پکیج تزریق جلوگیری از آسفالتین

اثر دما و فشار بر اندازه و توزيع ذرات آسفالتين به همراه مطالعه موردي روي يک نمونه نفت سنگين

رسوب ذرات آسفالتين روي سطوح انتقال، مانند محيط متخلخل مخزن، ديواره چاه و خطوط انتقال يکي از چالش هاي بهره برداري و توليد نفت از مخازن است.

در مطالعات انتقال جرم آسفالتين از سيال به سطح، حرکت جريان چند فازي نفت، گاز و جامد اندازه ذرات آسفالتين براي تخمين مکان، زمان و مقدار تشکيل رسوب ضروري است.

چگونگي تغيير اندازه ذرات آسفالتين در شرايط مختلف ترموديناميکي از جمله سوالاتي است که کمتر به آن پرداخته شده است.

در اين مطالعه ابتدا با انجام آزمايش سارا مقدار ناپايداري آسفالتين در يک نمونه از نفت هاي سنگين کشور مشخص شد.

با توجه به ناپايداري آسفالتين در اين نفت، از طريق آزمايش فيلتراسيون تحت دما و فشار، رفتار ترموديناميکي آسفالتين نسبت به دما در محدوده 283 تا 365K و فشار 13 تا 34Mpa مشخص شد.

در ادامه با استفاده از سيستم ميکروسکوپ نوري تحت فشار اندازه ذرات آسفالتين و توزيع اين ذرات در 12 نقطه دمايي و فشاري اندازه گيري شد.

نتايج مطالعات نشان داد که هر دو ويژگي اندازه ذره و توزيع ذرات نسبت به دما و فشار حساسيت نشان مي دهند. از سوي ديگر نتايج ترموديناميکي و ذره نگاري تطابق مناسبي دارند.

در نهايت نتايج آزمايشگاهي به دست آمده با استفاده از تابع LINEST نرم افزار اکسل در قالب يک رابطه تجربي مدل سازي گرديد.

از آنجا که فرآيند جذب و انتقال جرم ذرات آسفالتين به ديواره سنگ تابعي از اندازه ذرات آسفالتين است

نتايج اين مطالعه مي تواند حلقه واسطه اي براي ارتباط رفتار ترموديناميکي آسفالتين و مدل سازي فرآيند تشکيل رسوب آسفالتين در ستون يک چاه نفت باشد.

 اثر تزريق گاز شيرين و گاز ترش بر ميزان رسوب آسفالتين در نفت يکي از مخازن نفتي ايران

ابعاد مشكل آفرين رسوب مواد سنگين هيدروكربوري، از دهه قبل، به علت روشن نشدن علت هاي آن اولويت پيدا كرده

و براي پيش بيني آن توسط نرم افزارها فعاليت هاي زيادي توسط شركت هاي نفتي صورت مي گيرد.

يكي از مشكلاتي كه در هنگام تزريق گاز به وجود مي آيد تشكيل رسوب آسفالتين است

كه پيش بيني مقدار آن قبل از انجام تزريق گاز امري ضروري است.

در اين مقاله به منظور تعيين مقدار رسوب آسفالتين نفت، در يكي از مخازن نفتي در اثر تزريق گاز شيرين (سبك) و گاز ترش (سنگين) همراه نفت، چندين آزمايش جابه جايي نفت به وسيله گاز در فشارهاي مختلف و دماي 237oF در داخل محيط متخلخل لوله قلمي اجرا شده است.

در اين آزمايش ها مقدار رسوب آسفالتين باقيمانده در محيط متخلخل و مقدار رسوب آسفالتين تشكيل شده

و خارج شده از آن اندازه گيري شده

و تاثير رسوب آسفالتين روي تراوايي محيط متخلخل بررسي شده است.

نتيجه هاي آزمايش هاي انجام شده نشان مي دهد كه

در اثر تزريق گاز ترش ميزان رسوب كمتري نسبت به گاز شيرين ايجاد مي شود.

همچنين وقتي فشار از فشار حداقل امتزاج پذيري (MMP) بيشتر مي شود،

ميزان رسوب آسفالتين كاهش مي يابد.

