1

آزمایش سوم

فشار افزایی سیال

انحالل گاز و نفت

حباب بدست آوردن نقطه

waxتشکیل یاندازه گیری دما

اندازه گیری فشار تشکیل آسفالتین : دکتر حسین پور، دکتر صادقی اساتید

108294018جواد درخشان محمد

02/89/0991تاریخ انجام :

48/89/0991 تاریخ تحویل :

بسمه تعالی

2

:هدف از انجام آزمایش

ن را آ حبابنقطه در نفت حل کنیم و فشار افزاییگاز را با در این آزمایش در تالش هستیم تا

نفت آسفالتین نمونه های و فشار تشکیل waxدمای تشکیل بدست آوریم. همچنین می خواهیم

این اطالعات می تواند در پیشگیری از گرفته شده از مخزن را به دست آوریم. به دست آوردن

یا در داخل خود مخزن ایجاد شود، مشکالتی که ممکن است در هنگام بهره برداری از مخزن

جلوگیری کرد.

:تئوری آزمایش

السی در گاز حباب اولین آن در که شود می اطالق دمایی و فشار به حباب نقطه: نقطه حباب

ظرف در) فشار افت سیال، ترکیب و دما تقریبی بودن ثابت به توجه با دیگر عبارت به. شود ایجاد

سیال در گاز های حباب خاصی فشار و دما در شود می باعث خارج، به سیال مکش اثر در( بسته در

.آیند بوجود

3

wax ترکیبات : و آسفالتین wax نفت می و آسفالتین دو ماده اصلی تشکیل جامدات در

به شدت waxمیباشد. n=20-40که است 2n+2HnC شیمیایی فرمول با نوعی پارافین axwباشد.

جز ترکیبات که waxزمانی که دما از یک حدی کاهش یابد، به اختالف دما حساس می باشد و

باعث می تواند در خطوط لوله انتقال waxسنگین نفت محسوب می شود رسوب میکند. رسوبات

کیپ شدن لوله ها شود. این مشکل عمدتا در مناطق سردسیر مثل نروژ بوجود می آید.

به طور کلی آسفالتین به جامدات رسوب کرده حاصل از افزودن هیدروکربنهای سبک نظیر

چیده یک مولکول پی نرمال پنتان و نرمال هپتان به نفت اطالق می شود به عبارت دیگر آسفالتین

واند از نفت یا زغال و غیر قابل حل در نرمال آلکانهای سبک و قابل حل در بنزن می باشد و می ت

د. آسفالتین به شدت به اختالف فشار حساس می باشد و با کاهش فشار از یک حد سنگ مشتق شو

معینی آسفالتین به صورت جامد رسوب می کند.

می توان با استفاده از روش های موجود از تشکیل آسفالتین و waxبا دانستن نقاط تشکیل

آنها جلوگیری کرد و در نتیجه از پدید آمدن اینگونه مشکالت در خطوط لوله اجتناب کرد.

4

وسایل و دستگاه های مورد نیاز :

نحوه تشکیل این 4در گزارش کار آزمایش شماره : سیال شامل نفت و گاز متان

است.ه سیال گزارش شد

Transfer Vessel : یک سیلندر می باشد که داخل آن یک

پیستون قرار دارد و در دو سر آن شیر هایی برای تزریق سیال وجود

د. از این وسیله برای ترکیب کردن چند سیال استفاده می باشد دار

کرده ایم. مخلوطت و گاز متان را درون آن که ما در این آزمایش نف

پمپی که ما در این آزمایش استفاده می کنیم پمپ سیلندر و پیستون می باشد پپم :

این پمپ ها دارای می گویند. Positive Displacement Pumpکه اصطالحا به آن

از نرم افزار کنترل می و هم به صورت دستی و هم با استفاده یک گیربکس می باشند

و نحوه کار آنها اینگونه است که تعداد دوری که چرخ دنده می زند محاسبه شده شود

جم نرم افزار این تعداد دور را به حو

سیال جابجا شده معادل می کند

)معموال به واحد سی سی معادل می

. این پمپ ها هم به صورت دبی کند(

ثابت و هم به صورت فشار ثابت کار می

توسط نرم کنند و تنظیمات مربوطه

می شود. setافزار

5

(لوله های واصلLineفلزی ) یرانعطاف پذ: لوله های مویین فلزی و

شیر ها (needle valve) وظیفه باز و بسته کردن جریان را بر عهده دارند ،: شیر ها

و به صورت دستی کنترل می شوند.

