استفاده از باکتری های امولسیون کننده نفت سنگین در جلوگیری از رسوب گذاری در مسیر خط لوله word

 فهرست مطالب

عنوان	صفحه
فصل اول : مقدمه(مروری بر منابع)	1
1-1- نفت خام سنگین و روشهای انتقال	2
1-1-1-مشخصات نفت سنگین	9
1-1-2-روش های انتقال نفت سنگین	13
1-1-3-روش انتقال امولسیون نفت سنگین	19
1-2- سویه های میکروبی امولسیون کننده	29
1-3- امولسیون کنندههای زیستی و انتقال نفت سنگین	38
1-3-1- کاهش ویسکوزیته	40
1-3-2- تولید سوختهای سبک	42
1-3-3- مهار رسوب-گذاری	43
فصل دوم : فاز آزمایشگاهی	48
2-1- مواد، سویه ها و تجهیزات	49
2-1-1- سویه های میکروبی بکار گرفته شده	49
2-1-2- نفتهای سنگین استفاده شده	49
2-1-3- محیط کشت	49
2-1-4- مواد استفاده شده برای تهیه امولسیون نفت در آب	50
2-2- روشها	51
2-2-1- روش تهیه ترکیبات	51
2-2-1-1-تهیه سویه ها و محیط کشت مناسب	51
2-2-1-2- تهیه ماده امولسیون کننده از سویه های میکروبی	52
2-2-1-3- تهیه امولسیون پایدار نفت در آب	54
2-2-2- روش طراحی آزمایشها	55
2-2-3- روش اجرای آزمایشها	58
2-2-3-1- اندازه گیری میزان ویسکوزیته	58
2-2-3-2- اندازه گیری پایداری امولسیون	60
2-3- نتایج و آنالیز	61
2-3-1-نتایج	61
2-3-1-1- تهیه امولسیون کننده زیستی	61
2-3-1-2- تهیه امولسیون	61
2-3-1-3- پایداری امولسیون	63
2-3-1-4- تغییرات ویسکوزیته امولسیون با تغییرات دما و آب	65
2-3-1-5- تغییرات ویسکوزیته امولسیون ناشی از امولسیون کننده شیمیایی و یا زیستی	68
2-3-2-آنالیز نتایج	71
2-3-2-1- آنالیز نتایج آزمایشهای تشکیل امولسیون	71
2-3-2-2- آنالیز نتایج آزمایشهای پایداری امولسیون	76
فصل سوم : فاز نیمه صنعتی (پایلوت)	81
3-1- مواد، ترکیبات و تجهیزات	82
3-1-1- سویه، نفت، محیط کشت و استخراج امولسیون کننده زیستی	82
3-1-2- ساخت خط لوله چرخشی در مقیاس نیمه صنعتی	84
3-1-3- امولسیون نفت در آب	84
3-2- روشها	86
3-2-1- ساخت سیستم انتقال در مقیاس نیمه صنعتی	86
3-2-1-1- استخراج اندازه های مقیاس صنعتی برای شبیه سازی پایلوت	86
3-2-1-2- برآورد میزان افت فشار در پایلوت طراحی شده برای انتخاب پمپ	89
3-2-1-3- ساخت و استقرار پایلوت	96
3-2-2- راه اندازی پایلوت و اجرای آزمون ها	99
3-3- نتایج و آنالیز	105
3-3-1- اندازه گیری ویسکوزیته امولسیون در خط لوله	108
3-3-2- اندازه گیری پایداری امولسیون تهیه شده ضمن حرکت سیال داخل خط لوله	107
3-3-3- مقایسه میزان رسوب گذاری دو سیال نفت سنگین و امولسیون درخط لوله	109
نتیجه گیری و پیشنهادها	113
پیوست الف	119
پیوست ب	122
پیوست ج	134
منابع و ماخذ	142
چکیده انگلیسی	147

