دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی
“M.Sc” سمینار برای دریافت درجه کارشناسی ارشد
مهندسی شیمی-فرآیند
عنوان:
بررسی ضریب نفوذ گازها در نفت خام

چکیده
نفوذ ملکولی یکی از عوامل مؤثر در تزریق امتزاجی گاز به مخازن نفتی جهت ازدیاد برداشت می باشد.
اختلاف گرادیان غلظت بین گاز و نفت درون مخزن باعث انتقال جرم بین دو فاز شده که در نهایت منجر به
حلالیت گاز در نفت می شود که این فرآیند با کاهش ویسکوزیته نفت و تثبیت فشار مخزن باعث بهتر جاروب
کردن نفت بخصوص نفت چسبیده به جداره های محیط متخلخل سنگ می گردد.
در این فرآیند پارامتر نفوذ ملکولی به عنوان پارامتر کنترل کننده ازدیاد برداشت دارای اهمیت بوده و
همچنین پیش بینی دقیق مقدار ضریب نفوذ گازها در هیدروکربن های مایع،یکی از پارامتر های اساسی برای
شبیه سازی مخازن می باشد.در این تحقیق چند مدل محاسبه ضریب نفوذ سیستم های دو جزئی گاز در نفت یا
می باشند. Riazi, Zhang, مایعات هیدروکربوری معرفی شده است که از جمله آنها روش
می باشد. این روش PVT از متداول ترین روش های آزمایشگاهی محاسبه ضریب نفوذ استفاده از سل
شامل مانیتور کردن فصل مشترک و بررسی تغییرات فشار سل با زمان است ، سپس با استفاده از مدل سازی
ریاضی داده ها ضریب نفوذ محاسبه می شود.همچنین در پایان ارتباط ضریب نفوذ یا پارامترهای فیزیکی از قبیل
دما،فشار،ویسکوزیته،و …. بررسی شده که با توجه به تحقیقات انجام شده ضریب نفوذ با دما و اختلاف غلظت
جسم نفوذکننده نسبت مستقیم و با ویسکوزیته نسبت عکس دارد.

مقدمه
در پروژه های بازیافت نفت ،گاز به دلایل مختلف از جمله تثبیت فشار مخزن و ازدیاد برداشت به درون
مخزن تزدیق و مقدار گازی که از بالا به نفت تزریق می شود در نفت حل می شود، باعث کاهش ویسکوزیته،
کشش سطحی و دانسیته شده که تحقیقات نشان می دهد سرعت حل شدن گاز در هیدروکربن های مایع (نفت
خام) به ضریب نفوذ بستگی دارد.در مخازن نفت تخمین سرعت انتقال جرم برای تعیین میزان گاز نفوذ کرده در
نفت در تزریق گاز لازم می باشد. پس یکی از مهمترین خواص در محاسبات سرعت انتقال جرم ،ضریب نفوذ می
باشد . تولید از مخازن نفتی با روش تخلیه طبیعی تنها به برداشت کسر کوچکی از کل نفت (حدود 10 تا 15
درصد) در جای اولیه منجر می شود. این مقدار بستگی به عوامل متعددی از جمله چگونگی مکانیسم
رانش،خواص سنگ و سیال مخزن و …. دارد.
از این رو مقوله مهمی به نام ازدیاد برداشت از مخازن نفتی مطرح شده است که اگر چه با هدف تثبیت
فشار، کاهش ویسکوزیته برداشت از مخزن را تا حد معینی بالا می برد ؛ اما با این وجود هنوز قسمت اعظم نفت
در زیرزمین باقی می ماند. به طور کلی بر اساس زمان برداشت از مخازن، بازیابی به سه دسته برداشت نوع اول
،دوم و سوم دسته بندی می شوند.
در برداشت نوع اول نیروی محرکه اختلاف فشار مخزن و فشار انتهای چاه تولید می باشد. در این روش
تنها 10 تا 20 % از کل نفت قابل بازیابی است در برداشت نوع دوم ،مخازن گازی تحت تأثیر تزریق گاز یا رانش
طبیعی آب برای تخلیه قرار می گیرند . در بازیابی نوع سوم ،روش های حرارتی تزریق گاز و مواد شیمیایی انجام
می گیرد که می تواند بازیابی هیدروکربنها را به طور اساسی افزایش دهد.تزریق گاز در ازدیاد برداشت یکی از
مؤثرترین و اقتصادی ترین روش ها است.
در سال های اخیر مسأله ی میزان انتقال جرم ،بخصوص در مخازن شکاف دار به هنگامیکه یک گاز به
مخزن نفت جهت بازیافت تزریق می گردد مورد توجه و اهمیت فراوان قرار گرفته است . بر اثر استخراج از این
مخازن حالت تعادلی که در میلیون ها سال در این مخازن شکل گرفته به هم خورده و مواد از جایی با غلظت
زیاد به محلی باغلظت کم وارد می شوند. میزان سرعتی که مواد تحت آن حرکت می کنند در هر نقطه و در هر
جهتی به گرادیان غلظت در آن نقطه و جهت بستگی دارد. در مخازن نفتی بدست آوردن نرخ انتقال جرم به
وسیله ی نفوذ مولکولی در محاسبه ی مقدار گاز نفوذی به داخل نفت در پروژه های تزریق گاز ضروری می
باشد.
با توجه به موارد فوق و موارد دیگری از کاربرد ضریب نفوذ ملکولی در مخازن نفتی به اهمیت تعیین
دقیق ضریب نفوذ ملکولی پی می بریم ؛اما با توجه به این اهمیت هنوز هم رابطه ای که بتواند مقدار قابل قبولی
برای محاسبه ضریب نفوذ ملکولی به ما بدهد وجود ندارد .در ادامه ی این بخش تاریخچه ای از تلاش های انجام
شده در این زمینه در سال های گذشته را بیان می کنیم.

