مطالعه روی تیکسوتروپی و ویژگی های بازیابی امولسیون نفت خام مومی

Study on the thixotropy and structural recovery characteristics of waxy crude oil emulsion

چکیده
1 مقدمه
۲ بخش آزمایشی
۲.۱. ابزارهای آزمایشی
۲.۲. عمل آوری نفت خام مومی
2.3. آماده‌ سازی امولسیون آب در نفت خام مومی
2.4. روش های آزمایشی
۳ نتایج و بحث
۳.۱. منحنی حلقه پسماند
۳.۲. تجزیه و تحلیل خواص تیکسوتروپی و بازیابی سیستم ژله کننده امولسیون آب در نفت خام مومی
۴ خلاصه و نتیجه ‌گیری
علائم و نشانه ها
مراجع

چکیده

امولسیون (نامیزه) نفت خام مومی دارای خواص تیکسوتروپیک در دمای نزدیک به نقطه ژل است که مشخصه یابی ریز مکانیکی گسیختگی سازه و بازیابی امولسیون نفت خام مومی محسوب می شود. در این مقاله، رفتارهای تیکسوتروپیک امولسیون نفت خام مومی نزدیک به نقطه ژل با استفاده از حلقه پسماند که به واسطه افزایش و کاهش خطی تنش شکل می گیرد و هم چنین خواص بازیابی سازه ای مورد مطالعه قرار گرفت. تاثیر حالات بارگذاری و مقدار آب بر تیکسوتروپی (روان وردی) امولسیون نفت خام مومی با مساحت حلقه پسماند تجزیه و تحلیل گردید. مفهوم «بازیابی سازه ای» جهت بررسی درجه بازیابی سازه ای پس از سخت شدگی متفاوت معرفی گردیده و عوامل موثر نیز مدنظر قرار گرفت. نتایج مطالعه نشان داده است که در امولسیون نفت خام مومی، گسیختگی جهت بازیابی کامل سازه بعد از کافت، علت تشکیل حلقه پسماند بوده و حالات بارگذاری نیز تاثیری بر مقاومت تیکسوتروپی و درجه بازیابی سازه ای نخواهند داشت. علاوه بر این، قطرات فاز پراکنده سبب تضعیف خواص تیکسوتروپی و بازیابی سازه امولسیون نفت خام مومی می شود و هرچه مقدار آب بیشتر باشد، تیکسوتروپی ضعیف‌ تر خواهد بود. این یافته‌ ها به درک بهتر عملیات ایمن و اقتصادی انتقال خط لوله نفت خام مومی-آب کمک می کند.

1 مقدمه

با توسعه بهره ‌برداری از نفت و گاز جهانی به دریای عمیق، اقیانوس به میدان اصلی نبرد بر سر بهره برداری از نفت و گاز تبدیل شده است. در تولید میدان نفتی ساحلی، آب و نفت خام مومی با هم در خط لوله جریان می یابند. به دلیل برش کم سرعت سوراخ چاه و خط لوله و برش پُرسرعت پمپ و شیر تنظیم جریان به راحتی می توان یک امولسیون آب در نفت (W/O) ایجاد کرد (عمر و همکاران، ۲۰۱۶). در این میان، رزین و آسفالتین های موجود در نفت خام، مواد طبیعی فعال در سطح هستند که به تشکیل امولسیون نفت خام با پایداری مناسب کمک می ‌کنند (میرشکار و همکاران، ۲۰۲۰).

۴ خلاصه و نتیجه ‌گیری

در این مقاله، خواص تیکسوتروپیک نزدیک نقطه ژل سیستم ژل امولسیون آب در نفت خام مومی با به کارگیری حالت بارگذاری مورد مطالعه قرار گرفته اند به طوری که تنش برشی به منظور تشکیل حلقه پسماند به صورت خطی افزایش و کاهش می ‌یابد. با در نظر گرفتن مساحت حلقه پسماند به عنوان کمیت مشخصه یابی، خواص تیکسوتروپیک و عوامل موثر بر خواص بازیابی سازه ای سیستم ژل امولسیون آب در نفت خام مومی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.