  فهرست شکلها

عنوان	صفحه
شکل1-1: آماری از توزیع ذخایر نفتی و انواع ترکیبات در آنها	5
شکل1-2: دیاگرام کلی سیستم انتقال امولسیونی نفت خام	20
شکل2-1: نمودار جریانی تهیه و استخراج ماده امولسیون کننده	53
شکل2-2 : نمودار جریانی فرآیند تشکیل امولسیون نفت در آب	54
شکل2-3: تصاویر میکروسکوپی مربوط به امولسیون O/W (A) و نفت خام (B)	62
شکل2-4 : تصویر لامهای تهیه شده از امولسیون O/W و نفت خام	62
شکل2-5 : نمودار تغییرات ویسکوزیته نفتهای سنگین بکار گرفته شده با زمان در دمای محیط	65
شکل2-6 : نمودار تغیییرات ویسکوزیته امولسیون بر حسب تغییرات دما و درصد آب مصرفی برای 76/1 درصد ماده امولسیون کننده تهیه شده از سویه ACO4و نفتcP 10000	66
شکل2-7 : نمودار تغییرات ویسکوزیته امولسیون ها بر حسب درصد آبهای مصرفی برای سویه ACO4 و نفت cP10000	67
شکل2-8 : نمودار پایداری ویسکوزیته برای امولسیون های تولید شده توسط، امولسیون کننده شمیایی تنها، امولسیون کننده زیستی تنها و امولسیون کننده ترکیبی از 20% شیمیایی و80% زیستی برای نفت cP 10000 وسویه ACO4	70
شکل2-9 : نمودار S/N برای چهار سویه و نمونه نفت سروش	72
شکل 2-10: نمودار S/N برای چهار سویه و نمونه نفت نوروز	72
شکل2-11: نمودار ویسکوزیته امولسیون های تشکیل شده مطابق جداول 2-12 و 2-13	75
شکل2-12 : نمودار جمع بندی نتایج پایداری آورده شده در جدول 2-14 برای نفت سروش	78
شکل2-13: نمودار جمع بندی نتایج پایداری آورده شده در جدول 2-14برای نفت نوروز	78
شکل2-14 : نمودار درصد کاهش ویسکوزیته امولسیون بر حسب زمان برای امولسیون کننده تولید شده از سویه ACO4	79
شکل3-1 : شمایی از خط لوله پایلوت ساخته شده	89
شکل3-2 : مش بندی دوبعدی خط لوله در نرم افزار Gambit	93
شکل3-3 : افت فشار در مرکز لوله در مسیر خط لوله با طول نهایی برای نفت سنگین	94
شکل3-4 : افت فشار در مرکز لوله در مسیر خط لوله با طول نهایی برای امولسیون	94
شکل3-5 : افت فشار های حاصل از عبور نفت سنگین و امولسیون در مرکز خط لوله پایلوت	95
شکل3-6 : تصویری از پایلوت خط لوله ساخته شده	97
شکل3-7 : تصویری از شیرهای نمونه گیری نصب شده در پایلوت	98
شکل3-8 : تصویری از مراحل 1و2 تولید امولسیون به طور جدا از پایلوت	102
شکل3-9: اعمال شوک سرما به امولسیون در مخزن دوجداره تعبیه شده در پایلوت و انجام مرحله 3	103
شکل3-10 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیون با زمان در مدت زمان چرخش در مسیر خط لوله پایلوت	108
شکل3-11 : سطح داخلی لوله جدا شده بعد از اتمام دوره چرخش نفت سنگین	110
شکل3-12 : سطح داخلی لوله جدا شده بعد از اتمام دوره چرخش امولسیون	111
شکلب 1 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO4 و نفت سروش	123
شکلب 2 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه 91-B و نفتسروش	123
شکلب 3 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO1 و نفت سروش	126
شکلب 4 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه 1072 و نفت سروش	126
شکلب 5 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO4 و نفت نوروز	129
شکلب 6 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه 91-B و نفت نوروز	129
شکلب 7 : نمودارتغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO1 و نفت نوروز	132
شکلب 8 : نمودار تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه 1072 و نفت نوروز	132
شکلج 1 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول 16	134
شکلج 2 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول17	135
شکلج 3 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول18	136
شکل ج 4 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول19	137
شکلج 5 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول20	138
شکلج 6 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول21	139
شکلج 7 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول22	140
شکلج 8 : نمودارمبزان S/N برای آزمایشها مختلف انجام شده در جدول23	141