مدل سازي رسوب آسفالتين بر اساس معادله حالت SRK و بررسي اثر تزريق گاز روي آن

• يکي از مهم ترين مشكلات صنعت نفت در زمينه هاي استخراج و بهره برداري، انباشت نفت خام در مخازن سطح الارضي، و خطوط انتقال نفت تشکيل مواد اورگانيک سنگين (آسفالتين و واکس) و به دنبال آن ايجاد رسوب درون سازندهاي نفتي، تاسيسات و خطوط انتقال نفت خام است.
• علت اين امر تغيير در شرايط ترموديناميکي مانند تغيير در ترکيب نفت خام، درجه حرارت و تغيير در فشار است.
• به منظور پيش بيني شرايط تشکيل رسوب آسفالتين مدل سازي رياضي با لحاظ كردن پديده ترموديناميکي شرايط تشكيل رسوب لازم و ضروري است.
• لذا در اين پژوهش، تلاش براي ارايه مدلي است كه افزون بر پيش بيني رفتار فازي سيال مخزن قادر به پيش بيني ميزان و نقطه تشكيل رسوب آسفالتين باشد.
• در اين پروژه معادله حالت SRK براي پيش بيني مقدار و onset آسفالتين استفاده شده است.
• در مدل توسعه يافته، فاز آسفالتين به صورت يك فاز جامد در نظر گرفته شده
• و معادله هاي تعادل دو فازي VLE براي تعيين نقطه حباب و دو فازي LSE و سه فازي VLSE براي تعيين نقطه ته نشيني آسفالتين در دماهاي مختلف استفاده شده است.
• تفكيك جزء سنگين نفت به چند جزء بر مبناي تابع توزيع گاما صورت گرفته و ويژگي هاي اجزاي آن محاسبه شده است.
• مدل توسعه يافته قادر به پيش بيني شرايط تشكيل رسوب آسفالتين در شرايط متفاوت از جمله دما، فشار و تركيب هاي متفاوت و همين طور در اثر تزريق گاز است.
• نتيجه هاي حاصل از مدل با خطاي قابل قبولي با داده هاي آزمايشگاهي مرتبط قابل مقايسه است.

منابع مولینز

، O. C. و دیگران. (ویراستاران) (2007) Asphaltenes، Heavy Oils and Petroleomics، Springer، New York.
آسفالتین uic.edu
Podgorski، D. C. (2013). “ترکیب نفت سنگین. 5. پیوستار ترکیبی و ساختاری نفت آشکار شده”. انرژی و سوخت ها 27 (3): 1268–1276. doi: 10.1021 / ef301737f.
McKenna، A. M. (2013). “ترکیب سنگین نفتی. 3. تجمع آسفالتین”. انرژی و سوخت ها 27 (3): 1246–1256. doi: 10.1021 / ef3018578.
Asomaning ، S. (1997). رسوب مبدل حرارتی توسط آسفالتن های نفتی. دکترا پایان نامه ، دانشگاه بریتیش کلمبیا
GA. منصوری ، (2009). بین المللی J. فن آوری نفت ،

گاز و زغال سنگ 2 141

Rueda-Velasquez، R. I. (2013). “خصوصیات بلوکهای ساختمان آسفالتین با ترک خوردگی در شرایط مطلوب هیدروژناسیون”. انرژی و سوخت ها 27 (4): 1817–1829. doi: 10.1021 / ef301521q.
جی اچ Pacheco-Sánchez و G.A. Mansoori ، (2013) Revista Mexicana de Física 59 ، 584-593.
جی جی Speight ، (1994). در کتاب Asphaltenes and Asphalts، 1، Developments in Petroleum Science، 40 ویرایش شده توسط ین T. F. و G. V. Chilingarian ، (علوم الزویر ، نیویورک). فصل: مطالعات شیمیایی و فیزیکی آسفالتین های نفتی
ین ، T.G. اردمان ، جی جی. Saraceno ، A.J. (1962) “بررسی ماهیت رادیکالهای آزاد در آسفالتنهای نفتی و مواد مرتبط با آن توسط رزینانس چرخش الکترون”. شیمی تجزیه. 34: 694–700. doi: 10.1021 / ac60186a034.
عبدالله ، د. پوناپالا ، س. کولبراندستاد ، ا. گودوی ، م. مادم ، س. باباخانی ، ا. لاول ، ج. (2018). مطالعات آسفالتین در زمینه های ساحلی ابوظبی ، قسمت چهارم: توسعه یک سنسور سطح. SPE ATCE SPE-191676. دالاس doi: 10.2118 / 191676-MS.
یانگ ، ز. Ma، C. -F .؛ لین ، X. -S. یانگ ، جی -ت. گوا ، تی -م. (1999)