• از آنجا که سازه سیستم ژله ای از مقاومت خاصی در نزدیکی نقطه ژل برخوردار است، نمونه نفتی در فرآیند خزش در مرحله اولیه بارگذاری قرار داشته و سپس فرآیند صعودی افزایش آهنگ برش را نشان می ‌دهد. بعد از آن، نمونه نفتی تحت فرآیند نزولی کاهش آهنگ برش ناشی از کاهش تنش برشی قرار می گیرد. منحنی رو به بالا و منحنی رو به پایین، یک حلقه پسماند تحت بارگذاری تنشی تشکیل می ‌دهند.

Abstract

Waxy crude oil emulsion has thixotropic properties at the temperature near gel point, which is a macro-mechanical characterization of the structure failure and recovery of waxy crude oil emulsion. In this paper, the thixotropic behaviors of waxy crude oil emulsion near gel point were studied using hysteresis loop formed by stress linear increase and decrease, as well as the structural recovery characteristics. The influence of the loading conditions and water content on the thixotropy of waxy crude oil emulsion were analyzed with hysteresis loop area. The concept of “structural recovery” was introduced to study the degree of structural recovery after different stewing, and influencing factors were taken into account. Results have shown that for waxy crude oil emulsion, the failure to fully restore of the structure after lysis is the cause of the formation of hysteresis loop, and the loading conditions will not affect the strength of thixotropy and the degree of structural recovery. Additionally, the dispersed phase droplets weaken the thixotropy and structure recovery characteristics of waxy crude oil emulsion, and the greater the water content, the weaker the thixotropy. The findings can help to better understand the safe and economic operation of waxy crude oil-water pipeline transportation.

1 Introduction

With the development of global oil and gas exploitation to the deep sea, the ocean has become the main battlefield of oil and gas exploitation. In the production of offshore oilfield, waxy crude oil and water flow together in the pipeline. Due to the low-speed shear of the wellbore and pipeline and the high-speed shear of the pump and throttle valve, it is easy to form a water-in-oil (W/O) emulsion (Umar et al., 2016). Meanwhile, the resin and asphaltenes in crude oil are natural surfactants, which promote the formation of crude oil emulsion with good stability (Mirshekar et al., 2020).

4 Summary and conclusions

In this paper, the thixotropic characteristics near the gel point of W/O waxy crude oil emulsion gel system are studied by using the loading mode that shear stress increases linearly and decreases linearly to form hysteresis loop. Taking the area of hysteresis loop as the characterization quantity, the thixotropic characteristics and the influencing factors of structural recovery characteristics of W/O waxy crude oil emulsion gel system were analyzed.

– Because the structure of gelled system has a certain strength near the gel point, the oil sample is in a creep process at the initial stage of loading, and then shows an upward process of increasing shear rate. After that, the oil sample undergoes a downward process of shear rate reduction caused by shear stress reduction. The upward curve and downward curve form a hysteresis loop under stress loading.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

مطالعه روی تیکسوتروپی و ویژگی های بازیابی امولسیون نفت خام مومی

Study on the thixotropy and structural recovery characteristics of waxy crude oil emulsion

