براساس پیش‌بینی کارشناسان نفتی تا سال ۲۰۳۵م، بیش از ۵۰درصد تامین انرژی جهان بر عهده نفت و گاز است. ایران با داشتن بیش از ۱۵۰ میلیارد بشکه نفت و ۳۰تریلیون مترمکعب گاز قابل استحصال جایگاه ویژه‌ای در میان کشورهای دارنده منابع انرژی جهان دارد.

با توجه به افت فشار مخازن نفت ایران و رسیدن این مخازن به نیمه عمر خود، استفاده از فناوری‌های پیشرفته برای افزایش ضریب برداشت نفت از این میدان‌ها امری ضروری به نظر می‌رسد. فناوری‌های پیشرفته کاربردهای بسیار متنوعی در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی پیدا کرده‌اند. از جمله این فناوری‌ها می‌توان به نانو فناوری اشاره کرد.
بیست‌ویکمین نمایشگاه بین‌المللی صنعت نفت، گاز و پتروشیمی از ۱۶ اردیبهشت در تهران آغاز به کار کرده است. توسعه فناوری‌های نوین در صنعت نفت مورد توجه جدی دست‌اندرکاران این صنعت قرار گرفته است. در یک تقسیم‌بندی کلی می‌توان صنعت نفت را به دو بخش بالادستی و پایین‌دستی نفت تقسیم‌بندی کرد. صنایع پایین‌دستی نفت شامل پالایشگاه‌های نفت و گاز و صنایع پتروشیمی است و یکی از عمده‌ترین بازارهای استفاده از فناوری نانو را تشکیل می‌دهند. به‌عنوان مثال کاتالیست‌ها یکی از پرمصرف‌ترین و گران‌ترین اقلام مورد استفاده در این صنعت است که با توجه به ویژگی مقیاس نانو در افزایش سطح ویژه، یکی از پرکاربردترین و تجاری‌ترین حوزه‌های این فناوری مربوط به آنهاست. از دیگر اقلامی که در صنایع پایین‌دستی استفاده می‌شود می‌توان به نانوحسگرها برای تشخیص گازهای گوگرددار، متان و… با استفاده از نانو لوله‌های کربنی و سایر نانومواد، نانو جاذب‌های مورد استفاده برای تصفیه گاز طبیعی و میعانات گازی و پساب‌های صنعتی، نانو عایق‌های حرارتی، غشاهای نانویی برای واحد نمک‌زدایی و… اشاره کرد. اگر چه در صنایع پایین‌دستی، فرآیندهای نانویی مانند نانوکویتاسیون برای تصفیه فرآورده‌های نفتی (گوگردزدایی و حذف فلزات سنگین و… ) مورد استفاده قرار می‌گیرد ولی به‌دلیل پیچیدگی‌های استفاده از یک فرآیند جدید در صنایع نفت و گاز (به‌ویژه در ایران) کاربردهای فرعی فناوری نانو بیشتر مورد توجه قرار می‌گیرد. در حوزه بالادستی کاربرد فناوری نانو در برخی بخش‌ها مانند حفاری، تجاری شده و در برخی حوزه‌ها مانند ازدیاد برداشت به‌دلیل پیچیدگی‌های ویژه این حوزه هنوز در آغاز راه است. در صنعت حفاری استفاده از نانو مواد در گل و سیمان حفاری، امروزه به امر رایجی تبدیل شده و بسیاری از شرکت‌های بزرگ نفتی از این مواد برای افزایش کارآیی گل و سیمان حفاری استفاده می‌کنند. در اکتشاف نفت نیز استفاده از نانوحسگرها در ژئوفون‌ها می‌تواند برای کاهش خطا در دریافت اطلاعات، موثر باشد. در ازدیاد برداشت، تزریق نانو مواد برای ازدیاد برداشت نفت و استفاده از نانو روبات‌ها و نانومواد مغناطیسی برای بررسی شرایط مخزن و بهینه کردن برداشت نفت و گاز یکی از مهم‌ترین بحث‌های روز صنعت نفت و دانشگاه‌های فعال در این عرصه است.

