? روش های انتقال نفت سنگین - PETROLMAN
X
تبلیغات
رایتل

PETROLMAN

روش های انتقال نفت سنگین



 روش های انتقال نفت سنگین







 روش های انتقال نفت سنگین:

انتقال نفت های سنگین به وسیله خطوط لوله عادی بعلت بالا بودن ویسکوزیته آنها میسر نیست بلکه مستلزم اجرای عملیات خاص بر روی نفت پیش از فرستادن آن به خطوط لوله ویا مربوط به خط لوله است . بدین معنی که این عملیات به دو منظور یا در دو جهت (1) کاستن ویسکوزیته نفت و (2) کاستن اصطکاک در لوله انجام می گیرند. اصولا پنج روش شناخته شده برای انتقال خط لوله ای نفت خام سنگین وجود دارند که عبارتند از گرمایش، رقت، امولسیون،بهسازی ترکیب و جریان مغزه حلقه ای . ذیلا اصول و ویژگی های هر یک از این روش ها را به اختصار شرح می دهیم وتوانمندی هر یک از آنها در کاستن ویسکوزیته نفت های سنگین را بررسی و بحث می کنیم.

(1_7_1) گرمایش نفت خام :

تجربیات مسلم نشان می دهد که ویسکوزیته سیالات با افزایش دما سریعا کاهش می یا بد. از این رو عمل گرمایش نفت خام روش جالب توجهی برای بهینه کردن خواص جریان نفت و هدایت آن در خط لوله می باشد و همواره به عنوان یک انتخاب موثر مد نظر است. مثال بارزی که می توان ذکر نمود خط لوله موجود در آلاسکا است که نفت خام را حدودا در دمای 50˚C  انتقال می دهد . ولی طراحی خط لوله تحت دمای بالا تر و چگونگی گرم کردن سیال کار چندان آسانی نیست بلکه مستلزم بررسی های دقیق و ملا حظات زیادی است که می توان از جمله به انبساط خط لوله ، تعداد ایستگاه های پمپاژ / گرمایش ،اتلاف گر مائی و غیره اشاره نمود : هزینه های بالا و خوردگی شدید و سریع داخل لوله به علت دمای نسبتا بالا نیز از جمله مسائل عمده این روش می باشند .بعلاوه مطالعات اخیر نشان داده است که گرمایش نفت می تواند تغیراتی را در ساختار کلوئیدی آن ایجاد کند که خود باعث بدتر شدن خواص رئولوژیکی می شود .

(2_7_1)رقیق سازی نفت :

  در این روش نفت خام را با هیدروکربور های دارای ویسکوزیته پایین تر مخلوط می کنند. هیدروکربورهای

 کندانسه نفتا[1]، نفت سفید[2]،و نفت خام سبک از جمله مواد رقیق کننده یا حلال های موثر هستند که کاربرد بیشتری دارند. هر چند که کاربرد هیدروکربورهای کندانسه[3] از چند دهه پیش معمول گشته است ولی استفاده از آنها برای رقیق سازی نفت خام سنگین معایبی را به همراه دارد که از جمله می توان به نا مناسب بودن کندانسه ها بعنوان حلال برای آسفالتین ها و در نتیجه مسبب پدید آمدن لختگی اشاره نمود .تحقیقاتی که توسط پژوهشگران انستیتو نفت فرانسه گزارش شده و بخشی از آنها در شکل(3_1) نشان داده شده است ، بخوبی بیان می کند که نفت (هیدروکربورهای سبک) رقیق کننده بسیار مناسبی برای کاهش ویسکوزیته نفت خام سنگین است. به علاوه نفت، سازگاری خوبی را با آسفالتین  نشان می دهد و به سهولت قابل استفاده مجدد است.




شکل ( 3_1 ) رقیق سازی نفت خام سنگین (API=8.5) با نفتا

از شکل (3_1) به خوبی هویدا است که با افزایش غلظت نفتا یعنی نرخ رقیق سازی ، کاهش تدریجی ویسکوزیته ظاهر می گردد . ترکیب نفت خام سنگین در جدول (1_1) درج گردیده است.