بررسی عددی مخلوط میزان نفت خام در یک کانال طولانی

Numerical study of crude oil batch mixing in a long channel

چکیده

1- مقدمه

2- فرمول مدل

2-1- مدل چند لایه ناپایدار

2-2- مدل URANS

2-3- مدل LES

2-4- شرایط مرزی و عددی

3- نتایج

4- نتیجه گیری

منابع

چکیده

هدف اصلی این مقاله پیشبینی ترکیب شدن دو نفت امتزاج پذیر متفاوت در یک کانال بسیار طویل است. زمینه این مشکل به ترکیب نفت سنگین و سبک در خطوط لوله مربوط است. در گام اول، یک کانال دو بعدی با نسبت ابعادی 250 در نظر گرفته شد. بچ ترکیبی دو نفت خام امتزاج پذیر که دارای دانسیته و ویسکوزیته مختلفی هستند شبیه سازی شد. اینکار با استفاده از مدل چند لایه ناپایدار و نیز مدل RANS ناپایدار موجود در نرم افزار تجاری CFD ANSYS-Fluent انجام شد. به منظور مقایسه، مدل LES برای نسخه 3D از کانال 2D استفاده گردید. ویژگی متمایز این مقاله سیستم مختصات لاگرانژ است که از شرایط مرزی دیواره بدون لغزش استفاده می کند. مدل CFD جهانی نسبت به شرایط تحلیلی کلاسیک اعتبارسنجی شد. بر اساس اعتبار سنجی انجام شده، مطابقت عالی بدست آمد. شبیه سازی برای عدد رینولدز 6300 (که بر اساس خصوصیات نفت خام محاسبه شد) و عدد اشمیت 104 انجام شد. نتایج نشان داد، برخلاف مدل RANS ناپایدار، مدل LES و مدل چند لایه ناپایدار دینامیک ترکیب قابل مقایسه ای برای دو نفت مختلف در کانال تولید می کنند. همچنین آنالیز شبیه سازی نشان داد که برای کانالی با طول 100 متر و ارتفاع 0.4 متر، ترکیب شدن کامل دو نفت در طول کانال 100 متر اتفاق نمی افتد. در این مقاله نشان دادیم که ناحیه ترکیب شامل سه منطقه ترکیب شدن فرعی است، این مناطق فرعی با استفاده از متوسط نسبت جرمی نفت سنگین در راستای جریان شناسایی شدند. منطقه فرعی اول مربوط به منطقه انتشار جبهه اصلی طول کانال در چندین ارتفاع مختلف است. مناطق فرعی دوم و سوم، با توجه به ترکیب جریان برشی (جریان شیر) تعیین می شوند، زیرا گرداب های کلوین- هلموتز بین دو نفت در جهت محوری ایجاد شده اند. مشاهده شد که منطقه فرعی سوم در جهت محوری، شیب کسر جرمی نفت سنگین تند تری به نسبت منطقه فرعی دوم دارد، که این شیب مربوط به متوسط نسبت جرمی جریان 0.5 برای نفت سنگین می باشد.

4- نتیجه گیری

در این کار، ما از یک مدل مخلوط نفت بدون جریان ورودی با مرزهای متحرک استفاده کردیم، تا الگوی ترکیب بچ دو نفت خام امتزاج پذیر با ویسکوزیته ها و تراکم های مختلف را در یک کانال دو بعدی طولانی (100 متر) مدلسازی کنیم. رفتار اختلاط نفت خام سبک و سنگین، به صورت عددی و با توجه به عدد رینولدز 6300 و عدد اشمیتس 104 بررسی شد. شبیه سازی ها با استفاده از مدل های چندلایه ناپایدار، LES و URANS انجام شد. نتایج تمام شبیه سازی های نشان داد که حتی یک کانال طویل با طول 100 متر و ارتفاع 0.4 متر نیز برای محاسبه طول منطقه ترکیب کافی نیست. مدل URANS کوچک ترین ناحیه ترکیب در t=100 s را پیشبینی کرد، در حالی که مدل چندلایه طولانی ترین ناحیه ترکیب را نشان داد که در آن CHO بزرگتر از صفر و کوچکتر از یک است.

Abstract

The main objective of this work is to predict the mixing of two different miscible oils in a very long channel. The background to this problem relates to the mixing of heavy and light oil in a pipeline. As a first step, a 2D channel with an aspect ratio of 250 is considered. The batch-mixing of two miscible crude oils with different viscosities and densities is modeled using an unsteady laminar model and unsteady RANS model available in the commercial CFD solver ANSYSFluent. For a comparison, a LES model was used for a 3D version of the 2D channel. The distinguishing feature of this work is the Lagrangian coordinate system utilized to set no-slip wall boundary conditions. The global CFD model has been validated against classical analytical solutions. Excellent agreement has been achieved. Simulations were carried out for a Reynolds number of 6300 (calculated using light oil properties) and a Schmidt number of 104. The results show that, in contrast to the unsteady RANS model, the LES and unsteady laminar models produce comparable mixing dynamics for two oils in the channel. Analysis of simulations also shows that, for a channel length of 100 m and a height of 0.4 m, the complete mixing of two oils across the channel has not been achieved. We showed that the mixing zone consists of the three different mixing sub-zones, which have been identified using the averaged mass fraction of the heavy oil along the flow direction. The first sub-zone corresponds to the main front propagation area with a length of several heights of the channel. The second and third sub-zones are characterized by so-called shear-flow-driven mixing due to the Kelvin– Helmholtz vortices occurring between oils in the axial direction. It was observed that the third sub-zone has a steeper mass fraction gradient of the heavy oil in the axial direction in comparison with the second sub-zone, which corresponds to the flow-averaged mass fraction of 0.5 for the heavy oil.