6

Recombination Cell : استفاده می شود. از این دستگاه برای حل کردن نفت و گاز

همچنین در این دستگاه دارای یک سیلندر می باشد که داخل آن پیستون قرار دارد.

دو حرارتی هم به های المنتدو طرف سیلندر شیرهایی برای تزریق سیال وجود دارد.

سیلندر متصل می باشند و کار گرم کردن سیال درون سیلندر را بر عهده دارند. سر

می باشد که محفظه را دوران می مجهز همچنین این دستگاه به یک موتور و گیربکس

پمپ نیز به منظور فشار افزایی با نفت و گاز می شود. خوردن shakeدهد و باعث

دستگاه یلندر متصل می شود.شیرها به ساستفاده از الین های اتصال و

Recombination Cell با ایجاد حرارت و فشار مطلوب بر روی گاز و نفت مرده و

7

آنها را دوباره با هم ترکیب کرده و یک محلول همگن بدست تکان دادن، طی چند ساعت

میدهد.

میکروسکوپ در آزمایشگاه های مهندسی نفت کاربرد های متفاوتی : میکروسکوپ

از این دستگاه استفاده خواهیم کرد. waxدارد. ما در این آزمایش برای تشخیص

گرم کننده و سرد نبع ، یک مانمیکروسکوپ در این آزمایش به یک منبع نور پالریز

برای انتقال اطالعات data acquisition، یک با نرخ قابل تنظیم نمونه کننده

و یک رایانه برای ثبت اطالعات مجهز می باشد. میکروسکوپ به رایانه

8

(المGlass slides) : قرار و آن را زیر میکروسکوپ ریختهنمونه را بین این شیشه ها

می دهیم.

PVT Cell : دستگاهPVT Cell برای اعمال شرایط مخزن به نمونه های آزمایشگاهی

این دستگاه توانایی اعمال فشار و دما های باال را دارد و اطالعات را استفاده می شود.

د. و نمودار های مورد نیاز را به کاربر ارائه ده کندمی تواند در رایانه ذخیره

9

روش انجام آزمایش :

: و بدست آوردن نقطه حباب Recombinationفشار افزایی،

ترکیب کنیم و آنها را با استفاده از Transfer Vesselابتدا باید نفت و گاز را با یکدیگر در

به Transfer Vesselپمپ خال فشرده کنیم و سپس با استفاده از پمپ، سیال را از

Recombination Cell طور کامل و با این روند به 4منتقل کنیم که در گزارش کار شماره

جزئیات گزارش شده است.

پیستون که طرف دیگر قرار دارد. Recombination Cell در یک طرفهم اکنون سیال ما

)برای اطمینان آب در آن وجود دارد، با استفاده از الین های فلزی و شیر ها به پمپ متصل می شود

سپس . استفاده کنیم( Recombination Cellنیم از یک فشارسنج در مسیر اتصال پمپ و می توا

می کنیم. setفشار مورد نظر را پمپ را با استفاده از نرم افزار در حالت فشار ثابت قرار می دهیم و

دستیپمپ در حالت ضامن دکمه استارت پمپ را میزنیم و پمپ شروع به کار می کند )اگربعد

(. بعد از اینکه پمپ را روشن کردیم در نواحی اتصاالت ابتدا به صورت هرز کار می کند گیربکس باشد

باعث افت فشار می شود و پمپ برای جبران leakageگیری می کنیم، چون leakageو شیرها

با کار پمپ و گذشت زمان فشار سیال درون این افت فشار به طور دائم کار می کند.

