22310

مدل سازي رسوب آسفالتين بوسيله ي معادله ي حالت آماري PC-SAFT با تمركز بر مشخصه سازي چندجزئي آسفالتين

كارشناسي ارشد

مهندسي نفت - مخازن هيدروكربوري

1396

1399/04/30

دكتر مهدي عصاره

مهندسي شيمي، نفت و گاز

آسفالتين سنگين¬ترين و قطبي¬ترين جزء موجود در نفت خام مي¬باشد. هر عملياتي كه منجر به تغيير در فشار، دما و تركيب نفت خام گردد، مي¬تواند تعادل ذرات آسفالتين را برهم زده و باعث جدايش و تهنشيني آن شود. آسفالتين ممكن است در قسمت¬هاي مختلف بالا دست يا پايين دست خط توليد اعم از مخزن، دهانه چاه، لوله مغزي، خطوط لوله انتقال نفت و يا در تجهيزات سطح الارضي رسوب كند و مشكلات عملياتي و اقتصادي فراواني را به بار آورد. در اين پژوهش، هدف آن است تا به بررسي رسوب آسفالتين در چهارچوب مدل¬هاي شبه¬مايع و با تمركز بر مشخصه¬سازي نفت خام پرداخته شود. در اين پژوهش، از معادلات PC-SAFT به منظور محاسبه رفتار فازي نفت خام استفاده شده است. هم¬چنين مدل¬سازي رسوب آسفالتين با فرض شبه¬مايع بودن رسوب تشكيل شده، انجام مي¬شود. مشخصه¬سازي نفت خام نيز تأثير قابل توجهي بر دقت نتايج محاسبه فشار ظهور، حباب و مقدار رسوب دارد. از اين رو، در اين پژوهش، ابتدا با بكار گرفتن مشخصه¬سازي گسترده، به پيش¬بيني رفتار فازي چهار نمونه نفتي در حين آزمايش تزريق گاز مي¬پردازيم. سپس، با اجراي ازمايش¬هاي تزريق گاز با غناي مختلف در آلكان¬هاي مختلف، اهميت مشخصه¬سازي گسترده را بررسي خواهيم كرد. در مرحله بعد، توانايي مشخصه¬سازي فشرده در پيش¬بيني فشار ظهور و فشار حباب در دو نمونه نفتي مشكل¬ساز خليج مكزيك، بررسي مي¬گردد. همچنين، با فرض بس¬پراكنده بودن جزء آسفالتين، به مدل¬سازي نفت مرده در حين آزمايش تيتراسيون با پنتان نرمال مي¬پردازيم. بررسي نتايج اين رساله نشان مي¬دهد كه مشخصه سازي گسترده نتايج دقيق¬تري را براي محاسبه شرايط ناپايداري آسفالتين در آزمايش تزريق گاز امتزاجي ارائه مي¬دهد. خطاي متوسط محاسبه فشار حباب براي روش استفاده شده در اين پژوهش و پژوهش قبلي به ترتيب برابر 4% و 4/6% مي¬باشد. اين مقادير براي فشار ظهور آسفالتين نيز برابر با 7/6% و 2/8% خواهد بود. از سوي ديگر، اين مشخصه¬سازي توانايي مدلسازي روند واقعي تغييرات فشار نسبت به دما و همچنين، تمييز بين غناهاي مختلف گاز تزريقي را داراست. مشخصه¬سازي فشرده نيز نتايج قابل قبولي براي پيش¬بيني رفتار نفت زنده و مرده نشان مي¬دهد، و بس پراكندگي آسفالتين در آزمايش ترقيق نفت مرده منجر به بهبود چشمگير در نتايج پيش¬بيني مقدار رسوب (با درصد خطا برابر با 4/3%) نسبت به مدل پيشين (با درصد خطا برابر با 6/6%) گرديده است.

1399/06/01

Asphaltene precipitation modeling using the PC-SAFT Equation of State by assuming the polydisperse nature of Asphaltene

7/21/2021 12:00:00 AM

Asphaltene is the heaviest and most polar fraction that exists in the crude oils. Any change in the thermodynamic properties of the crude oil, such as pressure variations and composition alteration, can disturb its thermodynamic equilibrium and lead to Asphaltene precipitation. Asphaltene can precipitate in different parts of the production system, either downstream or upstream, and cause many irreparable operational problems. In this study, we aim to investigate the Asphaltene precipitation in liquid-like framework and with a focus on crude oil characterization. Cubic Equations of State cannot effectively predict the phase behavior of crudes containing complex fractions, like Asphaltene, and therefore, in this study, we have employed the PC-SAFT EOS for phase behavior calculations. Fluid characterization plays a prominent role in identifying the properties of the crude oil, particularly the equilibrium conditions. Detailed fluid description gains importance in miscible gas injection projects, as it can take into account the effect of heavy hydrocarbon components of the injected gas on Asphaltene behavior. Therefore, in this study, we first implement the detailed characterization to four crude oils to investigate this effect. Thereafter, the lumped characterization is employed to predict the phase behavior of the live oils of two Mexican wells, as well as the Asphaltene yield from their dead oils. Dead oil modeling is carried out by assuming a polydisperse nature for Asphaltene, as different Asphaltene sub-fractions tend to precipitate under different conditions. Examining the results of our study, one can conclude that the detailed characterization has led to better predictions of Asphaltene instability conditions, and it also is able to capture the actual pressure and temperature trends within the reservoir. The detailed description can also differentiate between different degrees of richness of the injected gas. On the other hand, the lumped characterization can satisfactorily predict the Asphaltene instability conditions and saturation pressures during the pressure and temperature variations of the original live oil. Moreover, integrating the lumped description with Asphaltene polydispersity can generate the Asphaltene yield from the dead oil, due to the addition of n-Pentane, with high precision.