آب تولید شده از فرایند فلادینگ پلیمری در جداسازی نفت خام: توصیف به عمل آوری با کمک جداکننده ی تقاطعی آب-نفت Crossflow
ترجمه: علیرضا رزم آور (دانشجوی فارغ التحصیل کارشناسی مهندسی شیمی دانشگاه خلیج فارس – ورودی ۸۶
خلاصهترجمه: علیرضا رزم آور (دانشجوی فارغ التحصیل کارشناسی مهندسی شیمی دانشگاه خلیج فارس – ورودی ۸۶
آماده سازی آب تولید شده از فلادینگ پلیمر بسیار دشوارتر از فلادینگ آب در بیشتر حوزه های نفتی بود.نتایج آزمایشات ساختگی نشان داد که اندازه های ابتدایی کوچک قطرات نفت، اصلی ترین دلیلی بود که موجب دشواری آماده سازی آب تولید از فلادینگ پلیمر می شد.پلی آکریل آمید هیدرولیز شده (HPAM) جداسازی آب و نفت را وقتی که غلظت آن کمتر از ۷۹۰ میلی گرم بر لیتر بود افزایش داد.افزایش به هم آمیختگی قطرات نفت و کوتاه کردن زمان بالا رفتن، عامل های مهمی بودند که در آماده سازی آب تولیدی تاثیر داشتند.یک جدا کننده ی آب – نفت با قسمت های به هم آمیزی و جدا کنندگی مورد استفاده قرار گرفت.قسمت به هم آمیزی (coalescence section) باعث شتاب دادن به قطرات کوچک نفت شد و قسمت جدا کننده، زمان بالا رفتن قطرات نفت را کوتاه کرد.آزمایشات اولیه نشان داد که جدا کننده به طور موفقیت آمیزی آب تولیدی از فلادینگ پلیمر را آماده ساخت.
کلمات کلیدی: فلادینگ پلیمر، آب تولید شده، جدا کننده ی آب – نفت crossflow ، پلی آکریل آمید
مقدمه
در استخراج نفت خام، آب می تواند به لایه ی زمین تزریق شود تا نفت خام از زمین گرفته شود که اغلب فرایند فلادینگ آب یا استخراج ثانویه نفت نامیده می شود.محتوای نفت پس از استخراج ثانویه ی نفت کاهش می یابد.به منظور بهبود برداشت نفت، از فلادینگ پلیمر (آب تزریق شده حاوی پلیمر) و فلادینگ قلیایی – فعال کننده ی سطحی – پلیمر (آب تزریق شده حاوی ماده ی قلیایی، فعال کننده ی سطحی و پلیمر) استفاده می شود.تجربیات صنعتی نشان می دهد که فلادینگ پلیمر می تواند برداشت نفت را تا ۱۲ درصد بالا ببرد و نقش کلیدی در بهره برداری نفت ایجاد کند.این تکنولوژی در حوزه های نفتی داکینگ در چین به طور گسترده ای در سال های اخیر استفاده شده است.آمار اخیر نشان می دهد که تولید نفت توسط فلادینگ پلیمر در چین به هشت میلیون و هشتصد هزار تن در سال ۲۰۰۰ رسیده است و حوزه های نفتی داکینگ بزرگترین پروژه ی فلادینگ پلیمر در دنیا را دارد.
مقدار زیادی پلیمر (پلی آکریل هیدرولیز شده HPAM) در آب حل می شود تا ویسکوزیته محلول را پیش از این که آب به لایه ی زمین از میان چاه های آب تزریق شود، بالا ببرد.سپس محلول HPAM با کمی نفت خام از چاه های نفت استخراج می شود.مایع تولید شده پس از فرایند آب زدایی با استفاده از جدا کننده های سه فازی تبدیل به آب تولیدی می شود.آب تولید شده احتیاج به آماده سازی برای برداشت نفت دارد و آب حاصله دوباره می تواند برای استفاده ی مجدد به لایه ی زمین تزریق شود.از آن جا که در حدود ۶۰ میلیون تن در سال آب تولید شده از فلادینگ پلیمر در حوزه ی نفتی داکینگ به دست می آید، به عمل آوری آن نقش نقش مهمی در تولید نفت دارد.از آن جا که بیشتر پلیمر در آب تولی شده باقی می ماند، ویسکوزیته آب زائد نسبتا بالاست و قطرات نفت در آن بسیار کوچک هستند.آزمایشات اولیه در حوزه ی نفتی داکینگ نشان داد که آماده سازی آب تولید شده از فلادینگ پلیمر دشوارتر از آماده سازی آب تولید شده از فلادینگ آب است.تکنولوژی های مرسوم مانند نشست جاذبه ای، شناور سازی، امولسیون گریزی، جداسازی غشایی و بیوتکنولوژی این قابلیت را نداشته اند تا آماده سازی آب تولیدی در این حوزه ی نفتی را انجام دهند.بنابراین بسیار مهم است تا تکنولوژی های موثر برای به عمل آوری آب زائد فلادینگ پلیمر را گسترش داد.در این مطالعه، آزمایشاتی برای بررسی ویژگی های آب تولید شده از فلادینگ پلیمر صورت گرفت.جداکننده ی آب – نفت novel crossflow برای به عمل آوری آب تولید شده به طور موفقیت آمیزی استفاده شد.
