انتخاب صفحه

فهرست مطالب

فصل اول: مقدمه.

مطالات اخیر نشان می­دهد که فرآیند نفوذ مولکولی یک گاز مثل دی اکسید کربن، نقشی اساسی در فرآیندهای استحصال نفتی بازی می­کند. بنابراین مطالعه­ی انتقال جرم در سیستم­های گاز-نفت، در شرایط دمایی و فشاری مخزن ضروری به نظر می­رسد ]4-1[.از نظر فیزیکی، فرآیند نفوذ مولکولی گاز در نفت طی سه مرحله صورت می­گیرد. ابتدا گاز تزریقی به سمت مرز گاز-نفت حرکت کرده و سپس در مرز نفوذ می­کند و در نهایت وارد فاز نفتی می­گردد. انتقال جرم گاز در نفت باعث می­شود خصوصیات مرزی بین نفت خام و گاز تزریقی تغییر کند. در گذشته مطالعات زیادی برای تعیین پارامترهای انتقال جرم در  سیستم­های مختلف گاز-نفت ارائه شده است. یکی از این روش­­ها استفاده از تغییر کشش سطحی دینامیکی سیستم است ]5[.کشش سطحی در مرز دو سیال، نتیجه­ی انرژی اضافه­ای است که در اثر نیروهای بین مولکولی اشباع نشده در سطح به وجود می­آید ]6[. این پارامتر با روش­های گوناگونی قابل اندازه­گیری است که در فصل دوم به طور کامل در مورد آنها توضیح داده شده است.طبق بررسی­های به عمل آمده، کشش سطحی احتمالا مهم­ترین عاملی است که سبب می­شود حدود یک­ سوم نفت درجا، پس از سیلاب­زنی با آب یا رانش با گاز، به صورت غیر قابل استحصال در بیاید ]8[.از طرف دیگر مطالعه­ی کشش سطحی در فرآیندهای ازدیاد برداشت به روش سیلاب زنی با حلال اهمیت ویژه­ای می­یابد. یک حلال می تواند با تزریق به مخزن نفت را جا­به­جا کند. این تزریق می­تواند سبب جابجایی امتزاج پذیر (تک فازی) یا امتزاج ناپذیر (دو فازی) گردد ]7[.

مکانیزم های موثر در جا­به­جایی نفت به وسیله حلال عبارتند:

استخراج اجزای سبک[1](و حتی متوسط) نفت به وسیله­ی سیال

کاهش کشش سطحی بین حلال و نفت و کاهش ویسکوزیته نفت از طریق حل شدن حلال در نفت[2]

  1. متورم شدن نفت از طریق نفوذ حلال درون نفت[3]

از بین روش­های موجود برای اندازه­گیری کشش سطحی، روش قطره معلق[4]، در دما و فشار بالا کاربرد بیشتری یافته است.در این تحقیق، با استفاده از داده ­های آزمایشگاهی کشش سطحی تعادلی و دینامیک، برای سیستم­های گاز- نرمال پارافین، دو نوع مدل انتقال جرمی مختلف بر روی سیستم قطره­ی معلق بررسی، و روشی که نتایج آن منطبق بر نتایج آزمایشگاهی می­شود به عنوان مدل اصلی انتقال جرم معرفی ­گردید. همین طور نحوه­ی تاثیر دما، فشار، زمان و نوع مواد شرکت کننده در فرآیند، روی پروسه­ی انتقال جرم تعیین گردید.

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل دوم: مبانی تحقیق.

در این فصل و فصل بعدی، توضیحاتی در مورد واژه­های کلیدی موجود در عنوان پایان نامه داده خواهد شد. در ابتدا به تعریف کشش سطحی و روش­های اندازه گیری آن می­پردازیم.