4- Conclusions

In this work, we used a simple no-inflow model of oil mixing with moving boundaries, to model the batch-mixing of two miscible crude oils with different viscosities and densities in a long (100 m) 2D channel. The mixing behavior of the light and heavy crude oils was investigated numerically at a Reynolds number of 6300 and Schmidt number of 104. Simulations were conducted using an unsteady laminar model, URANS and LES. The results of all models showed that even a 100-m-long channel with a height of 0.4 m was not sufficient to determine a steadystate mixing zone length. The URANS model predicted the shortest mixing zone at t ¼ 100 s, while the laminar model showed the longest mixing zone corresponding to the channel length where 0<CHO<1.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

بررسی عددی مخلوط میزان نفت خام در یک کانال طولانی

Numerical study of crude oil batch mixing in a long channel

اندازه گیری منحنی عملکرد آسفالتین در یک پلتفرم میکروسیالی

Asphaltenes yield curve measurements on a microfluidic platform

چکیده

مقدمه

روش‌ها و مواد

مجموعه نمونه

تراشه‌های میکروسیالی

سیستم کامل

روش

نتایج و بحث

به دست آوردن منحنی عملکرد از داده‌های خام

مقایسه روش‌های سنتی و میکروسیالی

مجموعه داده‌های عملکرد نمونه

اثر رقت بی‌نهایت

جمع‌بندی

در این مقاله، یک دستگاه و روش میکروسیالی برای اندازه‌گیری عملکرد آسفالتین روی نمونه‌های نفت خام توصیف می‌شود. اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی نوری با یک پلتفرم میکروسیالی نگهداری سیال ترکیب شده است تا یک دستگاه میکروسیالی خودکار برای اندازه‌گیری عملکرد آسفالتین ایجاد شود. اندازه‌گیری‌های میکروسیالی همخوانی خوبی با اندازه‌گیری‌های شیمیایی مرطوب متعارف و نیز مدل‌های موجود نشان می‌دهند. جذب اولیه نفت اندازه‌گیری می‌شود و آسفالتین با افزودن تدریجی n-آلکان از نفت حذف می‌گردد که منجر به لخته‌سازی  و فیلتراسیون متعاقب می‌شود. سپس، جذب نفت فاقد آسفالتین (مالتن ) اندازه‌گیری می‌شود و مقدار آسفالتین اولیه توسط تغییر در مقدار جذب تعیین می‌گردد. انحلال‌پذیری آسفالتین با تغییر نسبت تیترکننده -به-نفت (یعنی n-هپتان به نفت) موردبررسی قرار می‌گیرد، که بسته به نسبت انتخابی، منجر به عدم رسوب، جزئی، یا رسوب کامل آسفالتین می‌شود. جذب تراویده  اندازه‌گیری می‌شود و به حداکثر مقدار برای تعیین کسر رسوب در هر نسبت نرمال می‌شود. معمولاً منحنی عملکرد شامل 20 مورد از چنین نسبت‌هایی است که به هفته‌ها تا ماه‌ها وقت نیاز دارد، و بیش از 6 لیتر حلال و بیش از 100 گرم نمونه نفت خام مصرف می‌کند. با استفاده از رویکرد میکروسیالی شرح داده شده در اینجا، همین اندازه‌گیری را می‌توان در یک روز با 0.5 لیتر حلال و 10 گرم نمونه نفت خام انجام داد. کاهش قابل‌توجه زمان و مواد مصرفی باعث می‌شود که تکرار اندازه‌گیری عملکرد آسفالتین تا حد زیادی افزایش یابد و اثرات زیست‌محیطی آن به‌طور قابل‌توجهی کاهش پیدا کند.

