بخشی از مقاله
مدلسازي رفتار رسوب آسفالتين طي فرايند تزريق گاز دي اکسيد کربن در يکي از مخازن نفت سنگين ايران
چکيده
مشکل رسوب آسفالتين يکي از موضوعات بسيار مهم و پيچيده در صنعت نفت مي باشد که باعث مشکلات گسترده اي در زمينه مسدود کردن سازند مخزن ، چاه ، خطوط لوله و تسهيلات سطح الارضي مي شود. اساسآ،پديده رسوب آسفالتين در مخازن نفتي در اثر تغيير فشار و دما يا تزريق سيالات سبک گازي پديد مي آيد. در نتيجه شناخت دقيق آسفالتين و رفتار شناسي پديده رسوب آسفالتين از مهمترين مباحث مهندسي نفت مي باشد مخزن مورد مطالعه در اين کار يکي از مخازن نفت سنگين در جنوب ايران مي باشد که اخيرا با مشکل کاهش توليد نفت مواجه شده است . از اين جهت تزريق گاز دي اکسيد کربن به عنوان روشي مناسب جهت افزايش توليد در نظر گرفته شده است . گاز دي اکسيد کربن با بر هم زدن ترکيب نفت مخزن باعث ناپايداري و رسوب آسفالتين مي شود پس بررسي کامل رفتار رسوب از طريق مدلسازي امري حياتي مي باشد تا بتوان بهترين و کارامد ترين درصد مولي را در عمليات تزريق مد نظر قرار داد. در اين کار اين نتيجه استنباط شد تزريق گاز دي اکسيد کربن در درصد مولي هاي پايين تر از ٤٠ درصد تغيير آنچناني در ميزان رسوب آسفالتين ايجاد نمي کند ولي از درصدهاي بالاتر از ٤٠ درصد افزايش رسوب به صورت تصاعدي خواهد، پس جهت عمليات تزريق گاز بايد مدنظر داشت که درصد مولي گاز تزريقي از ٤٠ درصد بالاتر نرود.
واژه هاي کليدي : آسفالتين ، تزريق گاز دي اکسيد کربن ، مدل جامد آسفالتين ، جزء رسوب دهنده ، حجم مولي
١ – مقدمه
به طور کلي عقيده بر اين است که آسفالتين ها گروه شناخته شده اي از ترکيبات شيميايي به شمار نمي آيند .آسفالتين ها ترکيباتي پلي آروماتيک ، قطبي و داراي وزن مولکولي بالا مي باشند که در آروماتيک هايي همچون تولوئن و بنزن قابل حل و در زنجيره هاي خطي نرمال آلکان ها همچون نرمال پنتان و نرمال هپتان قابل حل نمي باشند[١]. در مخازن ، ته نشيني آسفالتين تحت عوامل مختلفي همچون تغيير فشار، دما و ترکيب سيال نفتي در اثر تزريق گازهاي گوناگون درطي فرايندهاي ازدياد برداشت اتفاق مي افتد. Zakeri و همکارانش (٢٠٠١) تاثير فشار و ترکيب نفت را بسيار بيشتر ار تاثير دما در رسوب آسفالتين دانستند[٢].
همچنين Wiehe (١٩٩٩) دما را عاملي در افزايش رسوب درنظر گرفت [٣] در حاليکه Burke و همکارانش (١٩٩٠) دما را عامل کاهش رسوب دانستند[١]. تزريق انواع گازهاي هيدروکربوري از جمله دي اکسيد کربن نيز با بر هم زدن تعادل سيال نفتي باعث رسوب آسفالتين مي شوند[٤]
رسوب آسفالتين تخلخل و نفوذپذيري و ترشوندگي را تغيير مي دهد، بر تزريق پذيري و بهره وري چاه اثر مي گذارد و باعث مسدود شدن دهانه چاه ، لوله ها و تجهيزات فرآورش مي شود[٥و٦]. Cimino و همکارانش [٧] اظهار داشتند که محتواي بالاي آسفالتين موجود در نفت به معني داشتن مشکل و مواجه شدن با خطر نيست ، بلکه ، نفت هاي نسبتا سبک با محتواي کم آسفالتين (wt%٤) تمايل بيشتري به تشکيل رسوب دارند.
براي طراحي يک فرايند کارا ضروريست که دانست چه زمان و چه مقدار از رسوب آسفالتين ممکن است توليد نفت از مخازن را تحت تاثير قرار دهد. جهت پيش بيني رسوب آسفالتين ارائه مدلي ترموديناميکي براي توصيف خواص نفت مرده و زنده مفيد مي باشد. مدلهاي ترموديناميکي گوناگوني همچون مدل حلاليت ، مدل جامد و مدل مايسلي در منابع آورده شده اند. ساده ترين مدل براي آسفالتين رسوب کرده مدل جامد تک جزئي مي باشد که توسط Nghiem و همکارانش ارائه شده است [٨] که در سيستم هاي بخار. مايع . آسفالت و تحت عوامل گوناگوني همچون تست تخليه طبيعي، تزريق گاز و انواع حلال ها مورد استفاده قرار مي گيرد.
در اين کار تلاش شده است تا با استفاده از مدل جامد، رفتار رسوب آسفالتين را در يکي از مخازن نفت سنگين جنوب ايران طي فرايند تزريق گاز دي اکسيد کربن مورد بررسي قرار دهيم و از آنجايي که اين مخزن از خود پتانسيل رسوب آسفالتين نشان داده است پيش بيني ميزان رسوب در ادامه توليد از مخزن امري حياتي به نظر مي رسد.
٢- مدلسازي رسوب آسفالتين
به منظور پيش بيني رسوب آسفالتين ، استفاده از مدلي کارآمد با دقت قابل قبول بسيار حائز اهميت مي باشد. در اين کار از نرم افزار تجاري CMG براي پيش بيني رسوب آسفالتين در طي فرآيند تزريق گاز دي اکسيد کربن براساس داده هاي آزمايشگاهي بدست آمده ، استفاده شده است . مدل ترموديناميکي استفاده شده در نرم افزار بر اساس ضريب فوگاسيته مي باشد. براي ساختن اين مدل به يک سري اطلاعات ساده مورد نياز است که حداقل داده هاي لازم به ورودي نرم افزار به شرح زير مي باشد.
١- ترکيب سيال مخزن
٢- ميزان آسفالتين موجود در سيال مخزن
اجزاي تشکيل دهنده سيال مخزن در جدول ١ نشان داده شده اند.
همچنين قبل از مدلسازي آسفالتين نياز است تا معادله حالتي مناسب انتخاب شود و بين برخي از داده هاي آزمايشگاهي و شبيه سازي با انجام رگراسيون بر روي پارامتر هاي حساس تطبيق انجام شود تا از مدل نتيجه دقيق تري بدست بيايد. در اين کار از معادله حالت SRK جهت تطبيق داده هاي آزمايشگاهي با شبيه سازي استفاده شده است و پارامتر هاي TC و PC و ضريب بي مرکزي و وزن مولکولي پارامتر هاي اصلي در رگراسيون بوده اند. شکل ١ نتيجه حاصل از تست انبساط در ترکيب ثابت (CCE) مي باشد. و شکل هاي ٣،٢و٤ نتايج حاصل از تطبيق سازي داده هاي شبيه سازي GOR و FVF و Oil SG را با آزمايشگاهي را نشان مي دهند.