لدریر[4] رابطه تجربی (1_1)  را برای ویسکوزیته نفت خام سنگین رقیق شده با هیدرو کربور های سبک ارائه داده است .

      

 (1_1)                                         

 

 

جدول (2_1) ترکیب شیمیایی نفتا


در رابطه(1_1) ،  ، ،  ،به ترتیب جزء حجمی [5] و ویسکوزیته نفت و حلال را نمایش می دهند .ضریب α یک ثابت تجربی است که بین صفر و یک (0 الی 1 ) تغییر می کند . با استفاده از مقادیر تجربی نشان داده شده در شکل (3_1) و بکار گیری روش حداقل مربعات [6] برای حصول به بهترین خط مقدار 0/4180=α  بدست  می آید.

شو [7]  رابطه (2_1)را برای ثابت α ارائه داده است که می تواند برای ارزیابی ویسکوزیته نفت های سنگین رقیق شده با هیدرو کربورهای سبک مورد استفاده قرار می گیرد .

                (2_1) 

              

 

در رابطه اخیر  و   به ترتیب چگالی نفت و حلال را نشان می دهند. با قرار دادن مقادیر چگالی و ویسکوزیته برای نفت نفت سنگین مندرج در جدول ( 1_1 ) در معادله ( 2_1 ) مقدار α برابر 0/4068 بدست می آید که با مقدار حاصل از مقادیر تجربی ویسکوزیته سازگاری خوبی دارد . این خود نشان می دهد که استفاده از هیدروکربورهای سبک به عنوان رقیق کننده نفت های سنگین تقریبا نتیجه یکسانی بدست می دهد







شکل(4_1) اثر رقیق کردن (هیدرو کربور های سبک_ کندانسه) بر روی ویسکوزیته نفت خام سنگین با گراویته های (API) مختلف

یعنی اینکه حدودا به صورت بسیار مشابه و یکسان ویسکوزیته را کم می کند. این نتیجه از شکل (4_1) نیز به روشنی مشهود است که به نوبه خود نشان می دهد منحنی ( ویسکوزیته ترکیب ) عموما یکنواخت یعنی یک تابع لگاریتمی می باشد و به ندرت ممکن است از یک وضعیت مینیمم بگذرد. ویسکوزیته نفت خام رقیق شده نیز پائین تر خواهد بود .

به طور کلی مزایا و معایب روش رقیق کردن نفت خام سنگین را می توان به صورت جدول ( 3_1 ) خلاصه نمود.

 

 

جدول (3_1) مزایا و معایب روش رقیق کردن نفت سنگین

(3_7_1) امولوسیون :

روش امولوسیون نفت در آب ، که در آن نفت خام سنگین در آب به صورت قطرات متعادل شده توسط روآور[8] (افزایش دهنده کشش سطحی) پخش می شود ، بعلت مستعد بودن ، توجه فزاینده ای کسب کرده و در حال توسعه بیشتر می باشد.

طبق مطالعات و بررسی های گزارش شده  بطور عمومی در یک سیستم امولسیون ، حدودا 70% نفت خام و نزدیک به 30% فاز آبی و 500 الی ppm  2000 افزوده های شیمیایی را می توان انتظار داشت ویسکوزیته امولسیون حاصل در شرایت عملیاتی خط لوله از 50 الی Cp  200تغییر می کند. شکل( 5_1 ) نرخ کاهش ویسکوزیته نفت خام سنگین را بوسیله امولسیون نسبت به دمای عملیاتی نشان می دهد . این روش در برخی از کشورها نظیر ونزوئلا  برای انتقال نفت خام سنگین توسط خط لوله استفاده می شود . هر چند که تبدیل نفت سنگین به امولسیون نفت در آب به لحاظ فنی روش مستعدی است ولی مسائل زیست محیطی و خوردگی شدیدی را در بر دارد زیرا باعث آلودگی منابع آبی و تخریب خط لوله انتقال می شود. بعلاوه از آنجا که این روش نیاز به سرمایه گذاری بالایی دارد لذا بایستی از لحاظ اقتصادی تحت بررسی دقیق و توسعه قرار گیرد .

