توصيفگر ها :
رسوب , نشست , مدل‌سازي ترموديناميكي , معادله حالت CPA , نشست سطحي , انسداد گلوگاه منافذ , كاهش نفوذپذيري
چكيده فارسي :
رسوب و نشست آسفالتين همواره به عنوان يكي از مشكلات مهم در صنعت نفت مطرح بوده است كه تحت شرايط عملياتي از قبيل تغيير دما، فشار و تركيب درصد اجزاي تشكيل دهنده‌ي نفت رسوب مي‌كند. اين رسوب مي‌تواند در تمام مراحل توليد و فرآوري نفت باعث ايجاد مشكلاتي از جمله گرفتگي چاه، آسيب به سازند، آسيب به تجهيزات فرآيندي و كاهش نفوذپذيري شود و بر روي توليد نفت و بازده اقتصادي مخزن تأثير بگذارد.
پيش‌بيني شرايط و ميزان تشكيل رسوب، تا حد قابل توجهي در شناخت روش‌هاي پيش‌گيري يا حل اين مشكل مؤثر خواهد بود. تاكنون مدل‌هاي متنوعي براي پيش‌بيني ميزان رسوب آسفالتين ارائه شده‌اند كه يكي از پركاربردترين آن‌ها، معادلات حالت مكعبي هستند كه علي رغم سادگي، ميزان رسوب آسفالتين را به درستي پيش‌بيني نكرده‌اند. معادله حالت CPA در پژوهش‌هاي پيشين دقت خوبي در پيش‌بيني ميزان رسوب آسفالتين داشته است.
در اين كار پژوهشي، مدل‌سازي رسوب و نشست آسفالتين در فرآيند تزريق گاز به مخازن هيدروكربني انجام شد. بدين منظور، ابتدا، به مدل‌سازي ترموديناميكي رسوب آسفالتين براي دو نمونه نفت زنده به كمك معادله حالت CPA پرداخته شده است و ميزان آسفالتين رسوب كرده در نفت به صورت تابعي از فشار محاسبه شد. پس از آن دستگاه معادلات موازنه جرم نفت و آسفالتين، معادله‌ي دارسي و مدل نشست آسفالتين در محيط متخلخل با استفاده از روش‌هاي عددي حل شد و ميزان كاهش نفوذپذيري برحسب حجم منافذ نفت تزريق شده محاسبه گرديد.
نتايج حاصل از اين تحقيق نشان مي‌دهد كه در دو نمونه از نفت‌هاي استفاده شده در مقالات، مدل ترموديناميكي به خوبي توانست روند و مقدار داده‌هاي آزمايشگاهي را با خطاي %4/5 و %7/6صحت‌سنجي كند. همچنين مدل ترموديناميكي توانست روند و مقدار داده‌هاي آزمايشگاهي را در دو نمونه از نفت‌هاي مورد استفاده در اين پژوهش را با ميزان خطاي %5/5615و %10/83 پيش‌بيني كند. همچنين مشخص شد كه از ميان مكانيسم‌هاي نشست آسفالتين در محيط متخلخل، نشست سطحي و انسداد گلوگاه منافذ مكانيسم‌هاي غالب هستند و ميزان خطاي كاهش نفوذپذيري براي دو نمونه آزمايش %2/5 و %2/85 محاسبه گرديد. مطابق با آناليز حساسيت، با تغيير ضرايب نشست سطحي و انسداد گلوگاه منافذ، ميزان نفوذپذيري كاهش مي‌يابد.
همچنين اثر تزريق گاز كربن‌دي‌اكسيد بر ميزان رسوب آسفالتين نيز بررسي شد و مشخص گرديد كه با افزايش درصد كربن‌دي‌اكسيد، فشار حباب با ميزان خطاي %2/2 افزايش يافته ولي مقدار محتواي آسفالتين با ميزان خطاي %30 روند كاهشي دارد.
چكيده انگليسي :
Asphaltene precipitation and deposition have always been a major issue in the oil industry that can precipitate out of oil with changes in temperature, pressure and oil composition. Asphaltene deposition at all stages of production and oil processing can cause problems such as well plugging, formation damage, damage to process equipment and permeability reduction and ultimately affects oil production and its economical efficiency.
Predicting the conditions and amount of precipitated asphaltene will be effective to a significant extent in knowing the methods of preventing or solving this problem. So far, various models have been proposed to predict asphaltene precipitation. One of the most widely used models is in cubic equations of state (CEOS). Deposite their simplicity,CEOS have not correctly predicted the amount of asphaltene precipitation. The cubic plus association (CPA) EoS has been very accurate in predicting the amount of asphaltene precipitation in previous studies.
In this research work, modeling of asphaltene precipitation and deposition was performed in the process of carbon dioxide gas injection into hydrocarbon reservoirs. For this purpose, first, thermodynamic modeling of asphaltene precipitation for two live oil samples has been done using CPA equation of state and the amount of asphaltene precipitated from the oil was calculated as a function of pressure. After that, the mass balance equations of oil and asphaltene, Darcy's equation and a model of asphaltene deposition in the porous media were solved,simultaneously using numerical methods and the permeability reduction was calculated according to the pore volume of injected oil.
The results of this research show that in two samples of the oils used in the articles, the thermodynamic model was able to predict well the trend and amount of laboratory data with an error of 4.5% and 7.6%. Also, the thermodynamic model was able to predict the trend and amount of laboratory data in two samples of oils used in this research with an error of 5.5615% and 10.83%.
It was also found that among the deposition mechanisms in the porous media, surface deposition and pore throat plugging are the dominant mechanisms and the error on predicting permeability was calculated for two test samples to be 2.5% and 2.85%. According to the sensitivity analysis, with the change of the surface deposition coefficients and the plugging of the pore throats, the permeability decreases.
Besides, the effect of carbon dioxide gas injection on the amount of asphaltene precipitation was investigated and it was found that with the increase of carbon dioxide percentage, the bubble pressure increased with an error of 2.2%, but the amount of asphaltene content decreased with an error of 30%.