مواد و روش ها:
مواد
نفت خام بدست آمده از حوزه ی نفتی محلی در داکینگ محتوای آب کمتر از ۵ درصد، چگالی ۸۵۰ کیلوگرم بر متر مکعب در ۴۵ درجه ی سانتیگراد دارد.پلیمر (HPAM) از شرکت S.N.F وزن مولکولی میانگین دو میلیون و ۷۲۰ هزار و درجه هیدرولیز ۲۰ تا ۳۰ درصد دارد.فعال کننده ی سطحی تجاری ORS-41 از شرکت ویتکو با جز بیشتر الکیل بنزین سولفونات استفاده شد.
تهیه ی محلول آب نمک
آب نمک بر اساس کیفیت آب زمین در حوزه ی نفتی داکینگ آماده شد.غلظت های نمک ها در آب نمک به صورت زیر بودند:
[Na2Co3]=168.7 mg/L , [NaHCo3]=2820 mg/L , [NaCl]=1523 mg/L[MgCl2.6H2O]=35.5 mg/L , [CaCl2]=56.9 mg/L, [Na2SO4]=10.5mg/L
تهیه ی آب تولید شده
کیفیت آب تولید شده از فرایند فلادینگ پلیمر در حوزه ی نفتی داکینگ در جدول زیر نشان داده شده است.بر اساس این ویژگی ها و با توجه به قطر قطره های نفت، روش تهیه کردن آب تولید شده از فلادینگ پلیمر در آزمایشگاه به شرح زیر است:
Temperature (C) | MW of HPAM *10[SUP]4[/SUP] | Concentration of HPAM (mg[SUP]-1[/SUP]) | Concentration of oil (mg[SUP]-1[/SUP]) | Median diameter of oil droplets میکرومتر |
۴۲-۴۵ | ۲۰۰-۵۰۰ | ۳۱۲-۶۳۰ | <2000 | 3-5 |
۲- ۹۹٫۶ ml محلول پایه با غلظت متناوبی از پلیمر در ظرف شیشه ای ۲۵۰ میلی لیتری تهیه شد.
۳- ۰٫۴ گرم مخلوط ۵۰ درصد آب – نفت به محلول پلیمر اضاف شد.نمونه تکان داده شد تا ۲۰۰۰ mg/L از آب تولید شده ساختگی را تولید کند.
۴- آب تولید شده به بشر ۱۰۰ میلی لیتری منتقل شد و به مدت ۴ ساعت در ۴۵ درجه ی سانتیگراد به آن اجازه داده شد تا ت نشین شود.سپس ۵۰ میلی لیتر آب زائد از پایین بشر برداشته شد و غلظت نفت در آن تعیین شد.
تعیین اندازه ی قطرات نفت
یک آنالیزور لیزری، اندازه ی ذره ای برای تعیین قطر قطره های نفت مورد استفاده قرار گرفت.فرایند اندازه گیری به این صورت است: آب دیونیزه (۵۰۰ ml) به بشری اضافه شد و تا ۴۵ درجه سانتیگراد در حمام آب گرم شد.حجم مناسبی از آب تولید شده حاوی قطرات نفت به بشر افزوده شد و به طور ملایم به هم زن شیشه ای به هم زده شد و به یک cuvette منتقل شد، سپس قطر متوسط قطره های نفت اندازه گیری شد.
