توسط محققان دانشگاه امیركبیر محقق شد

طراحی نرم افزاری برای پیشبینی و پیشگیری از رسوب آسفالتین در چاه های نفت

طراحی نرم افزاری برای پیشبینی و پیشگیری از رسوب آسفالتین در چاه های نفت

محققان دانشکده مهندسی نفت دانشگاه صنعتی امیرکبیر با استفاده از کدنویسی دینامیک سیالات محاسباتی (CFD)، نرم افزاری طراحی کردند که رسوب آسفالتین در چاه های نفت را پیشبینی می کند.



به گزارش بی دانلود به نقل از ایسنا، محمد مساح، دانش آموخته دکترای دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح «مدلسازی ته نشینی آسفالتین در چاه های نفتی با در نظر گرفتن تأثیر اندازه ذرات»، اظهار داشت: یکی از اشکالات اساسی در صنعت نفت، رسوب آسفالتین است. آسفالتین؛ ترکیبات سنگینی از جنس ساختارهای هیدروکربن آروماتیکی هستند که در مراحل مختلف تولید، انتقال، پالایش و فرآوری نفت خام به وجود می آید.

وی با تکیه بر این که این رسوبات سالانه خسارات فراوانی را به صنعت نفت وارد می کند، تصریح کرد: تابحال خیلی از جنبه های مهم این پدیده مشکل ساز، ناشناخته مانده و تابحال هیچ مدلی نتوانسته است ته نشینی آسفالتین را به صورت دقیق پیش بینی نماید.

این دانش آموخته دکترا اظهار نمود: در این طرح برای نخستین بار، پروفایل رسوب آسفالتین را با دقت بسیار بالا، بخصوص بدون استفاده از پارامترهای تنظیمی تجربی پیشبینی کردیم.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر اضافه کرد: دقت پیشبینی های این مدل در حد روش های ردیابی ذرات بوده، اما هزینه محاسباتی آن بسیار پایین تر است. این تحقیقات، راه جدیدی را برای حل مشکل ته نشینی آسفالتین در چاه ها و خطوط انتقال نفت باز می کند.

وی تصریح کرد: بر این اساس، یک مدل رسوب اویلری بهبود یافته که مکانیسم های مختلف جابجایی و رسوب ذرات (مانند نفوذ مولکولی و انتشار آشفته، turbophoresis، thermophoresis و زبری سطح) را در بر می گیرد، برای پیشبینی رسوب ذرات جامد در چاه های نفت عرضه کردیم و تعمیم دادیم.

مساح تصریح کرد: در این تحقیق، به منظور قابلیت پیشبینی رسوب در لوله های مایل و افقی، مدل ذکر شده اصلاح گردید تا اثر مکانیسم های مؤثر را هم در نظر بگیرد. علاوه بر این، با استفاده از این مدل، متد جدیدی برای تعیین توزیع اندازه ذرات و تابع لختگی ذرات عرضه شد.

این محقق در مورد کاربرد نتایج این تحقیق اظهار داشت: یافته های این مطالعه می تواند به درک بهتر فرایند تشکیل تا رسوب آسفالتین کمک نماید. این نظریه تطبیق پذیرترین روشی است که می تواند با شرایط مختلف جریان چندفازی سیال سازگار باشد.

وی با اشاره به اینکه این روش بستگی به نوع ذرات جامد نداشته و می تواند به صورت مشابه برای پیشبینی رفتار سایر مشکلات در رابطه با جریان ذرات جامد در تأسیسات نفت و گاز هم مورد استفاده قرار گیرد، تصریح کرد: مدل سازی محلول جامد و رفتار فازی چند_جامد از دیگر قابلیت های روش توسعه داده شده است. دقت بالای این روش و استفاده از حداقل پارامترهای تنظیمی، مسیرهای بسیاری را برای توسعه آتی در زمینه ارزیابی رسوب ذرات در کاربردهای واقعی میدانی عرضه می دهد.

مساح ضمن اشاره به کاربردهای طرح اظهار داشت: این نرم افزار با شبیه سازی دقیق تشکیل و رسوب آسفالتین در چاه و خطوط لوله این امکان را می دهد که بتوان این پدیده را پیش از تشکیل، پیشبینی و راهکارهای لازم برای پیشگیری از تشکیل و رسوب آسفالتین را اتخاذ نمود.

به گفته پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر، میتوان با آگاهی از مکان های احتمالی رسوب، از گسترش این پدیده جلوگیری کرد و با طراحی مناسب تکمیل چاه و بهینه سازی شرایط جریانی چاه، خطوط لوله و مسیرهای جریان و تاسیسات تولیدی، خسارات وارده را به حداقل رساند. ادامه این پروژه مستلزم همکاری صنعت در جهت انجام فاز نیمه صنعتی شدن و سپس تجاری سازی این شبیه ساز است.

