بخشی از مقاله
چکیده
محاسبه دقیق لزجت گازها و تخمین روند تغییرات آن با تغییر فشار و دما، در صنعت نفت و گاز به دلیل تاثیر آن بر برداشت مخزن، جریان سیال، ذخیره سازي و انتقال آن امري بسیار مهم است. اغلب روابط موجود جهت تخمین مقادیر لزجت گاز ها در حدود 50 الی 60 سال پیش ارائه شده اند.
-1مقدمه
گاز طبیعی، مخلوطی از گازهاي هیدروکربنی شامل متان ، سایر هیدروکربن ها و مواد غیر آلی نظیر دي اکسید کربن، نیتروژن و سولفید هیدروژن می باشد. خواص فیزیکی گاز طبیعی و علی الخصوص بررسی تاثیر تغییرات فشار ، دما و وزن مولکولی بر روي آنها در مهندسی مخازن گازي بسیار با اهمیت هستند.
یکی از مهم ترین خواص فیزیکی گاز طبیعی لزجت می باشد که بیانگر مقاومت گاز در برابر حرکت است.از آنجا که لزجت گاز تاثیر بسیار زیادي بر روي برداشت از مخزن ، جریان سیال و نگهداري و انتقال آن دارد ، تخمین و محاسبه دقیق آن بسیار مهم و حائز اهمیت است.[1] اندازه گیري لزجت سیال مخصوصا در دما و فشار هاي بسیار زیاد فرایند بسیار مشکلی است چرا که لزجت گاز به تغییرات فشار و دما بسیار حساس بوده و با اعمال کوچکترین تغییر در فشار و دما، مقدار لزجتنیز تغییر میکند.[2] از همین رو روابط متعددیجهت تخمین مقادیر لزجت گازها ارائه شده اند.
اولین تلاش ها براي ارائه رابطه اي که بتواند مقدار لزجت را تخمین بزند در سال 1943 توسط بیکر و کتز صورت گرفت.در رابطه ارائه شده توسط آنها، مقدار لزجت گاز به عنوان تابعی از فشار، دما و وزن مولکولی بیان گردید و خطاي میانگین %5,8 گزارش شد.[3] سپس در سال 1954، آقاي کار و همکارانش روش سه مرحله اي مبتنی بر استفاده از نمودار را براي تخمین مقدار لزجت گاز در محدوده تغییرات دمایی بین 32 تا 499 درجه فارنهایت و فشار کاهیده تا مقدار 20 ارائه کردند.
در سال 1962 جوزي و همکارانش رابطه اي براي به دست آوردن لزجت گاز خالص و مخلوط هاي گازي که شامل مواد خالصی مانند آرگون، نیتروژن، اکسیژن، دي اکسید کربن ، دي اکسید سولفور ، متان ،اتان، پروپان، بوتان و پنتان ارائه نمودند. هرچند براي این رابطه درصد میانگین خطایی در حدود 4 درصد گزارش شده است حوزه اعتبار آن تنها به چگالی هاي کاهیده ي کوچک تر از 2 محدود میگردد.[5]
مزیت عمده این روش در استفاده و بکارگیري آسان آن در ابزارهاي شبیه سازي و برنامه نویسی کامپیوتري است. اما کاهش دقت پیش بینی با افزایش وزن مخصوص و همچنین عدم اعمال ضریب تصحیحی براي در نظر گرفتن اثر وجود مواد غیر هیدروکربنی مانند دي اکسید کربن و سولفید هیدروژن بر روي لزجتحوزه کاربرد این رابطه را به گازهاي غیر ترش محدود می نماید.[7]
در سال 2003 لاندانو و همکارانش ها بر اساس الگوریتم برازش غیر پارامتریرابطه اي ضمنی براي توصیف رفتار لزجت گاز ارائه کردند و نشان دادند که لزجت گاز تابعی از متغیرهاي لزجت گاز در فشار اتمسفري، چگالی و دماي گاز است. در این کار مجموعه اي از 4909 داده براي محاسبات برازش این پارامترها مورد استفاده قرار گرفت که 2494 عدد آنها را اجزاي خالص و 2415 عدد آنها مخلوط گازي تشکیل می دادند. در نهایت درصد خطاي میانگین این مدل % 3,05 گزارش شده است.[8]
در سال 2010 ، القریشی و همکارانش با استفاده از شبکه هاي عصبی برازش عمومی - شلن - مدلی را ارائه کردند که در آن از 2592 مجموعه داده متعلق به اجزاي ناخالصو 1853 داده متعلق به اجزاي خالص مخلوط گازي بودند براي توسعه و امتحان مدل استفاده کردند. در مدل آنها لزجت به عنوان تابعی از چگالی گاز، فشار شبه کاهیده و دماي شبه کاهیده درنظر گرفته شد و در نهایت درصد خطاي میانگین %3,65 براي کار آنها گزارش شد.[9]
همانطور که اشاره شد، محدودیت حوزه هاي کاربرد، دقت ناکافی و همچنین عدم قابلیت اعمال در ابزارهاي شبیه سازي جریان حرکت سیال و دینامیکسیالاتمحاسباتی، از بزرگترین کاستی هاي روش هاي مرسوم است. بر همین اساس و در جهت رفع مشکلات اشاره شده، در این پژوهش، مجموعه اي از داده هاي آزمایشگاهی و داده هاي حاصل از رقمی سازي نمودار هاي روش CKB تهیه،و سپس انواع مختلفی از سیستم هاي فازیجهت پیش بینی دقیق تر و بدون محدودیت لزجت گاز در مخازن طراحی شده اند.
