بخشی از مقاله

چکیده

هدف اصلی این تحقیق بررسی تأثیر همزمان تابش امواج فراصوت و نانو مواد بر ویژگیهای نفت خام برای بسترسازی استفاده از امواج فراصوت و نانوکاتالیستها در عملیات ازدیاد برداشت حرارتی نفت است. با استفاده از نفت میدان مارون ، نانوذرات اکسیدآهن و سیستم التراسونیک تستهای مختلف انجام و خواص حرارتی نمونهها با استفاده از سیستم آنالیز حرارتی بررسی گردید.

نتایج تحقیق نشان میدهد که تابش امواج فراصوت مقدار سوخت نهشته برای فرآیند احتراق و اکسیداسیون نفت را کاهش میدهد. این پدیده با استفاده ترکیبی از امواج فراصوت و نانوکاتالیست اکسیدآهن، تقویت میشود. استفاده از نانوکاتالیستها به تنهائی سبب افزایش سوخت نهشته از %16/5 به %20 میشود؛ که در خصوص نفتهای سبک که با کمبود سوخت در عملیات احتراق درجا روبرو هستند مناسب است. استفاده از امواج فراصوت، بیشتر برای عملیات ازدیاد برداشت نفتهای سنگین پیشنهاد میشود.

.1  مقدمه و مبانی نظری

در راستای کاهش آلودگیهای زیستمحیطی ناشی از عملیات بهرهبرداری، در صنعت نفت توجه به بررسی روشهای بهینه و جدید مانند امواج فراصوت ضروری است. تحقیقات اخیر نشاندهنده نقش بارز نانوکاتالیستها در روشهای حرارتی ازدیاد برداشت نفت است.[3-2] از طرفی نقش امواج فراصوت بر تغییر ویژگیهای نفت مانند گرانروی مطرح است .[5-4] لذا در این تحقیق بررسی تأثیر استفاده همزمان از امواج فراصوت و افزودن نانو کاتالیستها بر خواص حرارتی نفت بررسی میشود. نتایج این تحقیق میتواند بستر مناسبی برای توسعه استفاده از امواج فراصوت در عملیات بهرهبرداری پیشرفته و ازدیاد برداشت حرارتی از مخازن نفت خام، بهویژه مخازن نفت میانی و سنگین فراهم سازد.

.2  روش و مراحل تحقیق
در این تحقیق از نفت میدان نفتی مارون و سازند بنگستان - 30API - و نانوکاتالیست اکسیدآهن - کروی با خلوص %99 و میانگین اندازه ذرات30 نانومتر - استفاده شد. بهمنظور تابش امواج فراصوت با فرکانس 48 کیلوهرتز و توان50 وات از دستگاه QUIGG مدل SR 2014 .16، برای توزیع نانوکاتالیستها در نفت و همگنسازی از دستگاه BANDELIN مدل UW 2070، استفاده شد.

آنالیزهای جرمسنجی حرارتی - TG - با استفاده از دستگاه 1 STAمدل PC Luxx 409 با نرخ حرارتی ثابت 5 درجه در دقیقه انجام گردید. طبق آزمایشات انجام شده در این فرکانس و توان تابشی از امواج فراصوت، زمان بهینه تابش امواج فراصوت 40 دقیقه و غلظت بهینه از نانوکاتالیستها 0/1 درصد وزنی از نفت میباشد .[1] در این راستا جرمسنجی حرارتی چهار نمونه مختلف شامل نفت خام، نفت تحت تابش امواج فراصوت، نفت حاوی نانوکاتالیست و نفت حاوی نانوکاتالیست و تحت تابش امواج فراصوت بررسی و مقایسه گردید. عملیات پیرولیز تا دمای 500 درجه تحت اتمسفر نیتروژن و اکسیداسیون سوخت باقیمانده در دمای 500 درجه سانتیگراد با استفاده از هوا انجام شد.

.3 ارائه و تحلیل نتایج

نمودار جرمسنجی حرارتی و مشتق آن نسبت به دما تا قبل از تزریق هوا - مرحله پیرولیز - برای نفت خام در شکل 1 و بعد از تزریق هوا در دمای 500 درجه سانتیگراد در شکل 2 نشان داده شده است. در محدوده دمای محیط تا دمای 250 درجه سانتیگراد تبخیر نفت خام انجام میگیرد. از دمای 250 تا 470 درجه سانتیگراد مرحله پیرولیز نفت خام میباشد؛ که در این مرحله کراکینگ2 نفت خام انجام میگیرد.

کاهش وزن نفت در این محدوده ناشی از تقطیر محصولات حاصل از واکنشهای پیرولیز نفت میباشد. برای سایر نمونهها نیز نمودار مشتق جرمسنجی حرارتی نفت، مشابه نفت خام در محدوده پیرولیز دارای سه پیک مشخص است. با این تفاوت که محدوده دمایی مربوط به هر مکانیسم و مقدار نفت کاهشیافته در هر دما، تغییر کرده است. طبق نتایج به دست آمده از آزمایشها، میزان نفت باقیمانده در هر مرحله، برای تمام نمونهها در جدول 1 نشان داده شده است.

شکل .1 نمودار جرم سنجی حرارتی و مشتق آن برحسب دما برای نفت خام در مرحله پیرولیز

 جدول :1 نفت باقیمانده در هر مرحله از گرمادهی نفت    

شکل.2 نمودار جرم سنجی حرارتی و مشتق آن برحسب زمان برای نفت خام در مرحله اکسیداسیون - دمای ثابت 500 درجه سانتیگراد -

شکل .3 درصد نفت باقیمانده برحسب دما

طبق نتایج بهدستآمده از آزمایشها، مقدار نفت کاهش یافته در مرحله پیرولیز، برای روشهای فراصوت و روش ترکیبی فراصوت و نانوکاتالیستها بیشتر از نفت خام بود. چون تابش امواج فراصوت به نفت مورد مطالعه باعث کاهش مقدار ترکیبات سنگین نفت خام، کاهش اندازه و مقدار تودههای آسفالتین نفت شده است .[4-6] این در حالی است که برای نفت حاوی نانوکاتالیست، نفت بیشتری پس از پیرولیز نفت باقی ماند . چون نانوکاتالیستها با کاهش انرژی فعال-سازی واکنش و افزایش سرعت واکنشها سبب مصرف بیشتر نفت موجود در طی پیرولیز شده است

پس از پیرولیز نفت خام که منجر به تقطیر و شکاف در هیدروکربنهای نفت خام شد، میزان نفت خام اندازهگیری شد. میزان نفت باقیمانده در این دما به عنوان سوخت مورد نیاز برای اکسیداسیون در حضور اکسیژن تزریقی استفاده میشود؛ که از فاکتورهای اصلی عملیات احتراق درجا نفت محسوب میشود. حرارت تولید شده در مخزن در طی عملیات ازدیاد برداشت حرارتی وابسته به میزان سوخت تشکیل شده در مخزن، قبل از شروع احتراق است. 

طبق نتایج آزمایشهای مربوط به جرمسنجی حرارتی نفت خام، تابش امواج فراصوت به نفت خام باعث کاهش میزان سوخت نهشته شد

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید