متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی شیمی فرآیند

با عنوان : اندازه گیری ضریب نفوذ گازهای N2 و CO2 و CH4 در هیدروکربن های نفتی

در ادامه مطلب می توانید تکه هایی از ابتدای این پایان نامه را بخوانید

و در صورت نیاز به متن کامل آن می توانید از لینک پرداخت و دانلود آنی برای خرید این پایان نامه اقدام نمائید.

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشكده تحصیلات تكمیلی

“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد

مهندسی شیمی - فرآیند

عنوان:

اندازه گیری ضریب نفوذ گازهای N2 و CO2 و CH4 در هیدروكربن های نفتی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما،استاد مشاور و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه : (ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكیده:

نفوذ ملكولی یكی از عوامل موثر در تزریق گاز به مخازن نفتی جهت ازدیاد برداشت میباشد. گرادیان غلظت بین گاز تزریقی و نفت باعث انتقال جرم بین دو فاز میشود. حلالیت گاز درون نفت باعث كاهش ویسكوزیته نفت ودر نتیجه حركت بهتر آن میگردد. تعیین دقیق مقدار ضریب نفوذ ملكولی گاز در نفت اهمیت زیادی در تعیین پارامترهای تزریق گاز از جمله دما و فشار دارد.

در این تحقیق اندازه گیری ضریب نفوذ دو جزئی گاز در نفت با بهره گرفتن از روش آزمایشگاهی بررسی تغییرات فشار گاز در محفظه PVT با زمان، مورد مطالعه قرار گرفته است. با بهره گرفتن از این روش ضریب نفوذ گاز دی اكسید كربن در دمای 25، 45، 50 درجه سانتیگراد و فشار 5460 کیلو پاسکال، همچنین ضریب نفوذ متان و نیتروژن دردمای 25 درجه سانتیگراد و فشار اولیه 5460 و 5600 كیلو پاسكال در یك نوع نفت سنگین ایران، از دو روش عددی و گرافیكی (Zhang (2000 اندازه گیری شد. نتایج نشان میدهد كه ضریب نفوذ گاز متان در شرایط یكسان دما وفشار بالاتر از ضریب نفوذ گاز دی اكسید كربن و نیتروژن در نفت خام میباشد. اما به دلیل حلالیت بالای دی اكسید كربن در نفت خام، این گاز بیشتر در نفت نفوذ كرده و باعث كاهش بیشتر گرانروی نفت، نسبت به دو گاز دیگر میشود. همچنین ضریب نفوذ محاسبه شده در زمانهای ابتدایی از ضریب نفوذ در زمانهای انتهایی بزرگتر میباشد. در انتها تاثیر دما و فشار اولیه روی ضریب نفوذ مورد مطالعه قرار گرفته و ضرائب مربوط به دو رابطه تجربی وابستگی ضریب نفوذ به دما برای سیستم دی اكسید كربن - نفت خام محاسبه شد.

مقدمه:

تولید از مخازن نفتی با روش تخلیه طبیعی تنها به برداشت كسر كوچكی از كل نفت (حدود 10 تا 15 درصد) در جای اولیه منجر می شود. این مقدار بستگی به عوامل متعددی از جمله چگونگی مكانیسم رانش، خواص سنگ و سیال مخزن و.... دارد.

از این رو مقوله مهمی به نام ازدیاد برداشت از مخازن نفتی مطرح شده است كه اگر چه با هدف تثبیت فشار، كاهش ویسكوزیته، برداشت از مخزن را تا حد معینی بالا می برد؛ اما با این وجود هنوز قسمت اعظم نفت در زیرزمین باقی می ماند. به طور كلی بر اساس زمان برداشت از مخازن، بازیابی به سه دسته برداشت نوع اول، دوم و سوم دسته بندی می شوند.

در برداشت نوع اول نیروی محركه اختلاف فشار مخزن و فشار انتهای چاه تولید می باشد. در این روش تنها 10 تا 20% از كل نفت قابل بازیابی است در برداشت نوع دوم، مخازن گازی تحت تأثیر تزریق گاز یا رانش طبیعی آب برای تخلیه قرار می گیرند. در بازیابی نوع سوم، روش های حرارتی تزریق گاز و مواد شیمیایی انجام می گیرد كه می تواند بازیابی هیدروكربنها را به طور اساسی افزایش دهد. در این میان تزریق گاز در ازدیاد برداشت یكی از مؤثرترین و اقتصادی ترین روش ها است.

در سال های اخیر مسأله میزان انتقال جرم، بخصوص در مخازن شكاف دار به هنگامیكه یك گاز به مخزن نفت، جهت بازیافت تزریق می گردد مورد توجه و اهمیت فراوان قرار گرفته است. بر اثر استخراج از این مخازن حالت تعادلی كه در میلیون ها سال در این مخازن شكل گرفته به هم خورده و مواد از جایی با غلظت زیاد به محلی باغلظت كم وارد می شوند. میزان سرعتی كه مواد تحت آن حركت می كنند در هر نقطه و در هر جهتی به گرادیان غلظت در آن نقطه و جهت بستگی دارد. در مخازن نفتی بدست آوردن نرخ انتقال جرم به وسیله نفوذ مولكولی در محاسبه مقدار گاز نفوذی درون نفت در پروژه های تزریق گاز ضروری می باشد.

در مخازن عادی (conventional reservoir) در فرآیند بازیابی ثانویه اختلاف گرادیان غلظت بین نفت و گاز تزریقی باعث نفوذ ملكولی و انتقال جرم بین دو فاز شده و در نتیجه نفوذ ملكولی می تواند یك جبهه امتزاجی یا مایع رقیق شده در جلوی فاز گاز تزریقی بوجود بیاورد كه باعث بهتر جاروب شدن نفت در مخزن، بخصوص نفت چسبیده به دیواره خلل و فرج ها می شود.

اواخر دهه 80 و همزمان با گسترش كاربرد چاه های افقی روش جدیدی ابداع شد. در این روش از یك چاه تزریقی عمودی در بالای چاه تولیدی افقی استفاده می شود. در این روش از گازهای سبك هیدروكربنی مانند پروپان، بوتان و یا تركیب آنها با گازهای غیر میعانی استفاده می شود. هنگامی كه این تركیب در فشاری نزدیك به فشار نقطه شبنم تزریق شود محفظه ای از گازهای هیدروكربنی در مخزن تشكیل می شود. در سطح تماس، این محفظه با نفت سنگین داخل مخزن تركیب و در واقع انحلال گاز انجام می شود كه در نتیجه آن گرانروی كاهش می یابد. كه در واقع همان بهتر جاروب شدن نفت در مخزن می باشد.

روش دیگر تزریق كه متداول است، تزریق یك توده پروپان و به دنبال آن تزریق متان می باشد البته در این جا این نكته لازم به یاد آوری است كه پارامترهای دیگری بجز نفوذ ملكولی در تزریق امتزاجی (Miscible Fluid) وجود دارد توزیع تخلخل ها، توزیع اشباع سیالات، سرعت تزریق، تحریك پذیری (mobility) حلال و نفت در ناحیه ترزریق و مقدار سطح تماس نفت و گاز تزریقی از جمله عوامل دیگری می باشند كه بجز ضریب نفوذ ملكولی روی بازیافت نفت در این فرآیند تاثیر گذار می باشند.

در مخازن عادی بازیابی ثالثیه، بعد از تزریق آب در بازیابی ثانویه، نفت باقیمانده در خلل و فرج ها توسط تزریق Co2 از طریق مكانیسم نفوذ ملكولی و انتقال جرم قابل بازیافت است.

در بازیابی ثانویه گاز دی اكسید كربن تزریقی به طور مستقیم با نفت تماس می یابد و چون CO2 به شدت با نفت امتزاج پذیر است، بازیابی بالا می باشد. بعد از برداشت نفت توسط نیروی خود مخزن مقداری نفت هم توسط تزریق آب در بازیابی ثانویه بازیافت می شود، در تزریق آب به درون مخزن مقدار قابل توجهی نفت توسط آب به دام می افتد كه به این نفت، نفت باقیمانده می گویند. دی اكسید كربن به شدت با نفت امتزاج پذیر و با آب امتزاج ناپذیر است.دی اكسید كربن بعد از نفوذ از میان آبی كه نفت را محاصره كرده با نفت تماس می یابد و باعث تورم نفت می شود، نفت آن قدر متورم می شود تا سد یا مانع آبی را از بین ببرد و با خود جریان دی اكسید كربن تماس یابد و بازیافت شود.

بازیابی نفت باقیمانده نسبتاً پایین است و بستگی به سرعت تزریق (Flood Rate) دارد. یك مدل ایده آل یك بعدی كه دی اكسید كربن از میان یك لایه آب به درون یك لایه نفت به دام افتاده نفوذ كرده و به دنبال آن نفت متورم می شود. این مدل كه در زیر نشان داده شده است، به طور دقیق نقش نفوذ ملكولی در پروسس  بازیافت را تشریح می كند.

نفوذ دی اكسید كربن باعث تورم آب به اندازه 3% و تورم نفت به اندازه 40 % می شود. به عنوان یك نتیجه از تورم دو فاز سطح مشترك دو فاز به سمت راست حركت می كند. برای حل مدل فرض شده، سطح آب و دی اكسید كربن ثابت است و حركت نمی كند و تنها سطح مشترك آب و نفت به سمت راست حركت می كند كه این فرض با توجه به درصدهای تورم ذكر شده چندان غیر منطقی به نظر نمی رسد. این فرض اجازه می دهد كه موقعیت فیزیكی واقعی جایی كه ازدیاد نفت و جابجایی كامل فاز آب باعث تماس مستقیم دی اكسید كربن و نفت می شود معلوم شود.

تعداد صفحه : 97

قیمت : 14700 تومان

 

----

پشتیبانی سایت :        *       serderehi@gmail.com