بررسی اثرات فرکانس و هپتان نرمال بر رفتار رئولوژی نفت خام– مطالعه موردی مخزن منصوری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد شیراز، شیراز، ایران

چکیده

آسفالتین نه تنها ویسکوزیته نفت خام را افزایش می‌دهد بلکه می‌تواند تجهیزات استخراج، انتقال و جداسازی آن را نیز مسدود ‌کند. بنابراین در پژوهش حاضر، اثر فرکانس زاویه‌ای و افزودن هپتان نرمال بر رفتار رئولوژی دو نمونه‌ نفتی 23 و 71 میدان منصوری بررسی شد. تغییرات ویسکوزیته به‌عنوان معیاری از میزان جداسازی آسفالتین، و فاکتور اتلاف برای تشخیص رفتار ویسکوز یا الاستیک (مایع یا ژله‌ای مانند) نفت استفاده شده است. آزمایشات ویسکوزیته و فرکانس زاویه‌ای در غلظت‌های مختلف هپتان نرمال انجام گرفت. آزمایشات ویسکوزیته اثبات کرد که با افزودن هپتان نرمال به هر دو نمونه، مقدار زیادی از آسفالتین آنها از نفت جدا می‌شود. علاوه‌بر این، با افزایش غلطت هپتان نرمال، ویسکوزیته هر دو نمونه به‌صورت پیوسته کاهش می‌یابد. در ادامه آزمایش فرکانس زاویه‌ای، برای اندازه‌گیری مقادیر عددی فاکتور اتلاف برای نمونه‌های نفتی در حضور غلظت‌های مختلف هپتان نرمال استفاده شده است. با استفاده از فاکتور اتلاف به راحتی می‌توان رفتار مایع- مانند یا ژله‌ای- مانند نفت را تشخیص داد. در نهایت با در نظرگیری همزمان کاهش ویسکوزیته و رفتار مایع- مانند نفت، محدوده‌ی بهینه‌ فرکانس زاویه‌ای و غلطت هپتان نرمال برای نمونه‌های نفتی تعیین شد. نتایج نشان داد که افزودن 75% حجمی هپتان نرمال به نمونه نفت 23 در فرکانس بالاتر از rad.s-1 6/33، منجر به رفتار مایع- مانند آن شده و ویسکوزیته آن‌ را بیش از 97% کاهش می‌دهد. همچنین، بهترین نتایج برای نمونه نفت 71 با افزودن 75% حجمی هپتان نرمال در فرکانس بیشتر از rad.s-1 4/23 به‌دست آمد. در این شرایط، تقریباً 96% کاهش در ویسکوزیته‌ نفت مشاهده شد و نمونه‌ نفتی رفتار مایع- مانند از خود نشان داد.
 
