شبیه سازی اثر نانو و میکرو ذره ها بر میزان افت فشار درون خطوط انتقال نفت

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

بخش نانومهندسی شیمی، دانشکده فناوری‌های نوین، دانشگاه شیراز، شیراز، ایران

چکیده

نفت سنگین به دلیل بالا بودن گرانروی، افت فشار زیادی در انتقال آنها توسط خطوط لوله به ­وجود می‌آورد. روش ­های گوناگونی برای جلوگیری از این افت فشار موجود می‌باشد، که یکی از آن­ها تزریق مواد شیمیایی برای کاهش گرانروی و سرانجام کاهش افت فشار می­ باشد. در این پژوهش به شبیه­سازی اثر تزریق نانو و میکرو ذره ­ها به نفت و بررسی میزان کاهش افت فشاردر خطوط انتقال نفت توسط نرم­افزار پایپ­ سیم پرداخته شده­ است. همچنین اثر پارامترهای مهمی از جمله نوع و درصد تزریق ذره­ ها، دما، سرعت نفت، قطر داخلی لوله و نوع جریان نیز مورد بررسی قرار گرفته است. نتیجه­ های شبیه­ سازی نشان می­ دهد که میکرو ذره مس با 1/0 درصد وزنی کم­ ترین افت فشار بر واحد طول را به همراه داشته است. در دماهای پایین اثر میکرو ذره بیش ­تر و در دماهای بالا اثر دما غالب می‌باشد. این روند برای قطر داخلی لوله انتقال نیز برقرار می­ باشد. قابل بیان است که با افزایش سرعت، میزان افت فشار در حضور ذره کم ­تر از بدون حضور ذره می‌باشد. برای جریان به طور کامل آرام و آشفته، با کاهش گرانروی، افت فشار کاهش می‌یابد اما در جریان گذرا روند وارونه بوده و با کاهش گرانروی، افت فشار افزایش پیدا می‌کند. نتیجه­ های به دست آمده از شبیه سازی با داده‌های آزمایشگاهی توافق خوبی را نشان داده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Green D. W., Willhite G. P., “Enhanced Oil Recovery”, Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME, Society of Petroleum Engineers, Richardson, Texas, (1998).

[2] Energy Information Administration, “International Energy Annual”, Product: DOE/EIA-0219, (2002).

[3] Energy Information Administration, “System for the Analysis of Global Energy Markets”. Appendix 1 of the International Energy Outlook. Report: DOE/EIA-0484, (2006).

[4] The Many Technological and Economic Challenges of Extra-Heavy Oil- See More at: http://www.total.com.

[5] Hao H.R., Su H.J., Chen G., Zhao J.R., Hong L., Viscosity Reduction of Heavy Oil by Aquathermolysis with Coordination Complex at Low TemperatureThe Open Fuels & Energy Science Journal, 8: 93-98 (2015).

[6] Chen Y., Wang Y., Lu J., Wu C., The Viscosity Reduction of Nano-keggin-K3PMo12O40 in Catalytic Aquathermolysis of Heavy OilFuel, 88(8): 1426-1434 (2009).

[7] Torsater O., Engeset B., Hendraningrat L., Suwarno S., Improved Oil Recovery by Nanofluids Flooding: An Experimental Study, “SPE Kuwait International Petroleum Conference and Exhibition”, 10-12 December, Kuwait City, Kuwait, (2012).

[8] Kazemzadeh Y., Malayeri M.R., Riazi M., Parsaei R., Impact of Fe3O4 Nanoparticle on Asphaltene Precipitation During CO2 Injection, Journal of Natural Gas Science and Engineering, 22: 227-234 (2014).

[9] Onyekonwu M.O., Ogolo N.A., Investigating the use of Nanoparticles in Enhancing Oil Recovery, “Nigeria Annual International Conference and Exhibition”, 31 July - 7 August, Tinapa - Calabar, Nigeria, (2010).

[10] Karimi A., Fakhroueian Z., Bahramian A., Pour Khiabani N., Babaee Darabad J., Azin R., Arya S., Wettability Alteration in Carbonates using Zirconium Oxide Nanofluids: EOR Implications, Energy Fuels, 26 (2): 1028–1036(2012).