 فهرست جداول

عنوان	صفحه
جدول1-1: آمارهای داده شده در مورد میزان ذخایر نفتی کشورها	3
جدول1-2: برخی از نمونه های نفت سنگین ایران	7
جدول1-3 : مشخصات و ظرفیت خطوط لوله انتقال نفت	8
جدول1-4 : نمونه های امولسیونی نفت در آب تشکیل شده توسط مواد امولسیون کننده شیمیایی	24
جدول1-5 : نمونه هایی از فعال کننده های زیستی	30
جدول1-6 : تر کیبات و مشخصات برخی از امولسیون کننده های زیستی	35
جدول1-7: خواص فیزیکی- شیمیایی دو نمونه نفت پارافینی استفاده شده درتحقیق	41
جدول1-8 : نسبتهای ترکیبات برای سیستم پایلوت	42
جدول2-1: محیط کشت مایع	50
جدول2-2: لیست و میزان مواد اولیه استفاده شده در فاز آزمایشگاهی پروژه	50
جدول2-3 : جدول بکارگرفته شده در مدل تاگوچی برای فاکتور ها و سطوح آنها	56
جدول2-4 : آرایه متعامد 9L ارائه شده توسط مدل ناگوچی	57
جدول2-5 : آرایه متعامد 9L به همراه مقادیر فاکتورها در سطوح آنها	57
جدول2-6 : مقادیر ترکیبات استفاده برای تشکیل امولسیون در هر آزمایش طرح شده	59
جدول2-7 : تغییرات ویسکوزیته نفتهای سنگین بکار گرفته شده با زمان در دمای محیط	64
جدول2-8 : تغیییرات ویسکوزیته امولسیون بر حسب تغییرات دما و درصد آب مصرفی برای 76/1 درصد ماده امولسیون کننده تهیه شده از سویه ACO4 و نفتcP 10000	66
جدول2-9 : تغییرات ویسکوزیته امولسیون بر حسب درصد آبهای مصرفی برای سویه ACO4 و نفت cP 10000	67
جدول2-10: تغییر ویسکوزیته با زمان برای امولسیون های تولید شده توسط ، امولسیون کننده شمیایی تنها، امولسیون کننده زیستی تنها و امولسیون کننده ترکیبی از 20 % شیمیایی و 80 % زیستی برای نفت cP 10000 و سویه ACO4	69
جدول2-11 : فرمول و شرایط استفاده S/N های مختلف در مدل تاگوچی	71
جدول2-12: شرایط بهینه و میزان ویسکوزیته در این شرایط برای تمام سویه ها و نفت نووز	74
جدول2-13: شرایط بهینه و میزان ویسکوزیته در این شرایط برای تمام سویه ها و نفت سروش	74
جدول2-14: بهینه ترین آزمایشها پایداری بعد از جمع بتدی آنالیز جداول ب 1-8 و شکلهای ب 1-8	77
جدول3-1: محیط کشت مایع در مقیاس نیمه صنعتی	83
جدول3-2: لیست و مشخصات تجهیزات بکار گرفته شده در ساخت سیستم پایلوت	84
جدول3-3: لیست و مقدار مواد مصرفی برای تولید امولسیون در مقیاس پایلوت	85
جدول3-4 : مشخصات خط لوله انتقال نفت کوره ری/ منتظر قائم	87
جدول3-5 : مشخصات نفت سنگین خروجی از پالایشگاه تهران	87
جدول3-6 : میزان ویسکوزیته امولسیون تهیه شده در بهینه ترین شرایط در مقیاس پایلوت	106
جدول3-7 : ویسکوزیته امولسیون در مدت چرخش در خط لوله پایلوت و در دمای oC 25	108
جدولالف 1: نتایج مدل تاگوچی برای سویه ACO4 و نفت سروش	119
جدولالف 2 : نتایج مدل تاگوچی برای سویه 91-B و نفت سروش	119
جدولالف 3 : نتایج مدل تاگوچی برای سویه ACO1 و نفت سروش	119
جدولالف 4 : نتایج مدل تاگوچی برای سویه 1072 و نفت سروش	120
جدولالف 5 : نتایج مدل تاگوچی برای سویه ACO4 و نفت نوروز	120
جدولالف 6 : نتایج مدل تاگوچی برای سویه 91-B و نفت نوروز	120
جدولالف 7 : نتایج مدل تاگوچی برای سویه ACO1 و نفت نوروز	121
جدولالف 8 : نتایج مدل تاگوچی برای سویه 1072 و نفت نوروز	121
جدول ب 1 : تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO4 و نفت سروش	122
جدولب 2 : تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه 91-B و نفت سروش	124
جدولب 3 : تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO1 و نفت سروش	125
جدولب 4 : تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه 1072 و نفت سروش	127
جدولب 5 : تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO4 و نفت نوروز	128
جدولب 6 : تغییر ویسکوزیته امولسیون در زمانهای مختلف برای سویه 91-B و نفت نوروز	130
جدولب 7 : تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه ACO1 و نفت نوروز	131
جدولب 8 : تغییر ویسکوزیته امولسیونها در زمانهای مختلف برای سویه 1072 و نفت نوروز	133
جدولج 1 : آنالیز S/N و ANOVA نتایج جدول 16 توسط مدل تاگوچی	134
جدولج 2 : آنالیز S/Nو ANOVAنتایج جدول 17توسط مدل تاگوچی	135
جدولج 3 : آنالیز S/N و ANOVA نتایج جدول 18 توسط مدل تاگوچی	136
جدولج 4 : آنالیز S/N و ANOVA نتایج جدول 19 توسط مدل تاگوچی	137
جدولج 5 : آنالیز S/Nو ANOVAنتایج جدول 20 توسط مدل تاگوچی	138
جدولج 6 : آنالیز S/N و ANOVA نتایج جدول21 توسط مدل تاگوچی	139
جدولج 7 : آنالیز S/Nو ANOVAنتایج جدول 22توسط مدل تاگوچی	140
جدولج 8 : آنالیز S/N و ANOVA نتایج جدول 23 توسط مدل تاگوچی	141

