پیش بینی ویسکوزیته نفت و گاز میعانی فالت قاره در دماها و فشارهای مختلف

-28 بهمن ماه دانشگاه تهران پیش بینی ویسکوزیته نفت و گاز میعانی فالت قاره در دماها و فشارهای مختلف * 2 سکینه پورزیاد سیروس قطبی دانشجوی دکتری تهران دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی شیمی و نفت 2 استاد تهران دانشگاه صنعتی شریف دانشکده مهندسی شیمی و نفت چکیده در این مقاله از ترکیب معادله حالت PC-SAFT و تئوری اصطکاک برای پیشبینی ویسکوزیته سیال مخزن اسزتداد شد است. پارامترهای معادله PC-SAFT و تئوری اصطکاک برای اجنا و مواد خالص موجودند اما در مورد بزر هزای ندتی مقدار این پارامترها مشخص نیست. برای حل این مشکل در مرحله اول از پارامترهای بهینزه شزد بزرای معادلزه حالت PC-SAFT در حالت مخلوط استداد شد است و در مرحله بعدی پارامترهای تئزوری اصزطکاک تنمزید شزد است. برای تنمید پارامترها دو دیدگا مورد مطالعه قرار گرفت. در دیدگا اول سعی شد اسزت تزا بزا بزه دسزت ورد روابط تجربی که قادر به تخمین پارامترهای تئوری اصطکاک برای بر های ندتی باشند بر وردی از پارامترها به دسزت ورد. این رو برای یکی از پارامترها انجام شد. در دیدگا دوم از بهینه سازی عددی به منمور پیشبینی پارامترهزای تئوری اصطکاک برای بر های ندتی استداد شد است. سپس صحت و اعتبار رو های پیشزنهاد شزد بزا اسزتداد از داد های زمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. این داد هزا بزرای 2 نمونزه ندتزی در دسزترو بزود و نتزایل حاصزل از مدلسازی نمونهها با داد های زمایشگاهی مذکور مقایسزه گردیزد. مقایسزههزا نشزا داد کزه حزداکنر انحزراق مطلز ویسکوزیته محاسبه شد با مدل 99/91 درصد و حداکنر متوسط انحراق مطل 6/ درصد است. کلمات کلیدی ویسکوزیته تئوری اصطکاک معادله PC-SAFT بر های ندتی نکات برجسته پژوهش استداد از ترکیب معادله PC-SAFT و تئوری اصطکاک برای محاسبه ویسکوزیته بهنیهسازی پارامترهای تئوری اصطکاک برای بر های ندتی در محاسبه ویسکوزیته ارائه رابطهای برای محاسبه یکی از پارامترهای تئوری اصطکاک برای محاسبه ویسکوزیته

پیش بینی ویسکوزیته نفت و گاز میعانی فالت قاره در دماها و فشارهای مختلف - مقدمه VT-SRK و VT-PR 4 FV و FV برای محاسبه ویسکوزیته استداد کرد و به این نتیجه رسید انزد کزه و FT 2 SAFT استداد از PC-SAFT-FT برای نرمال لکا ها پیش بینی بهتری دارد. در کاری مشابه برگس و همکارانش ][ نین از روابط موجود برای حالت HTHP 5 )منمور از دمای با حداکنر تا 22 فارنهایت و فشار با حداکنر تا 222 پوند بر مجذور ایزن( استداد کرد و به این نتیجه رسیدند که: FT در ترکیب با معاد PR و SRK میانگین انحراق مطل حدود % و بزرای ترکیب FV با HTHP VT PR یا HTHP SRK میانگین انحراق مطل حدود % دارد در حالی که ترکیب PC-SAFT با FT میانگین انحرافی حدود % دارد )نتایل برای مواد خالص هیدروکربنی صادق است. با توجه به بررسیهای فوق در نهایت مدل FT در ترکیب با معادله PC-SAFT برای پیشبینی ویسکوزیته در این مقالزه انتخاب شد. 2- مدلسازی مساله اگرچه پیشبینی رفتار ویسکوزیته برحسب دما و فشار برای مواد خالص تا حدودی سا است اما در مورد مخلوطه یا ندتی رفتار ویسکوزیته برحسب دما و فشار پیچید بود و پیشبینی سا نیست. از جملزه کزارهزایی کزه در چنزد سزال گذشته برای مدلسازی ویسکوزیته مخلوطهای ندتی انجام شد است میتوا به موارد زیر اشار کرد: تاپیرال و همکارانش ]9[ در زمایشگا ملزی انزر ی و فنزاوری مریکزا از ترکیزب معزاد PC-SAFT و PC- FV 1 در این مقاله مدل کلی FT در ترکیب با معادله حالت PC-SAFT برای پیشبینی ویسکوزیته مخلزوط سزیا ندتزی استداد شد است. 9-- معادله حالت PC-SAFT در معادله حالت PC-SAFT فرض میشود که مولکولها زنجیر هایی متشزکل از کزر هزایی بزا قطزر و انزر ی پراکندگی یکسا هستند. این معادله از نمریه اغتشا تبعیت میکند که در تعامال مولکولی به دو بخش جاذبه و دافعه تقسید میشود. بر این اساو زمانی که معادله برحسب ضزریب تزراکد پزذیری) Z بیزا م یز شزود قسزمت گزاز اید ال( 9 = Z id قسمت مربوط به زنجیر ه یا صلب ( hc Z و قسمت اغتشا نیروهای پراکندگی ( disp Z بزرای تعزامال جاذبه در نمر گرفته میشود. (9) معادله PC-SAFT دارای سه پارامتر قابل تنمزید σ m و ε اسزت. در ای نز مقالزه از روابزط بهینزه شزد بزرای بر ه یا ندتی براساو داد ه یا تجربی مخاز ندتی ایرا برای پارامترهای معادله PC-SAFT استداد شد است ][. -- تئوری اصطکاک در تئوری اصطکاک ویسزکوزیته کزل η از جمز دو جملزه ویسزکوزیته گزاز رقیز η o η f باقیماند () محاسبه میشود: و جملزه اصزطکاک ویسکوزیته گاز رقی o η به صور ویسکوزیته در چگالی صدر تعریف میشود در حالی که جملزه اصزطکاک 1 Free volume 2 Friction theory Volume-translated- Soave-Redlich-Kwong 4 Volume-translated-Peng-Robinson 5 High temperature- high pressure

