پیش بینی ترمودینامیکی تشکیل رسوب معدنی Anhydrite در محلول‌های الکترولیتی سامانه نفتی

هاشمی, سیدحسین; موسوی دهقانی, سیدعلی; دین محمد, محمود; هاشمی, سیدعبدالرسول

پیش بینی ترمودینامیکی تشکیل رسوب معدنی Anhydrite در محلول‌های الکترولیتی سامانه نفتی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

سیدحسین هاشمی ¹

سیدعلی موسوی دهقانی ²

محمود دین محمد ³

سیدعبدالرسول هاشمی ⁴

¹ باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران

² پردیس بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت صندوق پستی 14757-3311تهران، ایران

³ پردیس بالادستی، پژوهشگاه صنعت نفت صندوق پستی 14757-3311تهران، ایران،

⁴ شرکت بهره ‌برداری نفت و گاز گچساران، گچساران، ایران

چکیده

در پژوهش حاضر، پیش بینی تشکیل رسوب معدنی کلسیم سولفات بدون آب در سامانه نفتی و در حضور محلول آبی الکترولیتی مورد توجه بوده است. در این مطالعه به منظور پیش بینی مقدار رسوبات دو معادله ضریب فعالیت و ثابت تعادل ترمودینامیکی مطالعه شده است. برای بررسی و تعیین شاخص تشکیل رسوب معدنی کلسیم سولفات از مدل ضریب فعالیتUNIQUAC Extended استفاده شده است. کارائی این مدل در سامانه های الکترولیتی دلخواه بوده و ضریب های آن براساس نتیجه های تجربی بهینه سازی شده است. نتیجه های این پژوهش درباره مطالعه پیش بینی تشکیل رسوب معدنی انیدریت با نتیجه های تجربی، مدل Pitzer، مدل NRTL و نرم افزارOLI3.2 مقایسه شد. براساس نتیجه های این مطالعه، میزان خطای نسبی کل پیش بینی رسوب انیدریت با مدل Extended UNIQUAC، مدل Pitzerو مدل NRTLو نرم افزار OLI نسبت به نتیجههای تجربی، به ترتیب 41/0 (41%)، 44/0 (72/44%)، 5326/0 ( 26/53%) و 9904/0 ( 04/99%) است.هم چنین براساس نتیجه های مدل بهینه شده و نتیجه های تجربی، حلالیت رسوب کلسیم سولفات
در حضور منیزیم کلرید و کلسیم کلرید با افزایش دما کاهش می یابد. با مقایسه نتیجه های محاسبه شده می توان دریافت که مدل پیشنهادی از صحت و دقت خوبی برخوردار است. در این مطالعه بازه تغییر فشار بین 25 تا 250 بار و دما
بین 1 تا 300 درجه سلسیوس بوده است.

کلیدواژه‌ها

رسوب معدنی

تابت تعادل ترمودینامیکی

نرم افزار Oli

مدل Extended UNIQUAC

موضوعات

[1] هاشمی، سید حسین؛ میرزایی، بهروز؛ موسوی دهقانی، سید علی و دین محمد، محمود؛ "بررسی فرآیند تشکیل رسوبات معدنی در تأسیسات سطحی و زیر سطحی میادین نفتی" ، نخستین کنفرانس بین المللی نفت، گاز و پتروشیمی با رویکرد توسعه پایدار (ارتباط دانشگاه با صنعت)، تهران(1393).

[2] هاشمی، سید حسین؛ میرزایی، بهروز؛ موسوی دهقانی، سید علی؛"بررسی تشکیل رسوبات معدنی در طول روش سیلابزنی شیمیایی ASP "، دومین همایش بین المللی نفت ، گاز و پتروشیمی،تهران (1393).

[3] میرزایی، بهروز؛ موسوی دهقانی، سید علی؛ هاشمی، سید حسین؛ دینمحمد، محمود، مطالعه و مروری بر تشکیل و روشهای حذف رسوبات معدنی در فرایند بازیافت نفت، فصلنامه تخصصی فرایند نو. 52 : 100 تا 112 (1394).