 فهرست علایم واختصارات

اختصار American Petroleum Institute	API
گرانروی ویژه	Sp.Gr.
غلظت	C
غلظت بحرانی	C*
واحد ویسکوزیته سینماتیکی	cSt
درجه سانتیگراد	oC
درصد وزنی	wt%
واحد ویسکوزیته	cP
بخش بر میلیون	PPm
معیار آب دوستی و روغن دوستی مواد	HLB
طول (کیلومتر)	km
اختصار Deoxyribonucleic acid	DNA
critical micelle concentration	CMC
حجم (میلی لیتر)	cc
سرعت (دور بر دقیقه)	rpm
وزن (گرم)	g
واحد سنجش طول موج (نانو متر)	nm
حجم (میکرولیتر)	m
نسبت حجم به حجم	v/v
دانستیه (گرم بر سانتیمتر مکعب)	g/cm3
زمان (ساعت)	h
غلظت (گرم بر لیتر)	g/lit
فشار (پی اس آی)	psi
نسبت نفت/ آب	O/W
بسته امولسیون کننده (80% بیو و 20% شیمایی)	E.P
نسبت آماری	S/N
استنلس استیل	s.s
طول (انیچ)	in
طول (میلیمتر)	mm
دبی (گالن بر روز)	BPD
واحد ویسکوزیته سینماتیکی	Socs
توان (اسب بخار)	hp