2-1- کشش سطحی تعادلی و روش­های اندازه گیری آن

در درون یک فاز مایع، مولکول­ها به طور کامل توسط مولکول­های دیگر محاط می­شوند، به طوری که نیروی جذب در همه­ی جهت­ها یکسان است. اما در مرز، نیروهای بین مولکولی از یک جنس نیستند و در نتیجه همدیگر را خنثی نمی­کنند.این بر هم کنش سبب به وجود آمدن نیرویی به سمت داخل می­گردد. این پدیده دقیقا همان عاملی است که سبب می­گردد قطرات کوچک، شکل کروی به خود بگیرند. بنابراین می­توان گفت کشش سطحی[1] عبارت است از تمایل سطح به انقباض، برای حداقل کردن مساحت بین سطحی ]9[. از نظر فیزیکی، برای کشیدن یک فیلم صابون روی یک قاب سیمی شکل، بایستی نیرویی به اندازه­ی F وارد شود تا از پارگی فیلم جلوگیری گردد. اگر فیلم به اندازه­ی dx جابجا شود، انرژی  آن به اندازه­ی Fdx بالا می­رود. اگر سیستم در حالت تعادل باشد، این تغییر انرژی بایستی دقیقا برابر با انرژی آزاد سطح گردد، عبارت دقیقا معادل با کاری است که بایستی انجام شود تا مساحت سطح مایع را افزایش دهد و باعث شود سطح مایع، مانند یک پوست کشیده شده عمل کند که در اصطلاح علمی به آن کشش سطحی گفته می­شود. این پدیده به صورت شماتیک در شکل 2-1 نشان داده شده است هر چند در صنایع نفت و گاز کاهش کشش سطحی بین نفت خام و سیال تزریقی باعث افزایش تولید می­گردد، اما در مواردی مانند صنعت روغن خوراکی تلاش­ها برای افزایش کشش سطحی صورت می­گیرد تا با جذب کمتر این مواد، ضرر کمتری متوجه بدن گردد ]11[. در چند دهه­ی گذشته روش­های مختلفی برای اندازه­گیری کشش سطحی بین مواد مختلف ارائه شده است. درلیخ و همکارانش، روش­های اندازه­گیری کشش سطحی را به پنج دسته­ی کلی تقسیم بندی کردند که عبارتند از:

اندازه­گیری مستقیم با استفاده از یک میکروبالانس که شامل روش صفحه­ی ویلهلمی[2]وحلقه­ی دوندیا[3] می­باشد.

اندازه­گیری فشار موئینه که شامل روش­های بیشترین فشار حباب[4] و رشد قطره[5] می­باشد.

آنالیز تعادل بین نیروهای گرانش و موئینه شامل روش­های حجم قطره[6] و بالا رفتن در لوله­ی موئین[7].

آنالیز قطره­های منحرف شده بر اثر گرانش شامل قطره معلق[8] و قطره چسبیده[9].

روش انحراف قطره تقویت شده شامل روش چرخش قطره[10] و میکروپیپت [11] ]6[.

2–1- دسته­ی اول: اندازه گیری با استفاده از یک میکروبالانس

برای اندازه­گیری مستقیم کشش سطحی با استفاده از یک میکروبالانس، یک صفحه، حلقه، یا هر وسیله­ی ساده­ی دیگر، در تماس با مرز دو سیال قرار می­گیرد. اگر میکروبالانس به طور کامل با یکی از این سیالات تر شده باشد، مایع به وسیله می­چسبد و در نتیجه­ی نیروی مویینگی از آن بالا می­رود و باعث افزایش مساحت مرزی شده و نیرویی ایجاد می­ نماید که سعی می­کند صفحه را به طرف مرز بکشد. این نیرو مستقیما با کشش سطحی ارتباط پیدا می­کند و می­تواند به وسیله­ی میکروبالانس اندازه­گیری شود. این نیرو به صورت معادله­ی (3-1) در

همانطور که گفته شد، کشش سطحی عبارت است از کار مورد نیاز برای ساختن یک واحد سطح مرزی در دما، فشار و پتانسیل شیمیایی ثابت. چون همیشه مقدار این کار برای فازهای امتزاج ناپذیر مثبت است، بنابراین تمایل کشش سطحی همواره در جهت کاهش سطح مرزی است. این تمایل باعث به وجود آمدن یک اختلاف فشار بین سیالات دو طرف سطح هلالی می­گردد. این اختلاف فشارباعث ایجاد پدیده هایی همچون بالا رفتن مایع از لوله­ی مویین و تشکیل حباب و قطره می­گردد. معادله­ی یانگ-لاپلاس که اختلاف فشار در طول مرز منحنی شکل را می­دهد، به صورت زیر بیان می­گردددر این معادله R1 و R2 شعاع های انحنا هستند. اختلاف فشار در طول مرز منحنی شده می­تواند از راههای گوناگونی اندازه گیری شود ( برای مثال با استفاده از یک سنسور فشار  یا با مشاهده­ی ارتفاع لوله­ی مویین) و سپس با داشتن شعاع انحنا مقدار کشش سطحی محاسبه می­گردد.