اولین اندازه گیری ضریب نفوذ ملکولی در سیستمهای هیدروکربنی توسط
, ودر سال 1971 Woessner, در سال 1956 انجام شد . در سال 1969 Reamer آن توسط
در سال 1995 Riazi در سال 1988 و Renner ، در سال 1976 Sigmund تحقیقاتی را انجام دادند Mckay
تکنیک هایی برای محاسبه ی ضریب نفوذ مولکولی برای سیستم های هیدروکربنی در فشارهای بالا گزارش
دادند که بیشتر این کارها به دلیل محدودیت های دستگاهی، در محدوده فشارهای پایین تر از فشار مخزنی
انجام شده است.
علاوه بر اینها برای محاسبه ی ضریب نفوذ از داده های آزمایشگاهی تقریب های زیاد و مختلفی برای
مدل کردن داده ها در نظر گرفته می شد، که این دلیل اصلی برای اختلاف در ضریب نفوذ ملکولی اندازه گیری
شده در شرایط یکسان برای یک سیستم یکسان توسط افراد مختلف می باشد. برای مثال ؛سیگموند
30 را برای ضریب ×10 -9 m/sec 311 مقدار 2 k 37/7 و درجه حرارت bar در سال 1976 در فشار Sigmund
7 را ×10-9 m / sec در همین شرایط و سیستم مقدار 2 (Graue) نفوذ متان –پروپان گزارش داد . در حالیکه
گزارش داده بود که این اختلاف برای سیستم های مایع در فشار بالا بیشتر هم خواهد شد.
به طور کلی روش های مختلفی برای اندازه گیری ضریب نفوذدر سیستم های هیدروکربوری مورد
استفاده گرفته است که در فصل 3 ، چند روش به تفصیل آورده شده است.
در این جا لازم است به نکته اشاره کرد که اغلب ضرائب نفوذ بدست آمده توسط محققین به روش های
می باشند و چون نفت مخلوط تعداد زیادی از هیدروکربورها (Binary) گفته شده برای سیستم های دو جزئی
می باشد. مقادیر دو جزئی بایستی به مقادیر چند جزئی تبدیل گردند که در این زمینه نیز هنوز رابطه صحیحی
(Porous وجود ندارد اغلب ضرائب بدست آمده توسط محققین در توده سیال می باشد. وجود محیط متخلخل
ضریب نفوذ را کاهش می دهد که مقدار کاهش تابع درجه تخلخل و ساختمان داخلی محیط متخلخل media)
می باشد و در پایان ذکر این نکته لازم است که محاسبه ضریب نفوذ در مخلوط های چند جزئی و همچنین
تأثیر مخزن بر روی ضریب نفوذ هنوز در مرحله شناسایی می باشد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.