فصل اول:

 مقدمه

(مروری بر منابع)

 1-1- نفت خام سنگین و روشهای انتقال

روند رو به رشد تقاضا برای انرژی در سراسر دنیا به ویژه کشور های صنعتی و در حال توسعه لزوم و نقش تولید و انتقال نفت خام سنگین را برای تامین نیازهای انرژی، دو چندان و بسیار برجسته کرده است. طبق پیش بینی آژانس بین المللی انرژی تقاضای دنیا برای انرژی اولیه در سال 2011 ، 28% و تا سال 2030 بمیزان 60% افزایش خواهد یافت و به عبارتی نرخ رشد متوسط تقاضای انرژی 1/7% در هر سال خواهد بود .سهم و نقش منابع هیدرو کربنی در تامین و پوشش دادن به این تقاضای فزاینده انرژی بسیار بزرگ و مقدم بر سایر منابع انرژی می باشد و نقش نفت خام سنگین بسیار برجسته و تعیین کننده تر خواهد بود]1و2[.

در جهان امروز بیش از 60% از انرژی مصرفی بشر فرآورده های نفتی است که این میزان در کشور ما بیش از 80% می باشد. از مجموع فرآورده های مصرفی نفت حدود 70% بنزین و گاز یا به اصطلاح برشهای سبک است ، و الباقی به همان صورت سنگین (برشهای سنگین) استفاده می شوند]2و3[.

طبق آمارها و تخمین های ارائه شده ، میزان نفت در ذخایر نفتی جهان حدود 6200 میلیارد بشکه برآورد شده است که میزان 1300 میلیارد بشکه ازآن نفت خام با APIبیشتر از ⁰20 است که اصطلاحا نفت سبک نامیده می شوند. و الباقی در حدود 4900 میلیارد بشکه، نفت سنگین با APIکمتر از ⁰20 است که اصطلاحا نفت سنگین نامیده می شوند. اما در حال حاضر درصد بسیار کمی(1 تا 2 درصد) ازمنابع نفت خام سنگین جهان بهره برداری می شود. در نتیجه پژوهش در زمینه های استخراج ، فراوری و انتقال نفت سنگین میتواند ضمن ایجاد ارزش افزوده بالا باعث بالا رفتن میزان ذخایر قابل دسترسی و استفاده نفتی و سوختهای فسیلی شود. (جدول 1-1) ]3-4[.

با توجه به حجم بالای ذخایر نفت سنگین در چند سال گذشته عملیات استخراج این گونه نفتها با استفاده از روشهای معمول در اکثر کشورهای پیشرفته شروع شده است و با سرعت بالایی در حال توسعه است. این موضوع باعث شده دیدگاهها و تفکرات ذیل در خصوص استفاده و فراوری هر چه سریعتر نفت سنگین بیان شود]2و3[.

1. توانایی استخراج نفت خام سنگین با هدف بهره گیری از منابع نفتی به عنوان انرژی های نهفته موجود.
2. امکان انتقال نفت خام سنگین به مراکز و کارخانجات مصرف کننده و پالایشگاه های نفت.
3. ایجاد عاملی که بتواند قیمت جهانی نفت را بر اساس افزایش تعداد کشورهای استخراج کننده نفت، ثابت نگه دارد.
4. کاهش جنبه استراتژیکی محصولات نفتی
5. به تاخیر انداختن نیاز به سرمایه گذاری کلان برای استخراج و استفاده از منابع سوختی دیگر مانند زغال سنگ وسایر سوختهای سنتزی]3[

دریافت فایل

---

جهت کپی مطلب از ctrl+A استفاده نمایید نماید