2-1-3- دسته­ی سوم: آنالیز تعادل بین نیروهای گرانش و موئینه

روش هایی که بر اساس آنالیز اثرات مویینگی هستند، مثل  ارتفاع مویینگی یا حجم یا وزن قطره جزء قدیمی ترین روش های اندازه گیری کشش سطحی هستند.  اساس روش مویینه، اندازه گیری  ارتفاع h یک لوله­ی شیشه ای دوار به شعاع r است. برای لوله­هایی که قطر کمی دارند، شکل هلال به صورت کروی بوده و کشش سطحی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می­گردد

2-1- کشش سطحی تعادلی و روش­های اندازه گیری آن…………………………………5

2-1-1- دسته­ی اول: اندازه گیری با استفاده از یک میکروبالانس…………………………7

2-1-2- دسته­ی دوم: اندازه گیری فشار مویینگی………………………………………….8

2-1-3- دسته­ی سوم: آنالیز تعادل بین نیروهای گرانش و موئینه ………………………9

2-1-4- دسته­ی چهارم: آنالیز قطره­های منحرف شده بر اثر گرانش …………………. 10

2-2- کشش سطحی دینامیک ……………………………………………………………..13

 فصل سوم: روش های اندازگیری ضریب نفوذ

وقتی دو فاز گاز و مایع در تماس با همدیگر قرار می­گیرند، سه مرحله­ی انتقال جرمی مختلف اتفاق می­افتد. ابتدا گاز به سمت مرز گاز- مایع حرکت می­کند، سپس درون مرز نفوذ کرده و نهایتا وارد فاز مایع می­گردد. انتقال جرم گاز در نفت خام سبب می­گردد برخی خصوصیات مرزی بین گاز و مایع تغییر کند ]15و5[. در گذشته مطالعات زیادی صورت گرفته است تا پارامترهای انتقال جرمی را ارزیابی کند. این پژوهش ها را می­توان به طور کلی به دو دسته­ی روش­های مستقیم و غیر مستقیم تقسیم کرد ]16و15و5[. در همه­ی روش ها گاز در تماس با مایع قرار گرفته و در یک شرایط دمایی ثابت، داده های اندازه گیری شده در یک مدل انتقال جرمی قرار داده می­شوند تا ضریب نفوذ گاز رادر مایع محاسبه کنند.

3-1- روش های اندازه گیری ضریب نفوذ به صورت مستقیم

در این روش، در مقاطع مختلف زمانی از مخلوط آزمایش نمونه گیری و تحت آنالیز قرار می­گیرد. سیگموند این روش را روی مخلوط های نیتروژن- متان، متان- پروپان و متان- نرمال بوتان پیاده کرد ]17[. این روش گران، زمانبر و در معرض خطاهای آزمایشگاهی متعددی قرار می­گیرد.

 3-2- روش های اندازه گیری ضریب نفوذ به صورت غیر مستقیم

بر خلاف روش های مستقیم، در روش غیر مستقیم تغییر یک کمیت در طول فرآیند نفوذ مولکولی اندازه گیری می­شود. این کمیت می­تواند حجم یا فشار گاز، موقعیت مکانی مرز داخل لوله­ی مویینه، فشار گاز، شکل یا حجم قطره­ی مایع معلق، یا کشش سطحی تعادلی باشد ]15و5[. در ادامه­ی این فصل هر یک از این روش ها به طور مختصر توضیح داده خواهند شد.

3-2-1- روش های اندازه گیری ضریب نفوذ بر اساس تغییر حجم

رینر در سال 1988 ضریب نفوذ گاز دی اکسید کربن در دکان را در یک محیط متخلخل و فشار بالا اندازه گیری کرد. برای انجام این آزمایش، یک توده­ی گاز در بالای محیط متخلخل ایجاد شد. سپس به گاز اجازه داده شد تا داخل سنگ اشباع شده از نفت نفوذ کند. از طرف دیگر، کاهش فشار فاز گاز با تزریق دی اکسید کربن جبران گردید. از روی تغییر حجم فاز گاز به صورت تابعی از زمان، ضریب نفوذ سیستم تعیین شد. در شکل 3-1 شرایط مرزی به کار گرفته شده در این روش به صورت شماتیک نشان داده شده است. در این آزمایش ها فرض شد ضریب نفوذ تمامی اجزای تشکیل دهنده در سر تاسر بازه­ی تغییر درصد مولی که در طول آزمایش اتفاق می­افتد، یکسان است. همین طور فرض می­شود مقاومت انتقال جرمی برای نفوذ گاز در مایع قابل صرف نظر است.