مقدمه

رسوب آسفالتین مانع اصلی تولید، حمل‌ونقل و فرآوری سیالات مخزن است. رسوب غیرمنتظره و بالقوه آسفالتین می‌تواند باعث آسیب رساندن به مخازن، انسداد چاه و خطوط جریان، و همچنین مسائل مربوط به جرم‌گرفتگی و چالش‌های فرآوری برای تأسیسات سطحی شود [1]. بااین‌حال، مکانیزم‌های اثر تجمع و رسوب به طور کامل ثابت نشده است [1،2] و تنها چند مدل پیش‌بینی در دسترس است [3]. آسفالتین یک مؤلفه جزئی از نفت خام است که انحلال ضعیفی در n-آلکان‌ها (به عنوان مثال n-هپتان) و انحلال بالایی در حلال‌های آروماتیک (به عنوان مثال تولوئن) دارد [4]. آسفالتین به علت تغییر در ماتریس حلالیت ناشی از تغییر فشار، دما یا ترکیب نفت رسوب می‌کند [5-8]. به عنوان مثال، ترکیب دو نفت ناسازگار ممکن است باعث ایجاد تغییر در ترکیب شود؛ هرچند هر دو نمونه دارای کسرهای مستقل از آسفالتین باشند و در حالت‌های دیگر در محلول پایدار باقی بمانند [9-10]. اطمینان از جریان بهینه نیازمند مطالعات مشخصه یابی دقیق سیال و رفتار فاز آسفالتین برای هر نمونه خام است. اندازه‌گیری‌های کمی که میزان رسوب آسفالتین را در پاسخ به اختلالات مختلف توضیح می‌دهند، به درک رفتار عمومی این انبوهه‌های گوناگون کمک می‌کنند و منجر به کاهش یا جلوگیری از روش‌های جبران پرهزینه برای حذف مواد مشکل‌زا می‌شوند.

جمع‌بندی

در این مطالعه، ما یک دستگاه میکروسیالی برای به دست آوردن منحنی عملکرد برای یک نمونه از نفت خام را معرفی کردیم. این سیستم بر اساس یک روش برای اندازه‌گیری آسفالتین با استفاده از طیف‌سنجی نوری همراه با یک پلت فرم سیال میکروسیالی ساخته شده است. برای ساخت هر منحنی عملکرد، ده‌ها اندازه‌گیری حلالیت آسفالتین در هپتان در یک روز، به‌جای چندین هفته یا ماه همانند روش‌های سنتی، تکمیل می‌شود. سیستم میکروسیالی همچنین ضایعات، نفت و حلال10 برابر کمتری را تولید می‌کند، و برای مطالعات فشرده، سیستم را قابل‌حمل و ارزان‌تر می‌کند. ما نشان دادیم که شروع و حداکثر رسوب را می‌توان از داده‌ها تعیین کرد و مدل‌های راه‌حل منظم را می‌توان برای مدل‌سازی مناسب داده‌ها تنظیم کرد. به طور کلی، چنین سیستم‌های میکروسیالی، اندازه‌گیری‌های سریع، دقیق، قابل تکرار و مقرون به صرفه‌ای را برای تنظیم فرایندها و مدل‌های نفتی امکان‌پذیر می‌سازند.

We describe a microfluidic apparatus and method for performing asphaltene yield measurements on crude oil samples. Optical spectroscopy measurements are combined with a microfluidic fluid handling platform to create an automated microfluidic apparatus to measure the asphaltene yield. The microfluidic measurements show good agreement with conventional wet chemistry measurements as well as available models. The initial absorbance of the oil is measured, and asphaltenes are removed from the oil by the gradual addition of n-alkane, which leads to flocculation and subsequent filtration. The absorbance of the de-asphalted oil (maltenes) is then measured and the initial asphaltene content is determined by the change in absorbance. The solubility of asphaltene is evaluated by varying the titrant-to-oil ratio (e.g., n-heptane– oil), which induces no, partial, or full precipitation of asphaltenes depending on the chosen ratio. The absorbance of the filtrate is measured and normalized to the maximum content to determine the fractional precipitation at each ratio. Traditionally, a yield curve comprised of 20 such ratios would require weeks to months to generate, while consuming over 6 L of solvent and more than 100 g of crude oil sample. Using the microfluidic approach described here, the same measurement can be performed in 1 day, with 0.5 L of solvent and 10 g of crude oil sample. The substantial reduction in time and consumables will enable more frequent asphaltene yield measurements and reduce its environmental impact significantly.