Recombination Cell افزایش می یابد و با نزدیک شدن فشار به فشارset دبی تزریقی شده

را روشن می کنیم تا نفت Recombination Cellسپس موتور دورانی .پمپ کاهش پیدا می کند

(shaking) تکان دادن سیلندرباهم ترکیب شود و گاز درون نفت حل شود. با و گاز درون سیلندر

لیت گاز در نفت افزایش می یابد و در نتیجه فشار سیال درون سیلندر کاهش می یابد. میزان حال

دبی تزریقی پمپ افزایش می یابد و پمپ این افت فشار را جبران می برای جبران این افت فشار

سیلندر این است که وقتی سیلندر در حالت افقی قرار shakingنکته قابل توجه در مرحله کند.

ورت صنفت و گاز بیشترین سطح تماس را با یکدیگر دارند و در نتیجه بیشترین انحالل گیرد می

و دما مورد را روشن می کنیم Recombination Cellبعد از مدتی سیستم گرمایش می گیرد.

11

ی مالمنت های حرارتی در دو سر سیلندر ) تا سیال درون سیلندر را گرم کند می کنیم setنظر را

نکته توجه داشت که بین المنت های حرارتی و گرم کنند اما باید به این F° 500توانند سیال را تا

( تعبیه شده است که از جنس پالستیک فشرده می باشد و با O-ringخود سیلندر اورینگ هایی )

ا گ هاورینگ ها از بین برود. عوض کردن این اورینافزایش دما ممکن است خاصیت االستیک این

کردن دما باید به این نکته setی باشد و کل دستگاه باید باز شود(. پس در هنگام بسیار زمان بر م

با رسیدن اثر گرما به سیال درون سیلندر، سیال درون سیلندر حجم می گیرد توجه داشته باشیم.

دبی تزریقی پمپ کاهش می یابد و در یک نقطه صفر در این حالت و باعث افزایش فشار می شود.

ا ثابت رپمپ برای اینکه بتواند فشار ،افزایش بیشتر فشار درون سیلندر گرم شدن و می شود و با

می گردد به درون پمپ بر )آب( نگه دارد با دبی منفی کار می کند به این صورت که سیال تزریقی

و دبی ر می شودبا گرم تر شدن سیال دبی بازگشتی بیشت. و نرم افزار دبی را منفی نشان می دهد

رتدر غیر اینصو پمپ فضای کافی برای برگشت سیال را داشته باشد،منفی تر خواهد شد )باید

ن فرآیند ایو پمپ نمیتواند فشار را ثابت نگه دارد(. فشار سیال درون سیلندر افزایش پیدا می کند

شده برسد و به یک حالت پایدار setبه فشار سیال درون سیلندر تا جایی ادامه می یابد که فشار

فشار نفت و گاز و Recombinationکه در اینصورت و سیال درون سیلندر تک فازی شود برسد

آن به طور کامل انجام شده است. افزایی

یم.آورحال می خواهیم با سیستمی که در اختیار داریم نقطه حباب سیال مورد نظر را به دست

سیستم حرارتی و shakingسیستم بعد از تک فازی شدن سیال درون سیلندر

Recombination Cell را خاموش می کنیم و نرم افزار پمپ را در فشار مشخصvolume

reset می توانیم نیممی ک(volume reset )و نکنیم و از حجم مطلق در نمودار استفاده کنیم

expandفشار را با استفاده از نرم افزار کم کم کاهش می دهیم. با کاهش فشار سیال درون سیلندر

بر می گردد. منتظر می شویم تا پمپ در فشار جدید به یک حالت می کند و آب به درون پمپ

بت می ث حجم آبی که به درون پمپ برگشته را از نرم افزارپایدار برسد. وقتی به حالت پایدار رسید

. حجم آبی که به درون پمپ برمی گردد در واقع کنیم )خود نرم افزار این اطالعات را ثبت می کند(

محسوب می شود چون از قبل درون V∆و شدن سیال می باشد expandنشان دهنده میزان

11

حجم برگشتی را ثبت می سیلندر آب وجود داشت. همین فرآیند کاهش فشار را تکرار می کنیم و

را با توجه به اطالعات موجود رسم می کنیم و در نقطه ای که P-Vیا P-∆Vنیم. سپس نمودار ک

شیب خط تغییر کرد را به عنوان نقطه حباب گزارش می کنیم.