-28 بهمن ماه دانشگاه تهران باقیماند f η مربوط به ارتباط بین جمال فشار جذب فشار دف و قانو اصزطکاک مونتزوو-کلمزب اسزت. جملزه اصطکاک باقیماند () در رابطه با را میتوا به صور مدل درجه دوم معادله بیا کرد: κ a κ r و κ rr ضرایب اصطکاک وابسته به دمزا هسزتند r p و p a بزه ترتیزب فشزارهای دفز و جزذب واندروالس هستند. این فشارهای جذب و دف با کمک معاد حالت به دست می یند. -- ترکیب تئوری اصطکاک و معادله حالت PC-SAFT براساو مداهید ک یل ترکیب شد است که نسبت به ترمه یا این مدل توسط گونس-سیسنرو و همکارا تئوری اصطکاک یک مدل ویسکوزیته ک یل درجه دوم به دست مد و با معادلزه PC-SAFT (4) دافعه و جاذبه درجه دوم بود و وابسته به دو پارامتر و η r اسزت. شزکل کلزی ]4[ به صور رابطه )4 پیشنهاد شد است. [ ( ) ( ) ] [ ( ) ( ) ] در رابطه )4 ضرایب K وابسته به دما η r و بحرانی است. برای محاسبه ضرایب K و مقادیر عددی ثوابت موجود بزرای هزر مزاد هسزتند. همچنزین p c و بیزانگر فشزار η r برای مواد خزالص از روابزط و داد هزای ارائزه شزد توسزط گزونس- سیسنرو و همکارانش ]4[ استداد شد است. همچنین برای محاسبه خواص بحرانی و ضریب بی مرکزنی بزر سنگین ندتی که فقط جرم مولکولی و وز مخصوص 9--- تنمید پارامترهای مدل PC-SAFT در ترکیب با معادله FT ها مشخص است از روابط لی-کسلر] [ هزای استداد گردید است. برای بهینهسازی و η r از داد های ویسکوزیته 2 سیال ندتی واقعی مربوط به مخاز ندتی ایرا در دماها و فشارهای مختلف استداد شد. برای این کار تاب هدق در نمر گرفته شد تاب مربعا خطاهای مطل است و 6 بهینهسازی با استداد از الگوریتد نلدر- مید انجام شد است. - نتایج و در این قسمت ابتدا مقادیر عددی پارامترهای بهینه شد برای نمونههای مختلف محاسبه شد است. همانطور که پیش از این ذکرشد برای 2 نمونه پارامترها بهینه شد اند. پس از اینکه پارامترها به صور عددی بهینه شدند سعی شد تا رابطهای برای پیشبینی این پارامترها در حالت کلی برای بر مقادیر این پارامترها را به خواص مشخص بر های ندتی ارائه شود. بدیهی است که اگر بتوا های ندتی )جرم مولکولی وز مخصوص یا دمای جو ارتباط داد میتوا ادعا کرد که برای هر مخلوط ندتی دلخوا شامل بر سنگین ندتی میتوا بر وردی اولیه برای پارامترهای η r داشت. در این راستا رابطهای برای چو مقادیر پارامترهای میسر نشد. رو η r برحسب جرم مولکولی و دمای جو بر ندتی به دست مد. با این حال به دست مد برای 2 نمونه بسیار متداو است امکا ایجاد رابطه واحد برای کل نمونهها جدول 9 متوسط انحراق مطل ویسکوزیته در صور استداد از مقادیر بهینه شد عددی و η r در مقایسه با داد های تجربی را نشا میدهد. همچنین مقادیر ویسکوزیته به دست مد برای نمونههای موجود با استداد از دیگر های محاسبه ویسکوزیته با مقادیر تجربی و مقادیر به دست مد از مدل )ترکیب جدول مقایسه شد است. FT و PC-SAFT نین در این 6 Nelder mead method