[4] Ephraim O., Awajiogak U., Kumar S., Determining the Rates for Scale Formation in Oil Wells. Das. Int. Journal of Engineering Research and Application.6 (9) ( Part -1):62-66(2016).

[5] Ahmi F., Gadri A., Kinetics and Morphology of Formed Gypsum, Desalination, 166 (1): 427-434 (2004).

[6] El-Said M., Ramzi M., Abdel-Moghny T., Analysis of Oilfield Waters by Ion Chromatography to Determine the Composition of Scale Deposition, Desalination, 249: 748–756(2009).

[7] Puntervold T., Austad T., Injection of Seawater and Mixtures with Produced Water into North Sea Chalk Formation: Impact of Fluid–rock Interactions on Wettability and Scale Formation, Journal of Petroleum Science and Engineering, 63: 23–33(2008)

[8] Hashemi S. H., Thermodynamic Study of water activity of Single Strong Electrolytes, Journal of Applied and Computational Mechanics, 3(2): 150-157(2017).

[9] Bahadori A., Zeidani K., Predicting Scale Formation In Wastewater Disposal Wells of Crude-Oil Desalting Plants, Petroleum & Coal, 54(2):143-148 (2012).

[10] پورپروانه، علیرضا؛ زارع علیآبادی، حسن؛ شجاع یامی، امین؛ مدل‌سازی ترمودینامیکی تشکیل رسوب‌های معدنی در فرایند تزریق آب به مخازن نفتی سیری و نصرت . پژوهش نفت . 26 (1-95): صفحه 15تا 21 (1395)

[11]Vetter J., Kandarpa V., Harouaka A., Prediction of Scale Problems Due to Injection of Incompatible Waters, Journal of Petroleum Technology, 273 – 284.(1982).

[12] Yuan M., Todd A., Prediction of Sulfate Scaling Tendency in Oilfield Operations, SPE Production Engineering, 63-72 (1991).

[13] صبور، سمانه؛ لطف اللهی، محمد نادر؛ متحدین ، پویا، تعیین مقدار رسوب در فرآیند تزریق آب به مخازن نفتی ایران، نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران، (1)31: 115 تا 123 (1391).

[14] Haghtalab A., KamaliM J., Shahrabadi A., Prediction Mineral Scale Formation in Oil Reservoirs During Water Injection, Fluid Phase Equilibria, 373: 43–54(2014).

[15] Thomsen K., Rasmussen P., Modeling of Vapor-Liquid-Solid Equilibrium in Gas-Aqueous Electrolytesystems, Chemical Engineering Science, 54:1787-1802.(1999).

[16] Abrams D., Prausnitz J., Statistical Thermodynamics of Liquid Mixtures: A New Expression for the Excess Gibbs Energy of Partly or Completely Miscible Systems, AIChE J., 21(1): 116-128.(1975).

[17] Oddo J., Tomson M., Why Scale Forms and How to Predict It, SPE Production and Operations. 9: 47-54 (1994).

[18] Garcia A., Thomsen K., Stenby E., Prediction of Mineral Scale Formation in Geothermal and Oilfield Operations Using the Extended UNIQUAC Model Part I. Sulfate Scaling Minerals,Geothermics, 34: 61–97 (2005).

[19] Wagman D., Evans W., Parker V., Schumm R., Halow I., Bailey S., The NBS Tables of Chemical Thermodynamic Properties: Selected Values for Inorganic and C1 and C2 Organic Substances in SI Units, Chem. Ref. Data , Suppl. 2 Volume 11.(1982).

[20] Moghadasi J., Jamialahmadi M., Muller– Steinhagen H..,Sharif.A ., Izadpanah M.R., Formation Damage in Iranian Oil Fields, SPE No. 73781. (2002).

[21] Charles C. Templeton, Jane C., Rodgers. Solubility of Anhydrite in Several Aqueous Salt Solutions between 250.Degree and 325 Degree,J. Chem. Eng. Data, 12(4): 536–547.(1967)