: waxبه دست آوردن دمای تشکیل

wax ها جز ترکیبات سنگین نفت محسوب می شوند و در کمتر از یک دمای معین به صورت

به رنگ سفید اناین است که در برابر نور پالریز waxجامد رسوب می کنند. یکی از مشخصه های

را بدست بیاوریم. waxبا استفاده از این مشخصه می خواهیم دمای تشکیل مشاهده می شوند.

ردکاز نمونه هایی که به آزمایشگاه ارسال شده نمونه گیری می کنیم. باید به این نکته توجه

ته کاهش دما رسوب کرده و در ته ظرف وجود داشته باشد به علت waxنمونه ها اگر که داخل

رم گ پس هنگام نمونه گیری باید یا از ته ظرف نمونه بگیریم یا اینکه ابتدا نمونه را نشین شده است.

قطره از نمونه را بر روی الم میریزیم و یک آن حل شود و بعد از آن نمونه بگیریم. waxکنیم تا

بعد شیشه را زیر یک الم دیگر رو آن قرار می دهیم و آن را در سطح شیشه پخش می کنیم.

منبع و میکروسکوپ و بین صفحه ای که به سیستم گرم و سرد کننده متصل است قرار می دهیم

گرم ،. سپس نمونه را با نرخ ثابتی با استفاده از دستگاه گرم کنندهور پالریزان را روشن می کنیمن

آن حل شود و هیچ نقطه ی سفیدی مشاهده نشود. سپس نمونه را با نرخ بسیار waxتا می کنیم

کیل ه عنوان دمای تشسرد می کنیم. در دمایی که اولین نقاط سفید در مانیتور پدیدار شد را بکمی

wax .به این نقطه گزارش می کنیمWAT یاwax accuracy temperature .می گویند

به دست آوردن فشار تشکیل آسفالتین :

این دستگاه استفاده می کنیم. PVT Cellبرای بدست آوردن فشار تشکیل آسفالتین از دستگاه

به یک سیستم لیزر مجهز می باشد که بوسیله فیبر نوری نور را از نمونه مورد نظر عبور می دهد و

وجود دارد که نور عبور داده شده را جذب می کند و میزان نوری detectorدر طرف دیگر یک

12

ی ثبت مکه از این میان عبور می کند به صورت یک عدد و بوسیله همین سیستم گزارش شده و

شود.

حدوداًفشار را افزایش می دهیم. فشار را و حال ما نمونه خود را درون سیلندر قرار می دهیم

بعد از اینکه فشار را افزایش دادیم دستگاه را خاموش افزایش می دهیم. psi 08888الی 9888تا

با توجه به میزان می کنیم و سیستم لیزر را روشن می کنیم و فشار را آرام آرام کاهش می دهیم.

ا رسم ر فشار بر حسب میزان عبورعبور نور از نمونه و اعدادی که سیستم لیزر ثبت می کند نمودار

ما فشرده شده و نور کمتری از خود عبور می دهد و با کاهش فشار سیال ،با افزایش فشارمی کنیم.

سیال منبسط شده و دانسیته آن کاهش می یابد و نوری بیشتری از سیال عبور می کند تا جایی

بور نور حسب ع و بعد از آن نور کمتری عبور می کند. نمودار فشار برکه آسفالتین تشکیل می شود

د و با تشکیل آسفالتین میزان نور عبوری کاهش می باید و در نمودار یابابتدا اندکی افزایش می

کاهش می یابد نقطه تشکیل آسفالتین شیب خط کاهش می یابد. به نقطه ای که در آن شیب خط

می باشد.