Modeling of Asphaltene Deposition Process in Oil Pipelines

Seyed bagheri, Hadi and Mirzayi, Behruz (2015) Modeling of Asphaltene Deposition Process in Oil Pipelines. Masters thesis, university of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text (مدلسازی فرآیند ته¬نشیتی آسفالتین در خطوط انتقال نفت)
Hadi Seyed bagheri.pdf

Download (950kB)
Official URL: http://www.uma.ac.ir

Abstract

When crude oil comes from reservoirs with high temperature and pressure into the oil column, due to pressure drop, asphaltene precipitates and eventually deposites on the pipe wall. Asphaltene deposition causes serias problems in the oil industry including production rate reduction increasing of production costs, well blocking,... . In this study, first of all asphaltene deposition process was modeled in oil production pipe by using Eulerian approach. In this approach, asphaltene particle size is taken into account 1nm to 100 μm. With respect to particle size, the results showed that the mechanism of molecular diffusion is important for small particle and large sized particle deposited by eddy diffusion and turbophoresis mechanisms. The effect of crude oil velocity and surface roughness was also investigeted on the asphaltene deposition process. The results indicated that, increasement of oil velocity rises deposition velocity and surface roughness increasment lead to deposition velocity increasing for only small sized particle. Then, the flow of crude oil with asphaltene deposition phenoma was simulated by Eulerian-Lagrangian method using CFD tool. Since the flow of crude oil into the well column is turbulent, in this simulation, both k-ɛ and k-ω models were used to simulate turbulent flow. Considering to this fact that the asphaltene deposition occurs in fully developed area of flow, we simulated crude oil flow under developed condition. Due to the lack of experimental data for asphaltene, the modeling and simulation results were validated with the aerosol data. The Results adobted that both of k-ɛ and k-ω models can not predict the behevior of small particles (smaller than 50µm) but the models can predict the large particles behavior, well. This problem is due to the weakness of these models for predicting the flow near the wall.

Item Type: Thesis (Masters)
Persian Title: مدلسازی فرآیند ته¬نشیتی آسفالتین در خطوط انتقال نفت
Persian Abstract: وقتی نفت خام از مخازن با دما و فشار بالا وارد ستون انتقال نفت می¬شود، در اثر افت فشار آسفالتین رسوب‌ کرده و درنهایت در سطح داخلی لوله¬ ته¬نشین می¬شود. ازآنجاکه ته¬نشینی آسفالتین مشکلات فراوانی در صنعت نفت ازجمله کاهش نرخ تولید و افزایش هزینه¬ی تولید را به همراه دارد، نیاز است تا فرآیند ته¬نشینی آسفالتین مورد بررسی قرار گیرد. در این پایان¬نامه، فرآیند ته¬نشینی آسفالتین در ستون انتقال نفت ابتدا با استفاده از روش اولرین مدل¬سازی ریاضی شد. در این روش ذرات آسفالتین با اندازه¬ی nm1 تا µm100 در نظر گرفته‌ شدند. با توجه به ‌اندازه‌ی ذرات، محاسبات نشان داد¬ند که ذرات با اندازه¬ی کوچک با مکانیزم نفوذ مولکولی و ذرات با اندازه¬ی بزرگ با مکانیزم نفوذ درهم و توربوفورز (turbophoresis) ته¬نشین (deposition) می¬شوند. همچنین تأثیر سرعت نفت خام و زبری سطح بر فرآیند ته¬نشینی آسفالتین بررسی شد که نتایج نشان داد که افزایش سرعت سیال، باعث افزایش سرعت ته¬نشینی ذرات می¬شود و افزایش زبری سطح سرعت ته¬نشینی را در اندازه¬های کوچک ذرات آسفالتین افزایش می¬دهد. در ادامه جریان نفت خام همراه با ¬ته¬نشینی آسفالتین به روش اولرین-لاگرانژین با استفاده از ابزار دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) شبیه‌سازی شد. با توجه به اینکه جریان نفت خام در داخل ستون انتقال نفت آشفته¬ می¬باشد، در این شبیه‌سازی از دو مدل، k-ɛ و k-ω جهت شبیه¬سازی جریان آشفته استفاده گردید. با نظر به اینکه ته¬نشینی آسفالتین در ناحیه¬ی توسعه‌یافته‌ی جریان رخ می¬دهد، جریان نفت خام از ابتدا توسعه‌یافته شبیه‌سازی شد. به دلیل نبود داده¬های آزمایشگاهی برای آسفالتین، به¬منظور اعتبار سنجی، نتایج مدل¬سازی و شبیه¬سازی با داده¬های آیروسل مقایسه گردید. نتایج نشان دادند که این دو مدل قادر به پیش¬بینی رفتار ذرات با اندازه¬ی کوچک (کمتر از µm50) نیستند ولی با دقت خوبی رفتار ذرات بزرگ را پیش¬بینی می¬کنند. این مساله به ضعف دو مدل مذکور در شبیه¬سازی جریان نزدیک دیواره مربوط می¬شود.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Mirzayi, BehruzUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
-, -UNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Faculty of Engineering > Department of Chemical Engineering
Date Deposited: 25 Nov 2018 20:06
Last Modified: 25 Nov 2018 20:06
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/2240

Actions (login required)

View Item View Item