3-1- روش های اندازه گیری ضریب نفوذ به صورت مستقیم………………………….16

3-2- روش های اندازه گیری ضریب نفوذ به صورت غیر مستقیم……………………..16

3-2-1- اندازه گیری ضریب نفوذ بر اساس تغییر حجم گاز ………………………………16

3-2-2- اندازه گیری ضریب نفوذ بر اساس تغییر فشار گاز……………………………….18

3-2-3- اندازه گیری ضریب نفوذ بر اساس آنالیز کشش سطحی تعادلی و دینامیکی………………………………………………………………………………………19

3-2-4-  اندازه گیری ضریب نفوذ بر اساس شکل قطره­ی معلق………………………..22

3-2-5-  اندازه گیری ضریب نفوذ بر اساس حجم قطره­ی معلق……………………….25

فصل چهارم: مروری بر تحقیقات انجام شده

از آنجایی که اندازه گیری پارامترهای انتقال جرم به روش آزمایشگاهی با پیچیدگی ها و خطاهای آزمایشگاهی متعددی قرین است، میزان این داده ها در مقالات و نوشته­های علمی بسیار محدود است. از این رو، محققان تلاش های زیادی برای بدست آوردن این پارامترها از طریق مدلسازی  فرآیند انجام داده اند. از آنجایی که سیستم­های انتخابی و شرایط مرزی اعمال شده برای بدست آوردن این نتایج متفاوت است، نتایج گوناگونی حاصل می­شود که در زیر به برخی از این مدل­سازی ها اشاره خواهد شد.

-1- پیشینه­ی تحقیق

4-1-1- ریاضی برای اولین بار در سال 1996 با استفاده از روش افت فشار، برای سیستم متان-نرمال پنتان ضریب نفوذ سیستم را محاسبه کرد. در کار انجام شده به وسیله­ی ریاضی، غلظت اولیه و موقعیت مرز گاز- مایع در انتهای هر بازه­ی زمانی تغییر می­کردند ]24[.

4-1-2- پس از آن ژانگ[1] و همکارش در سال 1999 روش ریاضی را بهبود بخشیدند به طوری که دیگر نیازی به اندازه­گیری موقعیت مرز گاز- مایع نبود ]20[. آنها در حل تحلیلی مساله یک غلظت مرزی تعادلی را به عنوان شرط مرزی در نظر گرفتند ]25[.

4-1-3- اپرتی[2] و همکارش(2000) تعدادی آزمایش با استفاده از متان، اتان، نیتروژن، دی اکسید کربن و دو نمونه­ی نفتی طراحی کردند. آنها از وجود مقاومت در مرز صرف نظر کرده، اما مساله را در شرایط تغییر غلظت مرزی با زمان مدلسازی کردند ]26[.

4-1-4- شیخا[3] و همکارانش(2005) فرض کردند میزان گازی که از مخزن گاز خارج شده است برابر با مقدار گازی است که وارد فاز نفتی می­گردد. شرط مرزی معرفی شده به وسیله­ی شیخا و همکارانش، یک شرط مرزی نوع دوم بود که طبق آن فرض می­شد تعادل به صورت آنی در مرز دو سیال به وجود می­آید ]27[.4-1-5- تریبال[4] در کتاب عملیات انتقال جرم، وجود مقاومت در مرز دو سیال را محدود به شرایطی می­کند که میزان انتقال جرم بسیار بالا باشد، شرایطی که در کاربردهای عملی پیش نخواهد آمد ]35[.4-1-6- در تمامی مدلسازیهایی که در بالا به اختصار بیان گردید، فرض می­شود که در مرز دو سیال هیچگونه مقاومتی وجود ندارد.­ ریمر[5] در سال 1956 برای اولین بار در مرز متان-نفت وجود مقاومت مرزی را مطرح کرد و یک شرط مرزی غیر تعادلی در مدلسازی­ها وارد کرد ]28[ و والاس[6] بر اساس این نظریه یک روش تحلیلی به صورت سری فوریه­ی نامتناهی ارائه داد ]29[. 4-1-7- سیوان[7] و همکارانش(2001و2002و2006) نیز به بررسی وجود مقاومت در مرز بین دو سیال و یا به عبارتی دیگر شرط مرزی غیر تعادلی  پرداختند. آنها تغییرات فشار سیلندر گاز را با زمان یادداشت نمودند و داده های اندازه­ گیری شده­ی فشار برحسب زمان را به دو قسمت زمان کوتاه و زمان طولانی تقسیم، و برای هر یک، راه حل­های تحلیلی جداگانه ای ارائه دادند. بر اساس نتایج سیوان، مقاومت مرزی زمانی اهمیت می­یابد که مایع به طور ناگهانی در تماس با گاز پرفشار قرار می­گیرد. در این حالت سیستم زمان کافی برای رسیدن به شرایط نفوذ تعادلی را نخواهد داشت  ]21و30و31[.

