است.

در این فرادرس، مسائل مختلف زمین شناسی شامل شناسایی کانی با استفاده از اطلاعات بافتی تصاویر مقطع نازک، شناسایی شکستگی موجود در تصاویر مقطع نازک و استخراج اطلاعات موجود در تصویر سی تی اسکن پلاگ های سنگی مورد بررسی قرار خواهند گرفت. این آموزش برای اولین مرتبه در ایران تهیه و تدوین شده است.

تحلیل بازارهای جهانی و پیش بینی قیمت های جهانی نفت و تحلیل دلایل نوسانات آن معمولا کار دشواری است این دشواری به این دلیل است که عوامل متعدد و متنوعی بر بازار و قیمت های جهانی نفت تاثیر می گذارد. در این فرادرس سعی شده است تا مباحث مربوط به بازار جهانی نفت و عوامل تاثیر گذار بر آن بررسی شود و به این سوال پاسخ داده شود که چه عواملی بر این بازار تاثیر می گذارد. در این فرادرس تلاش کردیم با بهره گیری از بهترین تکنیک های یادگیری به آموزش مفاهیم بازارهای مالی نفت و گاز بپردازیم. این آموزش به گونه ای است که ترتیب درس نامه ها بر اساس پایه ای ترین مفاهیم و مبانی هر درس به صورت موضوعی طبقه بندی شده است.