مدل‌سازي رسوب گوگرد عنصري از گاز طبيعي به كمك معادله حالت PC-SAFT

كارشناسي ارشد

چكيده اجزاي گوگردي مانند هيدروژن¬سولفيد، مركاپتان¬ها و گوگرد عنصري در گاز ترش موجب بروز مشكلات عملياتي در مخازن، تجهيزات سطحي و شبكه انتقال گاز طبيعي مي¬گردند. رسوبات گوگردي در سازند تراوايي اطراف چاه را كاهش مي¬دهند و در مواردي حتي موجب بسته شدن چاه مي¬شود. در سطح زمين نيز در مكان¬هايي مثل جريان‌سنج‌ها و فشارسنج‌ها كه دما و فشار تغيير مي¬كند اين پديده گزارش شده است. به‌منظور جلوگيري از صدمات و ضررهاي اقتصادي، توسعه مدل¬هاي ترموديناميكي براي فهم بهتر پديده رسوب گوگردي ضروري است. مدل¬سازي رسوب گوگرد عنصري نقش بسيار مهمي در پيش‌بيني شرايط عملياتي پيدايش گوگرد جامد، محل و مقدار رسوب دارد. ازاين‌رو، در اين پايان¬نامه تلاش شده است كه يك مدل ترموديناميكي مناسب با دقت بالا جهت پيش¬بيني انحلال¬پذيري گوگرد عنصري در گاز ترش ارائه شود. در مدل معرفي شده از دو معادله حالت پنگ رابينسون و PC-SAFT براي محاسبات تعادلي جامد-گاز استفاده شده است. همچنين دقت محاسباتي اين دو معادله نيز باهم مقايسه شده¬اند. براي بهبود محاسبات حلاليت گوگرد عنصري، ضرايب اندركنش دوتايي بين گوگرد و سه جز اصلي گاز ترش يعني، هيدروژن¬سولفيد، كربن¬دي¬اكسيد و متان در چهار حالت مختلف بهينه¬سازي مي¬شوند. حالت-هاي تعريف شده براي ضرايب اندركنش به اين صورت هستند: حالت اول ضريب اندركنش دوتاي kij به‌صورت مستقل از دما بهينه مي¬شود. حالت دوم¬ ضريب اندركنش دوتايي kij به‌صورت تابعي از دما بهينه مي¬شود. حالت سوم: ضريب اندركنش دوتايي kij و lij به‌صورت مستقل از دما بهينه مي¬شوند. حالت چهارم ضرايب اندركنش دوتايي kij و lij به‌صورت مجزا براي هر دما بهينه مي¬شوند. براي اعتبار سنجي قدرت محاسباتي دو معادله حالت مذكور، ابتدا نتايج مدل¬سازي حلاليت گوگرد عنصري در گازهاي خالص هيدروژن¬سولفيد، كربن¬دي¬اكسيد و متان به ترتيب با 35، 22 و 16 داده آزمايشگاهي مقايسه مي¬شوند. ميانگين خطاي محاسباتي كل براي گازهاي خالص هيدروژن¬سولفيد، كربن¬دي¬اكسيد و متان با معادله حالت پنگ رابينسون بهبوديافته به ترتيب 0.029، 0.0677 و 0.1613 و با معادله حالت PC-SAFT به ترتيب 0.021، 0.0627 0.18 است. نتايج حاصل از اين دو روش مدل¬سازي با نتايجي پيشين مقايسه مي¬شود. يكي ديگر از دست¬آوردهاي مهم اين پژوهش، محاسبه پارامترهاي معادله حالت PC-SAFT براي گوگرد عنصري با استفاده از داده¬هاي آزمايشگاهي فشار بخار و چگالي مايع گوگرد خالص است. اين مقادير در مطالعات قبلي گزارش نشده¬اند.

196105

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي نفت گرايش مخازن هيدروكربوري

دكتر مهدي عصاره