 

شکل (5_1 ) کاهش وسکوزیته نفت خام بواسطه امولسیون نفت در آب با افزایش دما

(4_7_1) بهسازی :

این روش که عبارت است از بهینه کردن ترکیب نفت خام سنگین به واسطه تبدیل آن به نفت سبکتر (نفت خام مصنوعی ) به لحاظ نداشتن پی آمد های زیست محیطی و نبود مسائل خوردگی ، تکنیک جالب توجهی است . ولی با وجود این ، روش بهسازی نفت خام سنگین برای کاستن ویسکوزیته آن نیاز به بررسی و توسعه فراگیر دارد زیرا فرایند های متعدد و متفاوت از جمله حرارتی و کاتالیتیکی می توانند به کار گرفته شوند. فن آوریهای بهسازی نظیر فرآیند های کرآکینگ حرارتی و کاتالیتیکی و هیدروگرمائی که به طور سنتی در پالایشگاه ها انجام می شوند می توانند برای بهسازی نفت خام سنگین نیز مورد استفاده قرار گیرند و توسعه داده شوند. ترکیب فرآیندهای هیدروگرمایی و آسفالت زدایی بیشتر مورد توجه هستند. فرآیند های فرآوری به نوبه خود پر هزینه می باشند و لذا کاربرد آنها برای بهسازی نفت های سنگین جهت انتقال توسط خط لوله بایستس تحت بررسی و ارزیابی دقیق اقتصادی قرار گرفته و توسعه یابند .

 

 

(5_7_1)جریان حلقه وار مغزه :

جریان حلقه وار مغزه[9]  می تواند روش موثر و جالب توجهی برای انتقال نفت خام های دارای ویسکوزیته بالاتر باشد چون قطر خط لوله انتقال را افزایش نمی دهد و لذا سرمایه گذاری در حد عادی را می توان انتظار داشت . در این روش انتقال ، یک لایه بسیار نازک یعنی فیلم آب ، مغزه نفت را احاطه نموده و همانند روغن روان ساز [10]   عمل می کند به طوری که فشار پمپاژ مورد نیاز برای جریان روغنکاری شده با فشار پمپاژ لازم برای آب قابل استفاده می باشد . معمولا میزان یا جزء آب بین 10% الی 30% است . این روش برای انتقال خط لوله ای نفت سنگین در مقیاس صنعتی در برخی کشور های تولید کننده نفت از جمله ونزوئلا بکار گرفته شده است  . هر چند که مطالعات تئوریک و نیز آزمون های میدانی در خصوص این اگوی جریان انجام گرفته است  ولی هنوز این روش نیاز به بررسی و توسعه بیشتری دارد تا با سایر روش های شناخته شده انتقال نفت سنگین بتواند رقابت کند. مساله اصلی در این فناوری انست که نفت در حال جریان گرایش به چسبیدن به جداره های لوله پیدا می کند و در نتیجه باعث محدودیت در جریان و یا نهایتا انسداد سیستم جریان می شود . مطالعات نظری و تجربی گسترده ای راجع به جریان حلقه وار در لوله ها و کاربرد های مختلف آن از جمله انتقال نفت سنگین توسط توسط خط لوله برای توسعه هر چند بیشتر این فناوری در حال انجام می باشد.

(8_1) مقایسه و برتری نسبی روش ها :

هر چند که در روش گرمایش برای انتقال نفت خام سنگین با افزایش دما ،ویسکوزیته نفت سریعا پایین می آید و همچنین قطر لوله انتقال افزایش نیافته بلکه در حد عالی است ولی طراحی سیستم لوله گذاری بویژه ارزیابی تاثیر دما ( انبساط مصالح لوله ) و حفظ آن ( پوشش عایق حرارتی ) از جمله مشکلات فنی عمده و هزینه تامین انرژی الکتریکه برای گرمایش نفت ، که خود مسائل جانبی زیست محیطی به همراه دارد ، از جمله مشکلات سرمایه گذاری این روش می باشد . اقتصاد روش گرمایش نسبت به تعداد گرمکن ها و ایستگاه های پمپاژ و همچنین اتلاف گرما و فرسودگی سریع لوله ها بعلت خردگی شدید ( حرارتی و شیمیایی ) بسیار حساس است.