پیش بینی ویسکوزیته نفت و گاز میعانی فالت قاره در دماها و فشارهای مختلف جدول. میانگین انحراف ویسکوزیته محاسبه شده با روشهای مختلف از مقدار تجربی برای نمونههای بررسی شده MxD(%) AAD(%) نمونه FT CS1 PRVIS LABO LBC FT 99 /91 2/ / 22 9/ 9/ 24 4 / 19 9 4 / 9/ 2 1/ 21 91/ 19 9/ 91 9 / 4 99 /91 / 49 2/ 94 4/ 61 4/ 1 4 / 9 99 /9 92/ 4/ 2 9/ 49 / 96 / 2 4 9 /2 9/ 9 96/ 6 / 62 4/ 2 6 / 9 /6 / 2 42/ 49 2/ 4 92/ 21 4 / 2 6 9 /9 92/ 1 91/ 2 2/ 9/ 2 / 16 9 1 / 9/ 9 / 1 4/ 96 91/ 69 / 2 1 / 99/ 42 91/ 4 2/ 6 91/ 1 / 1 4 /2 92/ 26 46/ 46 / 6 2/ 2 9/ 21 92 /22 6/ 29 2/ 1 91/ 62 94/ 64 / 14 99 92/9 94/ 1/ 94/ 94 9/ 14 4/ 26 9 2/ 92/ 9 91/ 9/ 4 9/ 61 / 6 9 9/1 91/ 11 / 6 1/ 96 2/ / 22 94 94/2 9/ 91/ 9 / 92/ 4/ 9 92/1 4/ 96 9/ 49 6/ 99/ / 9 96 9/6 9/ 2 4/ 9 9/ 9 9/ 62 / 9 99 9/12 1/ 4/ 11 / 2 9/ 1 / 4 92 2/2 2/ 6 92/ 1 96/ 9 94/ 94 / 62 91 2/2 9/ 9 9/ 99/ 94 9/ 2 / 99 2 در نهایت برای به دست ورد رابطه بین خواص بر های ندتی 2 نمونه بررسی شد از جعبه ابنار براز منحنی T b (T b 2/9 استداد شد. با بررسی امکا های مختلف در نهایت رابطهای درجه دوم برحسب دمای جو 9 نرمافنار MATLAB است و M w )جرم مولکولی بر های ندتی برای محاسبه به دست مد که به صور رابطه ) میباشد. 9 21 92 4 912 2 2 9 4 299 2 16 9 2 2999 2 9 2 226 () 7 Curve fitting tool

-28 بهمن ماه دانشگاه تهران M w در رابطه فوق T b بر مول است. دمای جو نرمال مربوط به بر ندتی برحسب رانکلین و برابر جرم مولکولی بر ندتی برحسب گرم زمانی که مقدار از رابطه مشخص شد محاسبه میشود اگرچه مقدار میانگین انحراق مطل مقداری افنایش خواهد داشت اما باز هد در مقایسه با رو های دیگر عملکرد خوبی در تعیین ویسکوزیته دارد. مراجع ] 1[ D. Tapriyal, R. Enick, M. McHugh, I. Gamwo, and B. Morreale, "High Temperature, high pressure equation of state density correlations and viscosity correlations," National Energy Technology Laboratory (NETL), Pittsburgh, PA, and Morgantown, WV (United States). 2112 ] 2[ W. A. Burgess, D. Tapriyal, B. D. Morreale, Y. Soong, H. O. Baled, R. M. Enick, et al., "Volumetranslated cubic EoS and PC-SAFT density models and a free volume-based viscosity model for hydrocarbons at extreme temperature and pressure conditions," Fluid Phase Equilibria, vol. 5, pp. 44 -,. 211 ] [ H. P., "A good model for predicting the PVT behavior of reservoir fluids,", M.Sc. Thesis, Sharif University of Technology,2. 112 ] 4[ S. E. Quiñones Cisneros, C. K. Zéberg Mikkelsen, J. Fernández, and J. García, "General friction theory viscosity model for the PC SAFT equation of state," AIChE journal, vol. 52, pp. 1611-1611,. 2116 ] 5[ M. G. Kesler and B. I. Lee, "Improve prediction of enthalpy of fractions," Hydrocarbon processing, vol. 55, pp. 15-15,. 176