22619

مدلسازي رسوب واكس از سيالات مخزني برپايه ي مشخصه سازي پارافيني - نفتني - آروماتيك بوسيله ي معادله حالت آماري PC-SAFT

كارشناسي ارشد

مخازن هيدروكربوري

1397

1399/6/19

دكتر مهدي عصاره

مهندسي شيمي، نفت و گاز

گروه¬هاي پارافيني و نفتني (كم) با جرم مولكولي بالا (واكس) در نفت خام موجب بروز مشكلات عملياتي در خطوط لوله و تانك ذخيره مي¬گردند. در اثر اختلاط سيالات مخزني به دليل شرايط دمايي امكان تشكيل رسوب واكس بالا مي¬رود و مانع از عبور سيال و باعث افت فشار اضافي مي¬شود. به منظور جلوگيري از صدمات و ضررهاي اقتصادي، توسعه مدل¬هاي ترموديناميك براي فهم بهتر نحوه¬ي رسوب واكس ضروري است. مدل¬سازي رسوب واكس نقش بسيار مهمي در پيش¬بيني دماي پيدايش واكس و مقدار رسوب دارد. از اين رو، به منظور پيش¬گيري و كاهش صدمات ناشي از رسوب واكس، در پايان¬نامه¬ي مورد تحقيق تلاش شده است كه يك مدل ترموديناميكي مناسب با دقت بالا توسعه يابد. در مدل معرفي شده از روش چندجامدي براي محاسبات تعادلي فاز جامد استفاده شده است و براي بررسي رفتار فازي مايع از معادله حالت PC-SAFT بهره برده شده است. براي بهبود مقادير وزن واكس رسوبي و دماي ابري شدن محاسبه شده¬، دو رويكرد بهينه سازي مطالعه شده است. در رويكرد اول، اجزاي نفت خام به صورت برش نفتي در نظر گرفته شده¬اند و سنگين¬ترين جزء نفت خام به برش¬هاي نفتي تا عدد كربن 100 تقسيم شده¬ است. سپس، هيدروكربن¬ها به گونه¬اي دسته ¬¬¬بندي شده¬اند تا ميزان رسوب و تعداد اجزاي رسوبي را به بهترين شكل نشان دهند. همين¬طور، مقادير ضريب برهم¬كنش دوتايي و اختلاف ظرفيت گرمايي ويژه بين مايع و جامد بهينه شده¬اند. در روش دوم، بعد از گروه¬بندي برش¬هاي نفتي، هر يك از شبه¬ جزء¬ها به زيردسته¬هاي پارافيني، نفتني و آروماتيكي تقسيم شده¬اند تا از استفاده¬ي مقادير ميانگين براي خواص شبه جزء¬ها جلوگيري شود. در اين روش فقط ضريب برهم¬كنش اجزاي غيرپارافيني مورد بهينه¬سازي قرار گرفته¬اند. براي اعتبار سنجي دو روش معرفي شده، ابتدا نتايج مدل¬سازي رسوب واكس حاصل با رويكرد اول براي يازده نمونه نفت مصنوعي و خام درياي شمال با مدل¬هاي ليراگالينا (1)، دليرصفت و فيضي (2) و باقري¬نيا (3) مقايسه شده¬اند. هم¬چنين، وزن واكس و دماي پيدايش واكس پنج نمونه نفت خام درياي شمال با استفاده از رويكرد دوم مدل¬سازي شده و با نتايج مدل¬هاي پيشين مقايسه گرديده¬اند. خطاي محاسباتي براي وزن واكس براي نمونه¬هاي نفت خام براساس رويكردهاي اول و دوم به ترتيب برابر با 0.19 و 0.18 مي¬باشد، درحالي¬كه اين مقدار براي مدل¬هاي ليراگالينا (1) و باقري¬نيا (3) 0.36 و 0.38 محاسبه شده است.

1399/08/24

Wax precipitation modeling from reservoir fluids based on PNA characterization with PC-SAFT equation of state

9/10/2021 12:00:00 AM

Wax precipitation phenomenon is one of the most severe problems that cause the clogging of surface production and transportation facilities. Several experiments and thermodynamic models are developed to prevent such incidents from happening. Paraffinic hydrocarbons play a pivotal role in the Wax precipitation process. However, the majority of the models do not differentiate between precipitating compounds based on their paraffinic, naphthenic, and aromatic distribution, and this leads to the overestimation or underestimation of Wax precipitation parameters. First, the Wax precipitation data of three synthetic mixtures from Pauly et al. are estimated, and the modeling results are compared to the predicted results of Dalirsefat and Feyzi and Schou Pedersen et al. Also, two crude oil samples with Paraffin, Naphthene, and Aromatic (PNA) content from Pan et al. [4] are used for evaluation. Finally, the suggested model is used to calculate weight percent of precipitated Wax and Wax appearance temperature (WAT) of six crude oil samples from North Sea. The calculated predictions of the suggested model are compared to the works of Schou Pedersen et al., Lira‐Galeana et al., and Bagherinia et al.. The deviations for WATs and precipitation amounts from experimental data are lower compared to previous studies. The average absolute deviation for precipitated Wax weight of the North Sea samples is 0.19 in comparison to 0.61, 0.33, and 0.4 of Schou Pedersen et al., Lira‐Galeana et al., and Bagherinia et al., respectively. Furthermore, we employed a predictive Paraffin, Naphthene, and Aromatic (PNA) estimation technique to divide the petroleum cuts. This characterization method prevented the implementation of average properties for petroleum fractions. A sequential multi-solid framework is selected for the Wax precipitation analysis. The perturbed chain statistical association fluid theory (PC-SAFT) equation of state (EOS) is utilized for the determination of liquid properties. The binary interaction coefficients of non-paraffin hydrocarbons are modified by an adjustable variable to improve the accuracy of the model for the calculation of Wax weight and Wax appearance temperature (WAT). Five crude oils from the North Sea are elected to check the reliability of the proposed model. The contribution of each precipitating hydrocarbons is investigated, and the results depict a considerable improvement in comparison to previous studies. The calculated WAT presents a negligible deviation from the measured data. Moreover, the outcome of our work is compared to models of Lira Galeana, et al. and Bagherinia, et al. The average estimation error of Wax weight for all crude oils is about 0.18, while this value increases to 0.36 and 0.38 for the works of Lira Galeana, et al. and Bagherinia, et al .

رسوب واكس , دما ظهور واكس , مدل چندجامدي , معادله حالت PC-SAFT , مشخصه ساز PNA

PC-SAFT EOS , Multi-solid framework , Thermodynamic modeling , PNA characterization