مساح اضافه کرد: تابحال داده های میدانی بسیار کمی برای ته نشینی آسفالتین در چاه های نفت در مطالعات گزارش شده است. بنابراین داده های واقعی میزان و پروفایل رسوب آسفالتین در چاه های نفت وجود نداشته و موارد موجود بسیار محدود و ناقص است. همینطور با عنایت به شرایط پیچیده ته نشینی آسفالتین، تابحال شرایط واقعی چاه در لابراتوار های علمی دنیا مشابه سازی نشده و داده های موجود بسیار محدود و دارای فرضیات و ساده سازی های بسیار هستند.

وی ضمن اشاره به خصوصیت های این طرح اظهار داشت: «تعمیم دانش پیشرفته ته نشینی ذرات در جریان هوا برای پیشبینی ته نشینی آسفالتین در جریان نفت تحت هر دو رژیم آرام و آشفته»، «اصلاح مدل انتقال-نفوذ به منظور مدل سازی ته نشینی در کلیه لوله های افقی، شیب دار و عمودی»، «اعتبارسنجی دقیق مدل ته نشینی با داده های آزمایشگاهی و میدانی و پروفایل ته نشینی آسفالتین»، «تشخیص خودکار مکانیزم های مؤثر در ته نشینی آسفالتین»، «ارائه روشی جدید برای تعیین توزیع اندازه ذرات آسفالتین و تابع تجمع ذرات» از خصوصیت های این طرح به شمار می روند.

پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر تصریح کرد: در این طرح سعی شده است تا با نوآوری در مدل انتقال-نفوذ شرایط واقعی تر ته نشینی آسفالتین با درنظرگرفتن توزیع اندازه ذرات مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد. ازاین رو مدل عرضه شده قادر به پیشبینی ته نشینی آسفالتین در کلیه لوله های افقی، شیب دار و عمودی تحت هر دو رژیم آرام و آشفته و با در نظر گرفتن انواع نیروهای وارده بر ذرات جامد است.

وی با بیان اینکه مدل سازی ته نشینی آسفالتین در چاه های نفت تابحال بعنوان یک چالش عمده باقی مانده است، اظهار داشت: تابحال درباره مدل سازی جامع و همزمان رسوب، تجمع و ته نشینی آسفالتین در ستون کامل چاه کارهای انگشت شماری انجام شده که ساده سازی های بسیار و عدم اعتبارسنجی دقیق، نتایج را تحت الشعاع قرار داده است.

مساح ضمن اشاره به مطالعات گذشته اظهار داشت: بررسی مطالعات گذشته در مورد ته نشینی آسفالتین نشان دهنده نبود یک مدل معتبر است که مکانیزم ها و عوامل اصلی مؤثر در جابه جایی و ته نشینی ذرات جامد را در نظر بگیرد. این مطالعه هم اکنون در زمینه پیشبینی دقیق پروفایل ته نشینی آسفالتین پیشگام و نخستین به حساب می آید.

وی ضمن اشاره به مزیت های رقابتی طرح، اظهار داشت: مدل انتقال-نفوذ اصلاح شده معرفی شده در این مطالعه یک مدل مبتنی بر نظریه با خصوصیت های منحصر به فرد است که آنرا از مدلهای قبلی متمایز می کند.

به نقل از ایشان، مهم تر از همه این که در مقابل طیف گسترده ای از داده های آزمایشگاهی و میدانی تایید شده است.

پژوهشگر دانشگاه صنعتی امیرکبیر با تکیه بر این که پیشبینی ها نه تنها به اندازه روش های ردیابی ذرات دقیق هستند، بلکه هزینه های محاسباتی کمتری خواهد داشت، اظهار داشت: این نظریه مبتنی بر مفروضات فیزیکی قانع کننده تری است و تاثیر مکانیزم های مختلف رسوب را هم در بر می گیرد.

وی تصریح کرد: ته نشینی پدیده ای گسترده است که در خیلی از محیط ها مشاهده می شود. باآنکه امکان دارد شرایط ته نشینی متفاوت باشد، اما عوامل تأثیرگذار بر رسوب ذرات مشابه هستند. مدل رسوب اصلاح شده و همینطور شبیه ساز عرضه شده در این تحقیق در صنایع نفت و گاز و خطوط لوله انتقال سیالات هیدروکربوری و غیر هیدروکربوری و همینطور در کلیه صنایعی که احتیاج به مدل سازی رسوب ذرات دارند، قابل کاربرد است.

بنابر اعلام روابط عمومی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، احسان خامه چی و سید علی موسوی دهقانی اساتید راهنما و بهرام دبیر و حمید نادران طحان مشاوران این طرح بوده اند.





منبع:

1401/05/12
10:11:13
0.0 / 5
47
این مطلب را می پسندید؟
(0)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۲ بعلاوه ۳