4-1-8- تارانیواسان[8] (2004) به مقایسه­ی سه مدل انتقال جرمی مختلف پرداخت. او برای به دست آوردن ضریب انتقال جرم مرزی و ضریب نفوذ سه شرط مرزی مختلف تعادلی، شبه تعادلی و غیر تعادلی را در نظر گرفت. بر اساس داده­های آزمایشگاهی، وی نتیجه گرفت که در سیستم­های دی اکسید کربن-نفت شرط مرزی غیرتعادلی بهترین گزینه­ای است که می­تواند بر نتایج آزمایشگاهی منطبق گردد؛ اما در صورت جایگزینی متان با دی اکسید کربن هر سه شرط مرزی نتایج مشابه و قابل قبولی خواهند داد. وی علت این رفتار ویژه را تعلق داشتن متان به خانواده­ی هیدروکربنی برشمرد ]32[.4-1-9- بر خلاف نتایج به دست آمده از مطالعات تارانیواسان، صبوریان-جویباری (2012) در عملکردی مشابه نتیجه گرفت که به کار بردن شرط مرزی غیر تعادلی تاثیری روی فرآیند نفوذ نخواهد داشت، با این حال، از نظر فیزیکی، حضور مقاومت در مرز دو سیال، بهتر قابل توجیه خواهد بود ]16[.4-1-10- پولیکارپو[9] در سال 2012 سیستم گاز- مایع پارافینی را با در نظر گرفتن مقاومت مرزی مدل کرد. از مهمترین نتایج ذکر شده در کار او می­توان به افزایش ضریب نفوذ و ضریب انتقال جرم مرزی با دما اشاره کرد; هرچند جداول موجود در مقاله­ی وی روندی متناقض را نشان می­دهند ]33[.4-1-11- تمامی مدل سازی­های معرفی شده، براساس روش کاهش فشار انجام شده است، به عبارتی دیگر روش به دست آوردن پارامترهای انتقال جرم و ضریب نفوذ این است که در یک سیستم گاز- مایع با گذشت زمان، گاز درون مایع نفوذ کرده و در نتیجه فشار فاز گاز کاهش می­یابد. این روش که در فصل قبلی توضیحات آن آورده شده است، روشی ساده و سهل الوصول بوده، اما وجود معایبی کاربرد آن را با محدودیت روبرو کرده است. از جمله­ی این کاستی­ها می­توان به گرانی روش و زمانبر بودن آن اشاره کرد. هم چنین چون فشار در طول فرآیند دائما در حال کاهش است، اثر فشار روی ضریب نفوذ گاز مشخص نخواهد شد ]34[.

