16918

16918

مدل سازي ترموديناميكي رسوب آسفالتين به كمك مدل چند جامدي

كارشناسي ارشد

مهندسي نفت - مخازن هيدروكربوري

آبان 1395

دكتر مهدي عصاره - دكتر فرزانه فيضي

مهندسي شيمي نفت و گاز

آسفالتين¬ها سنگين¬ترين و قطبي¬ترين اجزاي نفت خام هستند كه رفتار فازي اين اجزاي پلي¬ديسپرس، به طرز قابل توجهي تحت تاثير تغييرات در فشار، دما و تركيب قرار مي¬گيرد. آسفالتين موجود در نفت خام به علت دارا بودن پتانسيل رسوب و نشست، سبب بروز مشكلاتي مانند كاهش تراوايي و تخلخل مخازن هيدروكربني، تغيير ترشوندگي سنگ مخزن، انسداد لوله¬ها، كاهش شديد فرآيند¬هاي پالايشي و پتروشيمي و در نهايت كاهش نرخ توليد مي¬گردد. از آن¬جا كه رسوب آسفالتين يك شرط لازم براي ¬-نشست آن است؛ حجم گسترده¬اي از كار¬ها به پيش¬بيني شرايطي كه در آن آسفالتين از نفت خام رسوب مي¬كند، اختصاص داده شده¬است. از اين رو، به منظور پيش¬گيري و كنترل مشكلات ناشي از رسوب آسفالتين، در رساله¬¬ي مورد مطالعه تلاش شده است كه يك مدل ترموديناميكي مناسب با توانايي انجام پيش¬بيني¬هاي خوب توسعه يابد. در اين پژوهش، ابتدا با فرض آسفالتينِ مونو¬ديسپرس، بهينه¬سازي پارامتر¬هاي معادلات حالت پنگ- رابينسون و پي¬سي- سَفت بر اساس محاسبات فشار نقطه حباب، فشار آستانه رسوب¬گذاري و ميزان رسوب آسفالتين (در اثر تيتراسيون نفت مرده توسط حلال نرمال پنتان در شرايط اتمسفريك) انجام شده-است. سپس به منظور شناخت رفتار پلي¬ديسپرسيتي آسفالتين، جزء آسفالتين بر اساس حلال رسوب دهنده مورد استفاده به سه شبه¬جزء شكسته شده و مجددا محاسبات جهت تنظيم پارامتر¬هاي هر دو معادله حالت، تكرار مي¬گردند. مقايسه¬ي نتايج مدل¬سازي¬ها براي آسفالتينِ مونوديسپرس و پلي¬ديسپرس با داده¬هاي آزمايشگاهي دو نمونه نفت خام مكزيكي C1 و Y3، نشان مي¬دهد كه بهترين نتايج بدست آمده مربوط به مدل¬سازي آسفالتينِ پلي¬ديسپرس با معادله حالت پي¬سي- سَفت مي¬باشد. در اين پژوهش، براي نخستين بار جهت مدل¬سازي آسفالتينِ پلي¬ديسپرس از مدل چند¬جامدي استفاده شده است. در اين رساله، بيشترين ميانگين درصد خطاي مطلق پيش¬بيني ميزان رسوب، در مدل¬سازي آسفالتينِ مونو¬ديسپرس به كمك معادله حالت پنگ- رابينسون رخ مي¬دهد و كمترين ميانگين درصد خطاي مطلق مربوط به پيش¬بيني ميزان رسوب در مدل¬سازي آسفالتينِ پلي¬ديسپرس با استفاده از معادله حالت پي¬سي- سَفت مي¬باشد. بيشترين و كمترين ميانگين درصد خطاي مطلق در پيش¬بيني ميزان رسوب براي نمونه نفت خام C1 به ترتيب برابر با 261/10 و 677/1 و براي نمونه نفت خام Y3 به ترتيب برابر با 145/4 و 9863/0 است. واژه‌هاي كليدي: آسفالتين، رسوب، پي¬سي-سَفت، پلي¬ديسپرس، چند جامدي

1395/12/21

1/1/1900 12:00:00 AM

Abstract: Asphaltenes are the heaviest an​d most polarizable components of the crude oil. The phase behavior of these polydispersed components is significantly affected by the changes of the pressure, temperature an​d composition. Asphaltene in the crude oil - due to their precipitated an​d deposited potential - would cause problems such as decreasing the permeability an​d porosity of hydrocarbon reservoirs, changing the reservoir rock wettability, plugging the pipelines, sharply declining the refining an​d petrochemical processes an​d ultimately reducing the production rate. According to the precipitation of asphaltene is an essential specification for deposition, the significant amount of studies has been assigned to the understanding of conditions at which asphaltene precipitates from the crude oil. Thus To prevent an​d control the problems caused by asphaltene precipitation, it was tried to develop an appropriate thermodynamic models with accurate prediction ability in this thesis. In this study, by monodisperse asphaltenes, Peng- Robbinson an​d PC-SAFT equation of state parameters assumption, optimization is performed based on the bubble point pressure, onset pressure an​d asphaltene precipitation calculations (by titration of dead oil with normal pentane solvent in atmospheric conditions).In order to figure out the asphaltenes behavior as poly-dispersed component, they are divided to three sub-fractions based on the used precipitating solvents an​d the calculations are repeated until adjust the parameters of both equations of state,. Comparing modeling results for monodisperse an​d polydispersed asphaltenes with experimental data of two Mexican crude oil samples i.e. C1 an​d Y3 shows that the best results is obtained in modeling of polydispersed asphaltenes with PC-SAFT equation of state. In this study, for the first time the polydispersed asphaltenes multisolid model is used. In this thesis, the maximum mean absolute percentage error to predict the amount of precipitation occurs in modeling of monodisperse asphaltenes by using Peng- Robbinson equation of state an​d the minimum mean absolute percentage error to predict the amount of precipitation yields in the modeling polydispersed asphaltene by using the PC-SAFT equation of state. The maximum an​d minimum average absolute percentage error in the predicting the amount of precipitation, for crude oil sample C1, are 10.261 an​d 1.677 respectively, an​d , for crude oil sample Y3, are 4.145 an​d 0.9863 respectively. Keywords: Asphaltene, Precipitation, PC-SAFT, Polydisperse, Multisolid