Introduction

Asphaltene precipitation and deposition is a major impediment in production, transportation and processing of reservoir fluids. Unexpected precipitation and the subsequent potential for deposition of asphaltenes can cause reservoir impairment, plugging of wells and flowlines, as well as fouling issues and processing challenges for surface facilities.1 However, the mechanisms of agglomeration and deposition are not fully proven,1,2 with only a few available predictive models.3 Asphaltenes are a sub-component of crude oil that are conventionally defined as being poorly soluble in n-alkanes (e.g. n-heptane), and highly soluble in aromatic solvents (e.g. toluene).4 Asphaltenes precipitate due to a shift in solubility matrix caused by a change in pressure, temperature, or composition of the oil.5–8 For example, simply combining two incompatible oils may initiate precipitation through a change in composition; even though, both stand-alone samples have asphaltene fractions that otherwise remain stable in solution.9,10 Optimal flow assurance requires frequent and accurate fluid characterization and asphaltene phase behavior studies for each crude sample. Quantitative measurements that describe the degree of asphaltene precipitation in response to varying perturbations aid in understanding the general behavior of these diverse aggregates and help mitigate or prevent costly remedial techniques to remove the problematic material.

Conclusions

In this study, we have introduced a microfluidic apparatus for rapidly obtaining the yield curve for a sample of crude oil. The system is built upon a technique for measuring asphaltenes using optical spectroscopy combined with a microfluidic fluid handling platform. To build each yield curve, tens of asphaltene solubility measurements in heptane are completed in one day instead of the several weeks to months required by conventional approaches. The microfluidic system also produced 10-fold less waste, oil and solvent, making the system portable and more cost-effective for such resource intensive studies. We have shown that the precipitation onset and maximum precipitation can be determined from the data and that regular solution models can be tuned to model the data reasonably well. Generally, such microfluidic systems will enable fast, accurate, repeatable and cost-effective solubility measurements for tuning petroleum processes and models.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اندازه گیری منحنی عملکرد آسفالتین در یک پلتفرم میکروسیالی

Asphaltenes yield curve measurements on a microfluidic platform

تصفیه آب در امولسیون های سنگین نفت خام توسط مایعات امولسیونی ابتکاری

Treatment of Water in Heavy Crude Oil Emulsions with Innovative Microemulsion Fluids

چکیده

مشکلات امولسیون در نفت خام سنگین

مبانی امولسیون‌ها

تعریف و مشخصه‌های امولسیون‌ها

فرمولی کردن بهینه و شکستن امولسیون

عملیات میکروامولسیون

آزمایش‌ها و نتایج آزمایشگاهی

تعیین ویژگی نمونه

تعیین ویژگی با میکروسکوپ

ارزیابی ویسکوزیته

فرمولاسیون مایع میکروامولسیون

تست بطری پایداری

تست بطری زدایندگی

کشش بین سطحی دینامیک (IFT)

تمیز کردن توده‌ی لجنی فیلتر

نتیجه گیری

چکیده

تشکیلِ در محل امولسیون‌‌های آبی در نفت خام یکی از مشکلات حادی است که طی مرحله‌ی تولید چاه های نفتی بروز پیدا میکند. این امولسیون‌ها ویسکوزهایی  از نفت خام بوجود می‌آورند که از ویسکوزهای نفت خام طبیعی (بومی)،ویسکوزیته‌ی بیشتری دارند. میدانیم که این مشکلات در نفت خام سنگین و فوق سنگین امری رایج‌اند، زیرا این نفت ها حاوی مقادیر زیادی از کربوکسیلات ها و نفتنات ها میباشند که مولکولهایی قطبی بوده و پایدار کننده‌ی بسیار مناسبی برای امولسیون های آبی در نفت خام هستند.

این امولسیون‌ها در مخازن نفتی و نواحی نزدیک سوراخ چاه تشکیل میشوند. با این وجود ممکن است هنگامیکه نفت خام به سمت سطح تولید میشود، در گستره‌ای از مکان های پایین دست نظیر آلونک سرچاه ، خطوط لوله، برج‌های جداسازی و حتی پالایشگاه نیز بوجود آیند. مشخصه‌های تعیین کننده‌ی اصلی تشکیل این امولسیون‌ها، نسبت نفت خام به آب تولید شده، مشخصات و ساختار نفت خام و آب همزاد ، و برخی مشخصات مخزن، نظیر دما را شامل میشوند. برای جلوگیری از تشکیل امولسیون ها از تعلیق شکن  استفاده شده که معمولا مثمر ثمر واقع میشود. درشرایطی که شیمی تعلیق شکن نتواند انحنای سطح مشترک نفت/آب را تغییر دهد، مشکل امولسیون سازی همچنان باقی مانده و عواقبی نظیر از دست دادن محصولات، قطرات با فشار بالا در خطوط جریان و افزایش هزینه‌‌های اجرایی را در بر خواهد داشت.