مکانیسم تاثیر HPAM بر جداسازی آب و نفت
در حضور پلیمر، قطر متوسط اولیه ی قطرات نفت در آب تولید شده در مقابل ۳۴٫۵۷ میکرومتر قطر متوسط قطرات نفت در آب تولید شده از فلادینگ آب بسیار کوچک بود (۳٫۵۵ میکرومتر).بر اساس قانون استوک، سرعت بالا رفتن قطرات نفت متناسب است با توان دوم قطر ذرات نفت و به طور عکس متناسب است با ویسکوزیته ی آب زائد.بنابراین انتظار می رود به دلیل اندازه ی کوچک قطرات نفت و ویسکوزیته ی بالای آب تولیدی، جداسازی آب و نفت برای آب تولیدی از فلادینگ پلیمر دشوار باشد.در طی به هم آمیختگی قطره های نفت، پلیمر دوام لایه های آب بین قطره های نفت را افزایش می دهد و برای قطره های نفت دشوار است که لایه های آب را بشکنند و به قطرات بزرگ تر به هم آمیخته شوند.پلیمر در آب تولیدی، ویسکوزیته ی آب را نیز افزایش می دهد و سرعت بالا رفتن قطره های نفت را کم می کند.از طرف دیگر، پلیمر می تواند قطرات نفت را لخته کند و به هم آمیختگی قطرات نفت را بالا ببرد.در غلظت های پایین پلیمر، تاثیر لخته شدن مهم تر از تاثیر ویسکوزیته است و بنابراین جداسازی آب و نفت را بالا می برد.به دلیل ویسکوزیته ی بالای آب زائد و اندازه های کوچک قطرات نفت، نشست جاذبه ای به خوبی برای عمل آوری آب تولید شده از فلادینگ پلیمر کار نمی کند.
سیستمی جدید برای جداسازی آب – نفت
اصول جدا کننده ی آب – نفت Crossflow
وسایل به هم آمیزی صفحه ای به طور گسترده در طی ۲۰ سال گذشته برای جداسازی آب و نفت مورد استفاده بوده اند.قطع کننده ی صفحه ی موازی (PPI) برای بهتر کردن عملکرد جداکننده ی API افقی – مستطیلی موجود با نصب صفحات موازی تحت زاویه ی ۴۵ درجه در جهت جریان آب طراحی شد.برخی پیشرفت ها برای جدا کننده ای به نام قطع کننده ی صفحه ی شیاردار (CPI) تعبیه شده است.اهداف عملیاتی تمام جداکننده ها این است که قطرات نفت تا سطح صفحه جایی که به هم آمیختن رخ دهد، بالا روند و قطرات بزرگتر نفت که راحت تر جدا می شوند را تشکیل دهند.
در این مطالعه، جداکننده ی CPI بهبود بخشیده شد.جداکننده ی آب – نفت Crossflow متشکل از دو بخش به هم آمیزی و جداسازی است. آب تولیدی در ابتدا از میان به هم آمیزی عبور کرده جایی که قطرات ریز نفت به قطرات بزرگتر منعقد می شوند.قطرات بزرگتر نفت همراه با آب به قسمت جداسازی جاری می شوند، جایی که گنداب آب – نفت جدا می شود.گنداب به پایین جدا کننده تخلیه شده و نفت به سمت بالا می رود و آب آماده شده از جدا کننده خارج می شود.
صفحات Coalescence معمولا از هیدروفوبیک پلی پروپیلن ساخته می شوند تا چسبندگی ذرات نفت به سطح صفحات و به هم آمیزی آن ها را تضمین کند.وقتی جریانی از میان صفحات عبور می کند، اندازه و جهت کانال در طول جهت جریان مایع تغییر می کند و سرعت جریان متفاوت است.قطر هیدرولیکی از ۰٫۰۰۷۱ تا ۰٫۰۹۳ اندازه گیری شد و عدد رینولدز در محدوده ای از ۲۴٫۳ تا ۳۱۸٫۸ قرار داشت.این شرایط هیدرولیکی، برخورد و یکی شدن ذرات ریز نفت را به ذرات بزرگ تر زیاد کرد بدون این که قطرات بزرگ تر در فرایند بشکنند.الگوی جریان به دست آمده به فرم سینوسی بود و برخورد بین قطرات نفت و به هم آمیختگی آن ها را افزایش داد.
هدف صفحات جدا کننده در قسمت مشابه صفحات تخت موازی در PPI است اما جریان آب و ساختار صفحات متناوب است.جریان مایع در میان کانال های کوچک، متوسط و بزرگ جاری شد به طوری که سرعت جریان به طور پیوسته تغییر کرد.از آن جا که اعداد رینولدز کمتر از ۵۰۰ بودند، آب تولید شده جریان آرام داشت و قطرات نفت قادر بودند که به هم برخورد کنند و به هم آمیخته شوند.در طول جهت جریان، نفت به سمت بالا حرکت کرد در حالی که لجن به سمت پایین سر خورد و آب تولید شده با کیفیت خوبی به دست آمد.
آخرین ویرایش:
