مشكلات رسوب آسفالتين در مراحل مختلف صنعت نفت

واضح آرشیو وب فارسی:سایت دانلود رایگان: رسوب آسفالتين در برخي ميادين نفتي نقاط مختلف جهان در خلال توليد و فراورش نفت از مسائل بسيار جدي محسوب مي گردد . در بعضي از ميادين جاههايي وجود داشته است كه در آغاز بهره برداري 3000 بشكه در روز دبي توليدي داشته اند اما ظرف مدت كوتاهي پس از توليد ، جريان نفت در آنها قطع شده است . هزينه تعمير و رفع اشكال اين چاهها از لحاظ اقتصادي بسيار قابل ملاحظه است . اغلب مشاهده شده است كه پس از بستن موقت چاهها شده است .

در برخي از موارد نيز رسوب آسفالتين در داخل لوله هاي مغزي مشكلات متعددي ايجاد نموده است كه شستشو يا تراشيدن و تميز كردن لوله هاي مغزي را جهت حفظ سطح توليد ايجاب كرده است . در يك حالت ديگر مشكلات ناشي از آسفالتين ، از رسوب آن در خلال توليد اوليه گرفته تا رسوب و انعقاد آن در اثر اسيد زني به چاهها و تزريق انيدريد كربنيك براي ازدياد برداشت از نفت مشاهده شده است . حتي براي مخازني كه رسوب آسفالتين در خلال توليد طبيعي يا اوليه گزارش نشده بود . اين رسوب در حين پروژه هاي ازدياد برداشت در لوله هاي مغزي چاههاي توليدي مشاهده گرديده است .

به عنوان مثال برخي ميادين مشخص كه با مشكل رسوب آسفالتين مواجه اند را بطور خلاصه معرفي مي كنيم .

الف – ميدان Prinos – شمال درياي اژه يونان
اين ميدان نفتي در سال 1974 كشف و در سال 1981 مورد بهره برداري قرار گرفت . جنس سنگ مخزن آن از نوع ماسه سنگ ميوسن ، فشار نقطه حباب در حدود 5730 Psig ، دماي آن 262 درجه فاز نهايت ، فشار نقطه حباب نفت در حدود 1250 Psig و GOR آن در حدود 850 scf/BBL گزارش شده است . نفت اين ميدان داراي درصد بالايي از H2S ( در حدود 40 درصد ) است . از اولين روزهاي بهره برداري از اين مخزن مسئله رسوب مواد آسفالتيني در بخشهاي مختلف از قبيل خطوط لوله ، تفكيك گرها و پمپها مشاهده گرديد و ايجاد مشكل نمود . محتواي آسفالتين در اين ميدان 4.5 % بود اما مشكل تشكيل رسوب به اندازه اي شديد بود كه مي توانست از نظر اقتصادي پروژه را متوقف سازد . انجام عملياتي مثل كاربرد لوله هاي دوگانه براي نمونه برداري و تزريق نفت براي چرخش مجدد توسعه تحقيقات آزمايشگاهي و نهايتاً كاربرد گزيلن به عنوان حلال و متوقف كننده تشكيل رسوب آسفالتين مؤثر واقع گشت .

ب – ميادين Mata Acema و Boscan ، ونزوئلا
عمق ميدان Mata Acema حدود 3505 و دماي مخزن آن 135 درجه سانتيگراد بود . جنس سنگ مخزن آن از نوع ماسه سنگ ميوسن بوده و 25 % حجمي نفت موجود در مخزن شامل مواد سبك و باقيمانده آنرا C7 تشكيل مي داده است . مشكل رسوب آسفالتين در اين ميدان بسيار شديد بود اما ميدان نفتي Boscan كه جنس سنگ مخزن آن از نوع ماسه سنگ ميوسن نفت آن سنگين و داراي API در حدود 9 – 12 بوده است و در عمق 2591 متري با دماي 82 درجه سانتيگراد قرار دارد ، با مشكل توليد آسفالتين مواجه نبود . اهميت اين مخزن نفتي در آن است كه يكي از بزرگترين ميادين توليد نفت سنگين مي باشد . بسيار قابل توجه است كه محتواي آسفالتين در ميدان نفتي Mata Acema بين 0.4 تا 9.8 درصد وزني است در حالي كه محتواي آسفالتين در ميدان نفتي Boscan ، 17.2 درصد وزني مي باشد . تاكنون مسئله رسوب آسفالتين در آن مشاهده نگرديده است .

ج – ميدان Hassi Messaoud ، الجزاير
اعماق چاههاي اين ميدان 11000 فوت و از جنس ماسه سنگ ميوسن مي باشد . فشار مخزن 6825 Psi و فشار نقطه حباب 2880 Psig و ميزان GOR در حدود 1200 scf/BBI مي باشد . نفت اين ميدان داراي API حدود 42.3 و ميزان آسفالتين موجود در آن در حدود 0.2 درصد وزني مي باشد . نفت حاصل از ميدان حاوي 40 درصد وزني Gasoline بود . از آغاز بهره برداري از اين ميدان مسئله رسوب آسفالتين در لوله هاي جرياني چاههاي توليدي مشاهده و باعث ايجاد اشكالات عمده اي در بهره برداري از اين مخزن گرديد . بطوري كه چاه حدود 20 تا 25 درصد فشار اوليه خود را در 15 تا 20 روز اول توليد از دست داده و به اين ترتيب كاهش قابل توجهي در توليد به وجود آمد . روش بكار برده شده براي تميز سازي لوله هاي جرياني از آسفالتينها ، استفاده از حلالهاي مناسب بوده است . بطوريكه در طي سال 1961 – 1962 در حدود 400 بار تميز سازي خطوط لوله جرياني گزارش شده است . در حالي كه مشاهده گرديد رسوب آسفالتين پس از رسيدن فشار به زير نقطه حباب تشكيل نمي شود و رسوبات قبلي مجدداً در نفت حل مي شود . همچنين اگر بتوان يك شوك مكانيكي در عمق كافي بوجود آورد جريان دو فلزي با حداقل رسوب آسفالتين بوجود مي آيد كه نيازي به شستن لوله ها ندارد . اين عمل در پنج چاه مختلف در اين ميدان انجام شد . به اين ترتيب اعمال شوك و كاهش فشار ستونك سر چاه منجر به افزايش توليد گشت .

د – ميدان Ventura Avenue ، كاليفرنيا
رسوب آسفالتين در ميدان نفتي Ventura Avenue در توليد اوليه ، ثانويه و كاربرد روشهاي ازدياد برداشت مشاهده گرديد . اين مخزن در عمق 2590 متري قرار دارد . فشار مخزن اين ميدان حدوداً 8500 Psig و دماي آن در حدود 212 تا 350 درجه فارنهايت بوده است . فشار نقطه حباب در حدود 4500 Psig گزارش شده است . در اين مخزن جهت جلوگيري و كاهش ميزان رسوب آسفالتين از بازگرداني نفت استفاده شده است كه در اين ميدان نفتي پس از كاهش فشار مخزن به فشار نقطه حباب از ميزان رسوب اين مواد كاسته شده است . در آغاز عمليات چرخش مجدد نفت با هدف كاهش رسوب آسفالتين به كار رفت . در اين مرحله ، عمليات با حلال ( عموماً آروماتيكها ) موفق نبود . مشكل اين ميدان نفتي پس از رسيدن فشار به فشار پايينتر از نقطه حباب ، كاملاً از بين رفت و چاههاي آن بدون داشتن مشكل ، توليد كردند . بهر حال حفر چاههاي زياد در ابتداي برداشت از اين ميدان مسائل اقتصادي فراوان به اين پروژه تحميل كرد . همچنين آزمايش تطابق سيالات تزريقي EOR و تخريب چاه با سيال مخزن ، بخصوص در نفتهاي آسفالتيني تأييد شده است .

از آنجاييكه سيلاب زني امتزاجي داراي پتانسيل بازيابي نفت بيشتري نسبت به روشهاي معمول تزريق آب مي باشد ، در ايران به دليل دارا بودن بيش از 13 درصد كل مخازن گاز دنيا اكثراً به منظور ازدياد برداشت از روش تزريق گاز طبيعي استفاده مي شود . به عنوان مثال مي توان به واحدهاي تزريق گاز در منطقه جايزان ، تزريق گاز خروجي كارخانه NGL 1000 آغاجاري و تزريق گاز پازنان توسط كارخانه NGL 900 گچساران جهت تحريك ميادين نفتي اشاره كرد . نفت با جذب گاز به مانند هيدروكربني مايع با كشش سطحي پايين عمل مي كند كه با رزين ها قابل امتزاج است . بدين ترتيب اجسام حافظ ( رزين ها ) از آسفالتينها جدا شده و آسفالتينها پس از انعقاد بعنوان يك فاز سنگين رسوب مي كنند . گاز به عنوان حلال تشكيل دهنده رسوب ، عامل بر هم زننده تعادل ترموديناميكي شناخته مي شود .

در پاره اي از ميادين ، پارامترهاي مؤثر ديگر در تشكيل رسوب آسفالتين مانند دما ، فشار و . . . مي تواند عامل جابجايي تعادل ترموديناميكي و مسبب تشكيل رس.ب آسفالتين شناخته شوند .

احتمال بسته شدن منافذ و كم شدن يا از بين رفتن نفوذ پذيري سيال از درون بستر متخلخل سنگ در اثر به وجود آمدن رسوب ياد شده باعث مي شود كه به پروژه هاي ازدياد برداشت با ديد احتياط نظر شده و به عوارض جانبي در كنار اثرات مثبت آنها در بالا بردن ميزان نفت قابل برداشت نيز توجه شود .

لازم بود براي رفع مشكلات ناشي از رسوب آسفالتين كه سبب انسداد مخازن نفتي ، كاهش تراوايي ، هزينه هاي عملياتي و از دست دادن منابع نفي مي شود ، كارهاي تحقيقاتي و مطالعاتي انجام گيرد . در كارهاي تحقيقاتي و مطالعاتي كه تاكنون انجام شده ، اغلب سيستمهاي ناپيوسته و فاقد و محيط متخلخل مدنظر بوده كه اصولاً هدفشان پاسخ به اين سؤال مي باشد كه چه وقت و چه مقدار رسوب تحت شرايط مشخص تشكيل خواهد شد . لذا مدلهاي ترموديناميكي را به كار گرفتند كه فقط قادرند رفتار سيستم را به هنگام تعادل پيش بيني كنند و از ارائه رفتار سيستم نسبت به زمان عاجزند .

عدم توجه به سرعت سيال و بستر متخلخل سنگ مخزن ، يكي از جمله عواملي بود كه سبب مي شد تا معماي بسته شدن اطراف دهانه چاه بدون جواب بماند . در كار حاضر ملاحظه خواهيد نمود كه اين معضل صرفاً در محدوده مكانيك سيالات ، طبيعت رسوب آسفالتين و ساختار محيط متخلخل بوده و تنها كاري كه در اينجا از مدلهاي ترموديناميكي پيشنهاد شده بر مي آيد ، اين است كه مشخص مي نمايد كه در شرايط موجود رسوبي تشكيل مي شود يا خير و اگر مي شود ميزان آن چقدر است ؟

مدلهاي ترموديناميكي پيشنهاد شده از طرف شركت شل و پروفسور منصوري از دانشگاه ايلينوي آمريكا راحت به اين سؤال پاسخ مي دهند كه « تحت چه شرايط ترموديناميكي رسوب آسفالتين تشكيل مي شود ؟ » ولي قادر نيستند با توجه به مقدار و طبيعت ذرات رسوب ، پيش بيني كنند حركت نفت در سازند چگونه بوده و تأثير آن در بازيافت نهايي چه خواهد بود .

از نظر مهندسي مخزن ، مهم خطر آفريني رسوب آسفالتين از نقطه نظر تشكيل و ميزان آن نيست بلكه مهم اينست كه رسوبات ايجاد شده به شكلي ، از محيط متخلخل تخليه شده و باعث بسته شدن منافذ سنگ مخزن نگردند . چنانچه بوجود آمدن و عبور ذرات ايجاد شده در محيط متخلخل طوري باشد كه سيستم متخلخل مخزن مواجه با كاهش تراوايي نسبت به زمان نگردد ، نگراني كه از ناحيه رسوب آسفالتين متوجه مخزن مي باشد ، بدون پايه خواهد بود . لذا در كار حاضر از اين زاويه به مسئله نگريسته شده و با استفاده از يك دستگاه نيمه صنعتي آزمايشگاهي بطور تجربي در محيط متخلخل ، آن هم بطور پيوسته ، حركت نفت در سازند و تأثير آن در بازيافت نهاييي با توجه به مقدار و طبيعت ذرات رسوبي بررسي مي شود .

بنابراين در كار حاضر روند كار بدين قرار است كه پس از موفقيت در طراحي ، نصب و كارآيي سيستم در فشارهاي مختلف ، ميزان تراوايي بستر متخلخل در شدت جريانهاي مختلف بر حسب زمان طبق قانون دادرسي محاسبه مي شود .
سپس مدلي بسيار جالب كه دو تئوري « اضافه بر سطح » و « به دام افتادن مكانيكي » را همزمان به كار مي برد ، ارائه مي گردد كه در نهايت به كمك اين مدل ، سيستم توسط يك برنامه قابل انعطاف رايانه اي شبيه سازي مي گردد . در ضمن نتايج آزمايشها با پيش بيني هاي مدل مقايسه و مورد بحث واقع مي شوند .
تئوري « اضافه بر سطح » ، پديده جذب سطحي آسفالتين و تئوري « به دام افتادن مكانيكي » ، پديده هاي نشست ، كنده شدن ، گلوله برفي و پل زدن را در بستر متخلخل توجيه مي كنند .

در اين مدل از پديده هاي طبيعي و تكنيكهاي كلاسيك براي محاسبه پارامترهاي مورد نياز استفاده شده است . اين روش در حال حاضر تنها ابزار موجود در بررسي عملكرد و رفتار حركت نفت در سازند ، با توجه به مقدار و طبيعت ذرات رسوب مي باشد كه قادر است تأثير اين مقدار رسوب را در بازيافت نهايي پيش بيني كند .

محققيني چون پروفسور منصوري ، رسام دانا ، نيك آذر و غيره با ارائه مدلهاي ترموديناميكي قصد دارند ضمن شناخت پارامترهاي مؤثر در تشكيل رسوب ، ميزان آن را در مخازن نفتي و تجهيزات فرايندي پيش بيني كنند ليكن در اينجا سعي مي شود كه با تنظيم شدت جريان ، رسوبات ايجاد شده از سيستم تخليه شوند تا سبب كاهش تراوايي يا از دست دادن آن و هزينه هاي عملياتي نظير اسيد زني ، پاكسازي و غيره نشوند .

در كار حاضر ضمن پي بردن به راز بسياري از مجهولات در زمينه طبيعت رسوب آسفالتين ، محيطهاي متخلخل و مخازني كه با مشكل رسوب مواجه اند ، پس از شناخت دقيق مكانيسم تراوايي و پارامترهاي مؤثر بر آن ، راه حلهاي مناسبي براي كاهش نشست يا افزايش تراوايي مانند انتخاب سيال مناسب جهت ازريق ، تنظيم شدت جريان با تنظيم فشار چاه ، تنظيم فشار تزريقي ، تعبيه سوراخهاي مناسب در لوله هاي جداري چاه ، استخراج نفت در چند نقطه مخزن و غيره ارائه مي شود كه باعث كاهش هزينه هاي عملياتي و حفظ منابع زير زميني براي نسل آينده خواهد شد .

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت دانلود رایگان]

[مشاهده در: www.freedownload.ir]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 192]