4-1-12- اخیرا یک تکنیک آزمایشگاهی جدید، به وسیله­ی یانگ و گو (2008و2006) برای محاسبه­ی ضریب نفوذ و ضریب انتقال جرم مرزی پیشنهاد شده است. در این روش برای به دست آوردن پارامترهای انتقال جرمی از کشش سطحی دینامیک و تعادلی استفاده می­گردد ]15و5[. کشش سطحی یک خصوصیت سطح است که به ترکیب مولی دو فاز در تماس بستگی دارد. بنابراین می­توان گفت کشش سطحی تابعی از برهم کنش­های انتقال جرمی است ]38و37[. کشش سطحی دینامیکی در طول فرآیند نفوذ مولکولی کاهش می­یابد تا به مقدار تعادلی خود در یک دما و فشار مشخص می­رسد ]39[. برای مدلسازی فرآیند انتقال جرم بر اساس این روش ابتدا کشش سطحی دینامیکی به صورت تابعی از زمان و کشش سطحی تعادلی به ازای هر فشار و دمای مورد نظر اندازه­گیری می­شود و سپس داده­های کشش سطحی تعادلی بر حسب فشار به منحنی­های تغییر این پارامتر به غلظت تعادلی گاز در مایع تبدیل می­شود که به نمودارها منحنی کالیبراسیون گفته می­شود. سپس یک مدل انتقال جرمی متناسب با سیستم، معرفی و با تعیین حدس اولیه برای پارامترهای مجهول، مدل حل می­شود.  میزان کشش سطحی از روی غلظت محاسبه شده و سپس استفاده از منحنی کالیبراسیون تعیین و با کشش سطحی دینامیکی که به صورت آزمایشگاهی اندازه­گیری شده است، مقایسه می­گردد. در صورتی که اختلاف کشش سطحی به دست آمده از این دو روش ناچیز باشد، پارامترهای انتقال جرمی که در ابتدا حدس زده شد، پارامترهای واقعی سیستم است؛ در غیر این صورت این پارامترها تغییر و مراحل قبلی دوباره تکرار می­شود. این روش دارای مزیت­هایی است که استفاده از آن را نسبت به روش کاهش فشار برتری داده است. از جمله­ی این مزیت­ها می­توان گفت، این روش بسیار دقیق و سریع بوده به طوریکه برای انجام یک آزمایش تنها زمانی حدود یک ساعت نیاز است و مقدار بسیار کمی از نمونه­ی مایع برای انجام آزمایش کافی می­باشد ]5[.

4-1- پیشینه­ی تحقیق…………………………………………………………………..28

فصل پنجم: انجام کار.

قسمت اصلی این دستگاه عبارت است از یک محفظه­ی شیشه­ای که قابلیت اندازه گیری کشش سطحی در دما و فشار بالا را دارد. سیالات مورد استفاده به صورت قطره و توده، توسط دو مخزن جداگانه تامین می­گردند. دمای محفظه­ی پر­فشار و مخزن­ها توسط یک سنسور الکتریکی دمایی(PT100)   کنترل می­شوند و یک پوشش حرارتی برای حداقل کردن اتلاف دمایی مورد استفاده قرار می­گیرد. حداکثر فشارو دمای عملیاتی مخزن پر فشار به ترتیب K440 وMPa 70  می­باشد. بیشترین عدم دقت برای اندازه گیری درجه حرارت K1/0است. فشار سیستم توسط یک مبدل فشاری اندازه گیری می­شود که قابلیت اندازه گیری فشار تاMPa  947/68 را دارد.قطر داخلی و خارجی که برای تشکیل قطره­ی مایع معلق به کار می­رود به ترتیب 2/0 و 5/1 میلیمتر می­باشد. دوربین استفاده شده برای گرفتن تصاویر پی در پی از قطره معلق دارای خصوصیت 4/1 مگا پیکسل و دارای لنز ماکرو می­باشد. کشش سطحی سیستم با گرفتن تصاویر با استفاده از دوربین و آنالیز آن توسط نرم افزار دستگاه محاسبه می­گردد.

5-1-3- شرح آزمایش

  روش اندازه گیری کشش سطحی به طور مفصل در مطالعات گذشته توضیح داده شده است ]41[. قبل از شروع آزمایش، کل سیستم ( شامل سیستم تزریق، لوله­های اتصال، مخزن مایع (DT)، مخزن سیال توده (BT) و محفظه­ی پرفشار) با تولوئن و استون و سپس با آب مقطر تمیز می­شود و در نهایت کل اجزا با گاز نیتروژن خشک می­گردد. سپس مخزن­های سیال با گاز یا مایع مورد نظر پر می­شوند. درجه حرارت مخزن روی مقدار مورد نظر تنظیم می­شود. سپس شیر مخزن BT باز شده و سیالی که نقش سیال توده را دارد به محفظه­ی پر فشار وارد خواهد شد. هنگامی که فشار سیستم به حد مورد نظر رسید، یک قطره مایع از طریق سوزن قرار گرفته در بالای محفظه وارد سیستم می­گردد. ­هنگامی که یک قطره به صورت متقارن در قسمت سر سوزن تشکیل شد، توسط دوربین نصب شده تصاویر پی در پی از قطره مایع گرفته شده و توسط نرم افزار مربوطه تحت آنالیز قرار می­گیرد تا کشش سطحی دینامیک و تعادلی سیستم تعیین گردد. آزمایش برای حد اقل سه قطره­ی متفاوت تکرار شده تا نتایج قابل قبولی در هر دما و فشار به دست آید. بر اساس نتایج به دست آمده در تحقیقات گذشته، میزان کشش سطحی دینامیک پس از گذشت چند دقیقه به مقدار نهایی و به عبارتی کشش سطحی تعادلی خواهد رسید. در این تحقیقات، میزان کشش سطحی دینامیک و تعادلی در بازه­ی گسترده­ای از دما و فشار مورد اندازه­گیری قرار گرفت. بر اساس نتایج به دست آمده، مقدار کشش سطحی تعادلی در تمامی سیستم­های مطالعه شده با افزایش فشار کاهش می­یابد، اما افزایش دما گاهی سبب بالا رفتن کشش سطحی و در برخی موارد نیز موجب کاهش این پارامتر می­گردد ]40و39[.