آسفالتین نه تنها ویسکوزیته نفت خام را افزایش می‌دهد بلکه می‌تواند تجهیزات استخراج، انتقال و جداسازی آن را نیز مسدود ‌کند. بنابراین در پژوهش حاضر، اثر فرکانس زاویه‌ای و افزودن هپتان نرمال بر رفتار رئولوژی دو نمونه‌ نفتی 23 و 71 میدان منصوری بررسی شد. تغییرات ویسکوزیته به‌عنوان معیاری از میزان جداسازی آسفالتین، و فاکتور اتلاف برای تشخیص رفتار ویسکوز یا الاستیک (مایع یا ژله‌ای مانند) نفت استفاده شده است. آزمایشات ویسکوزیته و فرکانس زاویه‌ای در غلظت‌های مختلف هپتان نرمال انجام گرفت. آزمایشات ویسکوزیته اثبات کرد که با افزودن هپتان نرمال به هر دو نمونه، مقدار زیادی از آسفالتین آنها از نفت جدا می‌شود. علاوه‌بر این، با افزایش غلطت هپتان نرمال، ویسکوزیته هر دو نمونه به‌صورت پیوسته کاهش می‌یابد. در ادامه آزمایش فرکانس زاویه‌ای، برای اندازه‌گیری مقادیر عددی فاکتور اتلاف برای نمونه‌های نفتی در حضور غلظت‌های مختلف هپتان نرمال استفاده شده است. با استفاده از فاکتور اتلاف به راحتی می‌توان رفتار مایع- مانند یا ژله‌ای- مانند نفت را تشخیص داد. در نهایت با در نظرگیری همزمان کاهش ویسکوزیته و رفتار مایع- مانند نفت، محدوده‌ی بهینه‌ فرکانس زاویه‌ای و غلطت هپتان نرمال برای نمونه‌های نفتی تعیین شد. نتایج نشان داد که افزودن 75% حجمی هپتان نرمال به نمونه نفت 23 در فرکانس بالاتر از rad.s-1 6/33، منجر به رفتار مایع- مانند آن شده و ویسکوزیته آن‌ را بیش از 97% کاهش می‌دهد. همچنین، بهترین نتایج برای نمونه نفت 71 با افزودن 75% حجمی هپتان نرمال در فرکانس بیشتر از rad.s-1 4/23 به‌دست آمد. در این شرایط، تقریباً 96% کاهش در ویسکوزیته‌ نفت مشاهده شد و نمونه‌ نفتی رفتار مایع- مانند از خود نشان داد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Effects of Frequency and n-heptane on Rheological Behavior of Crude Oil – A Case Study of Mansouri Reservoir

نویسندگان [English]

  • Mohammdjavad Fazeli
  • Behzad Vaferi
Department of Chemical Engineering, Shiraz Branch, Islamic Azad University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