“مطالعات تجربی و مدل سازی در مورد بارش آسفالتین در روغنهای مخزن گازدار و تزریق گاز”

. تعادل فاز مایع. 157: 143–158. doi: 10.1016 / S0378-3812 (99) 00004-7.
لی ، ه. پینگ پینگ ، س. یینگ ، جی. جیگن ، ی. شی ، ل. Aifang ، B. (2010). “پیش بینی رسوب آسفالتین در هنگام تزریق CO2”. اکتشاف و توسعه نفت. 37 (3): 349. doi: 10.1016 / S1876-3804 (10) 60038-9.
رسولی نوکنده ، ن. خیشوند ، م. ناصری ، ا. (2012). “یک رویکرد شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی نتیجه آزمایش رسوب آسفالتین”. تعادل فاز مایع. 329: 32–41. doi: 10.1016 / j.fluid.2012.06.001.
درک مشکلات پارافین و آسفالتن در چاه های نفت و گاز بایگانی شده در 3 اوت 2008 ، در Wayback Machine ، شورای انتقال فناوری نفت ، منطقه جنوب میانه ، 16 ژوئیه 2003 کارگاه آموزشی در Smackover ، آرکانزاس در موزه منابع طبیعی آرکانزاس

مشکلات تولید

آسفالتین ها به روغن خام گرانروی زیادی می دهند و بر تولید تأثیر منفی می گذارند. بعلاوه ، غلظت متغیر آسفالتین در روغنهای خام در مخازن منفرد ، مشکلات بی شماری در تولید ایجاد می کند.

خطای مبدل حرارتی

شناخته شده است که آسفالتین ها یکی از بزرگترین علل رسوب در مبدل های حرارتی قطار گرمایش تقطیر روغن خام هستند. آنها در داخل میسل در روغن خام وجود دارند ، که می تواند در اثر واکنش با پارافین ها در دمای بالا تجزیه شود. هنگامی که میسل محافظ برداشته شد ، آسفالتین های قطبی جمع می شوند و به دیواره های لوله منتقل می شوند ، جایی که می توانند بچسبند و یک لایه خاکی تشکیل دهند.

برداشتن آسفالتین

درمان های شیمیایی برای از بین بردن آسفالتین عبارتند از:

حلالها

• پخش کننده ها
• حلال ها
  روغن
• پخش کننده ها
• حلال ها
• از روش پراکندگی

حلال برای حذف آسفالتن ها از مواد معدنی تشکیل دهنده استفاده می شود.

برای جلوگیری از رسوب آسفالتن در لوله ، ممکن است به درمان مداوم نیاز باشد.

درمان های دسته ای برای تجهیزات کم آبی و ته مخازن معمول است.

همچنین مهارکننده های رسوب آسفالتین وجود دارد

که می تواند توسط تیمارهای مداوم یا تحت فشار استفاده شود. [15]

ژئوشیمی

آسفالتین ها امروزه به طور گسترده ای به عنوان قطعات پراکنده

و تغییر یافته شیمیایی کروژن شناخته می شوند

که در طی کاتاژنز روغن از سنگ منبع روغن خارج شده اند. تصور می شد

که آسفالتین ها توسط رزینها در محلول در روغن نگهداری می شوند

(ساختار مشابه و شیمی ، اما کوچکتر) ، اما داده های اخیر نشان می دهد که این نادرست است.

در واقع ، اخیراً گفته شده است كه آسفالتین ها در روغن خام

و محلول های تولوئن با غلظت كافی به صورت نانوكلوكوئیدی معلق هستند.