مقابله با خوردگی در صنعت نفت
حدود ۱/۳۷۲بیلیون دلار هر سال خسارت ناشی از خوردگی است که به صنعت نفت و گاز جهان تحمیل می‌شود. از این هزینه ۵۸۹میلیون دلار صرف خوردگی لوله‌کشی‌های سطحی و تجهیزات، ۳۲۰میلیون برای خوردگی‌های اساسی و ۴۶۳ میلیون دلار آن صرف لوله‌های درون چاهی می‌شود. از آنجایی که یکی از بزرگترین نگرانی‌ها در صنعت نفت و گاز، خوردگی لوله‌ها است، پوشش‌دهی و ساخت این قطعات با استفاده از نانوذرات و نانوکامپوزیت‌ها می‌تواند سبب افزایش استحکام و پایداری تجهیزات و کاهش استهلاک آنها شود. در این حالت لوله‌های دارای نانوپوشش می‌توانند سبب بهبود فرآیند انتقال مواد خام از طریق افزایش مقاومت لوله در برابر دمای‌های پایین و افزایش مقاومت آنها در برابر شکل‌گیری پارافین‌ها، شوند. از آنجایی‌که پیش‌بینی می‌شود تقاضای انرژی جهانی در ۳۰ سال آینده تا ۶۰درصد افزایش پیدا کند، لزوم افزایش تولید و بهره‌برداری از منابع نفتی و گازی و خراج بیشتر سیالات هیدروکربنی احساس می‌شود. از سویی دیگر امروزه عملیات اکتشاف بیشتر در نواحی دور از دسترس و دارای شرایط سخت انجام می‌شود که همین امر کنترل فرآیند خوردگی تجهیزات را مشکل‌تر و نیاز به تولید مواد و تجهیزات با ویژگی‌های فیزیکی، مکانیکی، شیمیایی و حرارتی بهبودیافته را ملموس‌تر می‌کند. از کاربردهای نانوفناوری در این زمینه‌ها می‌توان به این موارد اشاره کرد:
– افزایش کارآیی و پایداری در تجهیزات حفاری، مواد لوله‌ای و بخش‌های دوار
– بهبود پایداری تجهیزات سخت در شرایط دما و فشار بالا
– افزایش طول عمر تجهیزات با افزایش مقاومت خوردگی، افزایش چسبندگی و مقاومت سایشی
– افزایش توانمندی، طول عمر و انعطاف‌پذیری مته حفاری، واشرها، کلاهک و لوله‌ها.

پوشش‌های نانوکامپوزیتی
برای کاهش اصطکاک، بهبود ویژگی‌های حرارتی و الکتریکی، افزایش مقاومت خوردگی و سایش و… انواع روش‌های مختلف پوشش‌دهی در شرایط سخت عملیاتی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. بیشتر ترکیباتی که در گذشته به‌وسیله روش‌های معمولی تحت پوشش قرار می‌گرفتند، امروزه به‌وسیله فیلم‌های نانوکامپوزیتی و نانوساختار به‌دلیل پایداری بالا و سختی مکانیکی مناسب، مقاومت در برابر اکسایش و خوردگی و نیز دارا بودن سطوح لغزنده قابل انطباق، در محیط‌های گوناگون جایگزین شده‌اند. به‌دلیل اندازه دانه‌های بسیار کوچک، سطح نانوکامپوزیت‌ها یا مواد پوشش‌دهی شده به‌وسیله نانولایه‌ها بسیار صاف‌تر از سطوح معمولی است و این مواد دارای صفحات کریستالی منظم و یکنواختی هستند.

نانوروان‌کننده‌ها
امروزه روان‌کننده‌ها کارایی زیادی در صنایع مختلف پیدا کرده‌اند. استفاده از روان‌کننده‌های مایع یا گریسی به دلیل مشکلاتی که ایجاد می‌کنند به‌ویژه مسائل زیست‌محیطی، محدود شده است. نانوروان‌کننده‌ها دارای میلیاردها نانوذره کروی شکل هستند که به‌صورت قابل‌توجهی میزان اصطکاک و سایش و نیز ویژگی‌های فشاری ماده روان‌کننده را بهبود می‌بخشند. از مزایای استفاده از این مواد بسته به نوع عملیات می‌توان به افزایش سرعت و کاهش انرژی مورد نیاز، افزایش طول عمرمواد و کاهش مضرات زیست‌محیطی با توجه به غیرخورنده بودن مواد اشاره کرد. روان‌کننده‌های جامد در حالت بالک یا توده‌ای در سالیان متمادی در صنایع مختلف به منظور کاهش اصطکاک و افزایش مقاومت سایشی در شرایط سخت مانند خلأ بالا، فشار و دمای زیاد به‌کار رفته‌اند.
امروزه چندین نمونه از روان‌کننده‌های جامد (هم به شکل بالک و هم به شکل فیلم نازک) مانند مولیبدن دی سولفید، بوریک اسید، گرافیت و… موجود است که می‌توان از آنها برای کنترل اصطکاک و مقاومت سایشی در سطوح لغزنده استفاده کرد. امروزه پژوهشگران توانسته‌اند روان‌کننده‌های جامد را روی انواع سطوح مختلف با ضخامتی در حد چندین نانومتر تا چندین میکرومتر ایجاد کند.

چشم‌انداز کاربرد نانو فناوری در صنعت نفت
در هر صنعتی مانند صنعت نفت و گاز، استفاده مناسب و نیز پایداری تجهیزات مورد استفاده که در معرض انواع تخریب‌ها قرار دارند امری حیاتی است و امروزه فناوری نانو با پیشرفت‌هایی که در این زمینه حاصل کرده کمک شایانی به ذخیره زمان و انرژی و نیز هزینه کرده است. استفاده از پوشش‌های نانوکامپوزیتی، نانوروانسازهای جامد و نانوذرات سبب کاهش اصطکاک، بهبود ویژگی‌های حرارتی و الکتریکی، افزایش مقاومت خوردگی و سایش شده و بازده عملیات اکتشاف، استخراج، تولید و بهره‌برداری از مخازن را بهبود چشمگیری بخشیده است. صنعت نفت کشور می‌تواند با برقراری ارتباط با مراکز علمی و دانشگاهی و تعریف طرح‌های پژوهشی مشترک با این مراکز، از توانایی‌های دانش و فناوری نانو، استفاده‌های لازم را ببرد.