Asphaltene not only increases the viscosity of crude oil, but it can block oil extraction, transportation, and separation equipment. In the present study, effects of frequency and addition of n-heptane on rheological behavior of two oil samples (i.e., 23 and 71) from Mansouri oil reservoir (Iran) are investigated. Variation of viscosity is used as a criterion for amount of asphaltene separation, and loss factor is employed for distinguish the viscos as well as elastic (liquid or gel-like) behavior of the oil samples. Both viscosity and frequency tests have been conducted at different concentrations of n-heptane. The viscosity tests revealed that addition of n-heptane to the oil samples results in separation of high amount of their asphaltene. Moreover, viscosity of the oil samples continuously decreases by increasing the concentration of n-heptane. Afterwards, the numerical values of loss factor for the oil samples having different concentrations of n-heptane are measured using the frequency test. It’s simply possible to understand liquid or gel-like behavior of oil using this factor.  Finally, by focusing on viscosity decrease as well as liquid-like behavior of oil, the optimum range for frequency and concentration of n-heptane are determined. The results revealed that by adding 75 volume percent of n-heptane to oil sample of 23 in frequency of higher than 33.6 rad.s-1, the liquid-like behavior is seen, and viscosity decreased more than 97%. Moreover, the best results for the oil sample of 71 is obtained during adding 75 volume percent of n-heptane in frequency of higher than 23.4 rad.s-1. The oil sample experiences more than 96% decrease in its viscosity, and it also shows a liquid-like behavior in this condition.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crude Oil
  • rheological analysis
  • asphaltene separation
  • frequency test
  • viscoelastic behavior
[1]. Yang X, Verruto VJ, Kilpatrick PK (2007) Dynamic asphaltene− resin exchange at the oil/water interface: Time-dependent W/O emulsion stability for asphaltene/resin model oils, Energy and Fuels 21: 1343-1349.##
[2]. Soleymanzadeh A. Yousefi M, Kord S, Mohammadzadeh O (2019) A review on methods of determining onset of asphaltene precipitation, Journal of Petroleum Exploration and Production Technology 9: 1375-1396. ##
[3]. Junior LCR, Ferreira MS, da Silva Ramos AC (2006) Inhibition of asphaltene precipitation in Brazilian crude oils using new oil soluble amphiphiles, Journal of Petroleum Science and Engineering 51: 26-36. ##
[4]. Yen A, Yin YR, Asomaning S (2001) Evaluating asphaltene inhibitors: laboratory tests and field studies, SPE International Symposium on Oilfield Chemistry, Society of Petroleum Engineers. ##
[5]. Kokal SL, Sayegh SG (1995) Asphaltenes: The cholesterol of petroleum, Middle East oil show, Society of Petroleum Engineers. ##
[6]. Kokal SL, Najman J, Sayegh SG, George AE (1992) Measurement and correlation of asphaltene precipitation from heavy oils by gas injection, Journal of Canadian Petroleum Technology 31: 4-12. ##
[7]. Gonzalez K, Nasrabadi H, Barrufet M (2017) Modeling asphaltene precipitation in a compositional reservoir simulator using three-phase equilibrium, Journal of Petroleum Science and Engineering 154: 602-611. ##
[8]. Rogel E, Leon O, Espidel Y, Gonzalez Y (2001) Asphaltene stability in crude oils, SPE Production and Facilities 16: 84-88. ##
[9]. https://petrowiki.org/Asphaltenes_and_waxes. ##
[10]. http://www.oilfieldwiki.com/wiki/Asphaltene_inhibitor. ##
[11]. Mohammed R, Bailey A, Luckham P, Taylor S (1993) Dewatering of crude oil emulsions 1. Rheological behaviour of the crude oil—water interface, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 80: 223-235. ##
[12]. Spiecker PM, Kilpatrick PK (2004) Interfacial rheology of petroleum asphaltenes at the oil− water interface, Langmuir 20: 4022-4032. ##
[13]. Fan Y, Simon S, Sjöblom J (2010) Interfacial shear rheology of asphaltenes at oil–water interface and its relation to emulsion stability: Influence of concentration, solvent aromaticity and nonionic surfactant, Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects 366: 120-128. ##
[14]. Riazi M, Kazemzadeh Y, Parsaei R (2014) Experimental Investigation of the Effect of Asphaltene and Normal Paraffin on CO2-Oil Interfacial Tension, Taylor and Francis. ##
[15]. Kazemzadeh Y, Malayeri M, Riazi M, Parsaei R (2015) Impact of Fe3O4 nanoparticles on asphaltene precipitation during CO2 injection, Journal of Natural Gas Science and Engineering 22: 227-234. ##
[16]. Garcia-Olvera G, Reilly TM, Lehmann TE, Alvarado V (2016) Effects of asphaltenes and organic acids on crude oil-brine interfacial visco-elasticity and oil recovery in low-salinity waterflooding, Fuel 185: 151-163. ##
[17]. Rogel E, Vien J, Morazan H, Lopez-Linares F, Lang J, Benson I, Carbognani Ortega LA, Ovalles C (2017) Subsurface Upgrading of Heavy Oils via Solvent Deasphalting Using Asphaltene Precipitants. Preparative Separations and Mechanism of Asphaltene Precipitation Using Benzoyl Peroxide as Precipitant, Energy and Fuels 31: 9213-9222. ##
[18]. Campen S, Smith B, Wong J (2018) Deposition of asphaltene from destabilized dispersions in heptane–toluene, Energy and Fuels 32: 9159-9171. ##
[19]. Kuang J, Tavakkoli M, Yarbrough J, Wang J, Jain S, Ashtekar S, Abdallah DS, Punnapala S, Vargas FM (2018) Investigation of asphaltene deposition at high temperature and under dynamic conditions, Energy and Fuels, 32: 12405-12415. ##
[20]. Casas YA, Duran JA, Schoeggl FF, Yarranton HW (2019) Settling of Asphaltene Aggregates in n-Alkane Diluted Bitumen, Energy and Fuels 33: 10687-10703. ##
[21]. Central Laboratory of Shiraz University. Available from: http://clab.shirazu.ac.ir/instrument.aspx. ##
[22]. Official Website of Anton Paar Company, Available on: https://wiki.anton-paar.com/en/basics-of-rheology/.##