در هر صورت ، برای مایعات با فشار کم سطح ،

مانند آلکان ها و تولوئن ، سورفاکتانت ها برای حفظ تعلیق های نانوکلوئیدی آسفالتین ها لازم نیستند.

نسبت نیکل به وانادیوم آسفالتین ها منعکس کننده pH و شرایط Eh محیط فسیلی رسوبی

سنگ منبع برای روغن است (Lewan، 1980؛ 1984) ،

و بنابراین این نسبت در صنعت نفت برای روغن استفاده می شود

همبستگی و برای شناسایی سنگهای منبع بالقوه نفت (اکتشاف نفت).

رخداد

روغنهای سنگین ، ماسه های روغنی ، قیر و روغنهای تجزیه شده بیولوژیکی (چون باکتریها نمی توانند آسفالتنها را جذب کنند ، اما هیدروکربنهای اشباع شده و بعضی از ایزومرهای هیدروکربن معطر – که از نظر آنزیمی کنترل می شوند را به راحتی مصرف می کنند) حاوی نسبت آسفالتن نسبت به روغنهای متوسط ​​API یا روغنهای سبک هستند. میعانات گازی فاقد آسفالتن است.

اندازه گیری
از آنجا که نسبت چرخش الکترون به گرم برای گونه خاصی از آسفالتین ثابت است [10] ، بنابراین می توان با اندازه گیری امضای پارامغناطیسی (EPR) مقدار آسفالتین موجود در روغن را تعیین کرد. اندازه گیری امضای EPR روغن در سر چاه هنگام تولید روغن ، نشانه مستقیمی از تغییر میزان آسفالتین می دهد (به عنوان مثال به دلیل بارش یا شل شدن در لوله زیر). [11]

علاوه بر این ، تجمع ، رسوب یا رسوب آسفالتین گاهی اوقات با مدل سازی [12] [13] یا روش یادگیری ماشین [14] قابل پیش بینی است و می تواند در آزمایشگاه با استفاده از روش های تصویربرداری یا فیلتراسیون اندازه گیری شود.

تحلیل و بررسی

تعیین ساختار مولکولی آسفالتن ها دشوار است زیرا مولکول ها تمایل دارند در محلول بهم بچسبند.

این مواد مخلوط های بسیار پیچیده ای هستند که حاوی صدها یا حتی هزاران گونه شیمیایی جداگانه هستند.

آسفالتین ها فرمول شیمیایی خاصی ندارند:

تک تک مولکول ها می توانند از نظر تعداد اتمهای موجود در ساختار متفاوت باشند

و فرمول شیمیایی متوسط ​​به منبع بستگی دارد. اگرچه آنها تحت روشهای تجزیه و تحلیل مدرن قرار گرفته اند

، از جمله تجزیه و تحلیل SARA شناخته شده توسط روش TLC-FID SARA ، طیف سنجی جرمی ، تشدید پارامغناطیسی الکترون و تشدید مغناطیسی هسته ای ، تعیین دقیق ساختارهای مولکولی دشوار است. با توجه به این محدودیت ، آسفالتین ها عمدتاً از واحدهای حلقه ای کربن پلی آروماتیک با هترواتوم های اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد تشکیل شده اند ، همراه با مقادیر کمی از فلزات سنگین ، به ویژه وانادیوم کلاته و نیکل ، و زنجیره های جانبی آلیفاتیک با طول های مختلف. بسیاری از آسفالتینهای حاصل از روغنهای خام در سراسر جهان حاوی واحدهای حلقه ای مشابه و همچنین گروههای قطبی و غیر قطبی هستند که با هم مرتبط هستند و مولکولهای بزرگ بسیار متنوعی ایجاد می کنند.

آسفالتین پس از گرم شدن به 8 دسته تقسیم می شود

Speight  نمایش ساده ای از جداسازی نفت به شش بخش عمده زیر را گزارش می کند:

اشباع های فرار ، مواد معطر فرار ،

اشباع های غیر فرار ،

مواد معطر غیر فرار ،

رزین ها و آسفالتن ها.

او همچنین مرزهای فیزیکی خودسرانه تعریف شده

برای نفت را با استفاده از تعداد کربن و نقطه جوش گزارش می کند.