[11] Ettefaghi E., Ahmadi H., Rashidi A., Mohtasebi S., Alaei M., Experimental Evaluation of Engine Oil Properties Containing Copper Oxide Nanoparticles as a Nanoadditive, International Journal of Industrial Chemistry, 4 (1): 28-33 (2013).

[12] Eistein A., On the Motion – Required by the Molecular Kinetic Theory of Heat – of Small Particle Suspended in a Stationary Liquid, Annalen Der Physic, 17(4): 549-560 (1905).

[13] Hyne J.B., “Aquathermolysis”, Synopsis Report No. 50. AOSTRA Contracts No. 11, 103, 103 B/C, 1986.

[14] Alboudwarej H., Pole D., Svrcek W.Y., Yarranton H. W., Adsorption of Asphaltenes on Metals, Ind. Eng. Chem. Res., 44: 5585-5592 (2005).

[15] Hamedi Shokrlu Y.,Babadagli T., Transportation and Interaction of Nano and Micro Sized Metal Particles Injected to Improve Thermal Recovery of Heavy Oil, “SPE Annual Technical Conference and Exhibition”, 30 October-2 November, Denver, Colorado, USA, (2011).

[16] Hamedi Shokrlu Y., Babadagli T., Effect of nano Sized Metals on Viscosity Reduction of Heavy Oil/Bitumen During Thermal Applications, “Canadian Unconventional Resources and International Petroleum Conference”, 19-21 October, Calgary, Alberta, Canada, (2010).

[17] Omole O., Olieh M.N., Osinowo T., Thermal Visbreaking of Heavy Oil from Nigerian Tar Sand, Fuel, 78 (12): 1489-1496 (1999).

[18] Ogolo N.A., Olafuyi O.A., Onyekonwu M.O., Enhanced Oil Recovery Using Nanoparticles, “SPE Saudi Arabia Section Technical Symposium and Exhibition”, 8-11 April, Al-Khobar, Saudi Arabia, (2012).

[19] Skauge T., Spildo K., Skauge A., Nano sized particles for EOR, “SPE Improved Oil Recovery Symposium”, 24-28 April, Tulsa, Oklahoma, USA, (2010).

[20] Qiu F., The Potential Applications in Heavy oil EOR with the Nano Particle and Surfactant Stabilized Solvent-based Emulsion, “Canadian Unconventional Resources and International Petroleum Conference”, 19-21 October, Calgary, Alberta, Canada, (2010).

[21] Chen Y., Wang Y., Lu J., Wu C., The Viscosity Reduction of Nano-Keggin-K3PMO12O40 in Catalytic Aquathermolysis of Heavy oil, Fuel, 88: 1426–1434 (2009).

[22] Afzal S., Ehsani M.R., Nikookar M., Khodabandeh-Shahraki A.R., Roayaei E., Mohammadi A.H., “Reduction of Heavy Oil Viscosity Using Nanoparticles in Book Enhanced Oil Recovery: Methods, Economic Benefits and Impacts on the Environment”, Nova Science Publishers, Inc., Alicia Knight, NY, USA, (2015).

[23] Li W., Zhu J., Qi J., Application of Nano-Nickel Catalyst in the Viscosity Reduction of Liaohe-Heavy Oil by Aquathermolysis, J. Fuel ChemTechnol, 35 (2): 176-180 (2007).

[24] Jain S., Goossens J.G.P., P       eters G.W.M., Duin M.V., Lemstra P.J., Strong Decrease in Viscosity of Nano Particle-Filled Polymer Mlts Through Selective Adsorption, Soft Matter, 4(9): 1848-1854 (2008).

[25] Schlumberger, “Pipesim User Manual”, Well Design, Drilling and Petroleum, (2009).

[26] Bjørnseth F., “Heavy Oil Production Technology Challenges and the Effect of Nano Sized Metals on the Viscosity of Heavy Oil: A Literature Review and an Experimental Study”, Norwegian University of Science and Technology, (2013).