یک راه حل برای برطرف کردن مشکل این امولسیون‌ها، استفاده از فناوری مایعات میکروامولسیون است. مایعات میکروامولسیون معمولا کشش بین سطحی (بین فازی) نفت/آب بسیار کمی داشته و میتوانند انحنای سطح مشترک امولسیون را تغییر داده، بهم‌آمیختگی  (ادغام) بوجود آورده و تا زمانی‌که امولسیون درون آب و نفت خام جدا شود، موجب افزایش اندازه‌ی قطرات آب شوند.

این مقاله استفاده از مایعات میکروامولسیون، بعنوان راه حلی برای نمونه‌های نفت خام سنگین بدست آمده از میدان های نفتی را مورد بررسی قرار میدهد. این شامل بررسی مشخصه‌های نفت خام، کشش بین سطحی، ارزیابی های میکروسکوپی، تست های انطباق پذیری مایعات و قرار دادن امولسیون در سل تصفیه سازی HPHT میباشد. 

نتیجه گیری

1. عملیات میکروامولسیون کشش بین سطحی را کاهش داد، بنابراین نیروهای مویینگی کاهش یافت و امولسیون نفت در آب شکسته شد و همین امر منجربه تحرک و جابجایی بهتر نفت خام شد.

2. یک میکروامولسیون تک فاز، با استفاده از ترکیب حلال غیر آروماتیک بعنوان فاز نفتی، با موفقیت روی نفت خام امولسیون شده تاثیر گذاشته و کشش بین سطحی فوق پایین و حل پذیری بالایی را از خود نشان میدهد.

3. میتوان با درک عمیق از فناوری میکروامولسیون و سورفاکتانت، به صورت سیستماتیک، محلولی وابسته به شرایط چاه و ویژگی‌های نفت خام را طراحی کرد.

4. اندازه گیری‌های ویسکوزیته و تکنیک‌های میکروسکوپی برای تایید امولسیون آب در نفت استفاده شدند

5. ترکیب حلال‌های غیر آروماتیک به هر نسبتی با نفت کالیفرنیا قابل امتزاج بود و به طرز موثری ویسکوزیته‌ی ظاهری آن را کاهش داد.

6. غلظت نمک پایین و تکمیل فرآیند پالایش، امولسیون آبی متراکمی را درون نفت خام کالیفرنیا باعث شدند. 

Abstract

In-situ formation of water-in-oil emulsions in crude oil is one of the severe problems encountered during the production phase of oil wells. These in-situ emulsions produce crude oil viscosities that are much higher than the viscosities of native crude oil. It is well known that these problems are frequently found in heavy and extra-heavy crude oils, because these oils have significant amounts of carboxylates and naphthenates, which are polar molecules that are excellent stabilizers of water-in-crude oil emulsions.

These in-situ emulsions form in the reservoir and in the near-wellbore regions. However, when the crude oil is produced to surface, they may also develop at various downstream locations such as at wellheads, pipelines, separation plants, and even at the refinery before processing. The major factors that determine the formation of in-situ emulsions are the crude oil/produced water ratio, properties and composition of the crude oil and connate water, and some reservoir properties such as temperature.

Demulsifiers are traditionally used to prevent the formation of in-situ emulsions. These treatments are generally effective. In situations where the demulsifier chemistry cannot change the curvature of the oil/water interface, the emulsification problem persists, with inherent consequences such as loss of production, high-pressure drops in flow lines and increased operational costs.

A solution to treat these troublesome emulsions is to use microemulsion fluids technology. Microemulsion fluids typically have very low oil/water interfacial tension and can alter the interfacial curvature of the emulsion, producing coalescence and increasing water droplet size until the emulsion separates into water and crude oil.

This paper discusses the evaluation of microemulsion fluids as a treatment for emulsified heavy crude oil samples from oil fields. The evaluation includes crude oil characterization, interfacial tension, microscopy evaluation, fluids compatibility tests and treatment of the emulsion in an HPHT filtration cell.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

تصفیه آب در امولسیون های سنگین نفت خام توسط مایعات امولسیونی ابتکاری

Treatment of Water in Heavy Crude Oil Emulsions with Innovative Microemulsion Fluids