5-1- قسمت آزمایشگاهی………………………………………………………………..33

5-1-1- مواد به کار رفته  ………………………………………………………………….34

5-1-2- تجهیزات به کار رفته در آزمایش………………………………………………….34

5-1-3- شرح آزمایش……………………………………………………………………….35

5-2- قسمت مدلسازی…………………………………………………………………..36

5-2-1- مدل انتقال جرمی………………………………………………………………. 37

فصل ششم: نتایج

وقتی دو فاز در تماس با یکدیگر قرار می­گیرند، برخی از مولکول­ها از یک فاز به درون فاز دیگر نفوذ می­کنند. این بر هم کنش­های بین فازی باعث می­شود کشش سطحی با زمان تغییر کند که به این نوع از کشش سطحی، کشش سطحی دینامیکی گفته می­شود. میزان کشش سطحی دینامیکی اندازه­گیری شده برای سیستم­های مختلف در شکل­های (6-1) تا (6-4) نمایش داده شده است. این داده­ها در تحقیقات گذشته از روش قطره معلق به دست آمده است ]39و40[. در این روش کشش سطحی با آنالیز شکل قطره معلق تعیین می­شود که در فصل قبل روش کار به طور کامل توضیح داده شد.

6-1- اندازه گیری کشش سطحی دینامیکی…………………………………………….44

6-2- کشش سطحی تعادلی………………………………………………………………47

6-3- محاسبه­ی ضریب نفوذ با فرض عدم وجود مقاومت در مرز گاز- مایع…………….52

6-4- محاسبه­ی ضریب انتقال جرم در مرز گاز- مایع با فرض وجود مقاومت مرزی…….59

6-5- اثر دما، فشار و زمان روی ضریب انتقال جرم مرزی…………………………………60

برای دانلود رایگان قسمت های بیشتراز فایل به انتهای مطلب مراجعه کنید

فصل هفتم: نتیجه گیری…………………………72

فصل هشتم: پیشنهادات…………………………………………………………………75

منابع……………………………………………………………………………………….77

ABSTRACT

 Gas injection is considered as one of the most important methods among EOR techniques. Therefore, having a good understanding about its mechanisms and details of this process is a vital step to enhance recovery of oil reservoirs. In this study, mass transfer process is simulated for two hydrocarbons in the presence of carbon dioxide and nitrogen. Mass transfer process results in dynamic interfacial tension changes between two phases. Thus, in the thesis, two different mass transfer models were introduced based on dynamic interfacial tension data. Comparison of the obtained results from the models with experimental data showed that mass transfer model including interfacial resistance was considered as the governing mechanism and the effect of temperature, pressure, and time on the interface mass transfer coefficient was examined. According to obtained results, interface mass transfer coefficient decreased by passing the time and increased with temperature, Althougth changes of this coefficient with temperature, did not show any specific trend and this phenomenon was attributed to behavior of diffusion and olubility, in systems including nitrogen as gas phase, rather than systems consisting carbon dioxide, had higher interfacial resistance. Moreover, in systems that heptanes acted as liquid phase, interfacial resistance was lower than those in systems consisting hexadecane were.



بلافاصله بعد از پرداخت به ایمیلی که در مرحله بعد وارد میکنید ارسال میشود.


فایل pdf غیر قابل ویرایش

قیمت25000تومان

خرید فایل word

قیمت35000تومان