مزایای فنی _ اقتصادی روش رقیق سازی نفت خام سنکین بمنظور کاهش ویسکوزیته آن به اختصار در جدول (3_1) ذکر شده اند. از جمله مزایای دیگر روش اخیر این است که مخلوط حلال ها به ویژه ترکیبات عالی قطبی با هیدروکربورهای سبک نظیر نفتا تاثیر قابل توجهی در کاهش ویسکوزیته دارند . این تاثیر برای حلال های قطبی مختلف در نفتا ( نمونه جدول (2_1 ))  با نفت سنگین ( نمونه جدول (1_1)) در شکل (6_1) نشان داده شده است  استفاده از چنین حلال های مخلوط می تواند به انتقال نفت خام سنگین کمک کند چون مقدار نفت انتقال یافته را افزایش داده  ونرخ جریان در خط لوله را حدودا ثابت نگه می دارد . تفکیک رقیق کننده و احداث خط لوله جداگانه برای برگشت رقیق کننده و عملیات آنها مستلزم هزینه زیاد می باشد که میزان سرمایه گذاری را در بکار گیری روش رقیق سازی برای انتقال نفت سنگین بالا می برد .

استفاده از روش امولسیون برای انتقال خط لوله ای نفت خام سنگین از جنبه های عملیاتی و اقتصادی ، مستلزم بررسی و توسعه بیشتری است . مشکلات مربوط به آلودگی منابع آب و بازگردانی آب و بازیابی نفت خام برای فرآوری بیشر ممطابق استانداردهای خط لوله انتقال از جمله مسائلی هستند که بایستی دقیقا بررسی و راه حل های مناسب با جذابیت های اقتصادی برای آنها ارائه شوند.

هر چند که روش بهسازی ترکیب نفت خام مزایایی قابل توجه و برجسته ای از جمله نبود مسائل خاص خوردگی وزیست محیطی دارد ولی احداث پالایشگاه در جوار میادین نفتی و اجرای عملیات فرآوری مورد نیاز

میزان سرمایه گذاری لازم را هر چه بیشتر افزیش می دهد . بعلاوهعملکرد فرآیندها  و فرآوری برای ارتقای کیفی نفت خام و حساسیت آنها به نوسانات قیمت نفت خود سوالی است که به فناوری پالایش و توسعه های بعدی در این زمینه بستگی دارد.

علیرغم اینکه روش جریان حلقه وار مغزه برای انتقال نفت خام سنگین در مقایسه با روش های فوق الذکر به لحاظ عادی بودن قطر لوله ، مسائل خوردگی معمول و نه چندان شدید و میزان عادی سرمایه گذاری مزیت ها ی برجسته ای دارد هنوز مدل بندی جریان و ارزیابی ضریب اصطکاک و افت فشار نیاز به بررسی و توسعه فراگیر دارند تا این که این روش در سطح تجاری گسترده در مد نظر باشد. پیامد های زیست محیطی این روش یعنی عملیات تصفیه و آماده سازس آب از جمله مسائلی است که کاربرد این روش را خصوصا از لحاظ اقتصادی تحت تاثیر قرار می دهد.

شکل(6_1) ویسکوزیته مطلق نفت خام در  20 رقیق شده با مخلوط نفتا و حلال های قطبی


[1] . Naphtha

[2] . Kerosene

[3]  .Condensate

[4]  . Ledere

[5] . Volume Fraction

[6] . Least Squares

[7] . shu

[8]  . Surfactant

[9] . Core Annular Flow

[10] . Lubricant

center">













اوکسین ادز معتبرترین و بزرگترین سیستم کسب درآمد وبمسترها
اوکسین ادز معتبرترین و بزرگترین سیستم کسب درآمد وبمسترها