شبیه سازی پدیده ی کشش سطحی دینامیکی در سیستم های نفت-حلال بر اساس فرآیند نفوذ |
مطالات اخیر نشان میدهد که فرایند نفوذ مولکولی یک گاز مثل دی اکسید کربن، نقشی اساسی در فرایندهای استحصال نفتی بازی می کند. بنابراین مطالعه انتقال جرم در سیستمهای گاز-نفت، در شرایط دمایی و فشاری مخزن ضروری به نظر میرسد ]4-1[. از نظر فیزیکی، فرایند نفوذ مولکولی گاز در نفت طی سه مرحله صورت میگیرد. ابتدا گاز تزریقی به سمت مرز گاز-نفت حرکت کرده و سپس در مرز نفوذ می کند و در نهایت وارد فاز نفتی میگردد. انتقال جرم گاز در نفت باعث می شود خصوصیات مرزی بین نفت خام و گاز تزریقی تغییر کند. در گذشته مطالعات زیادی برای تعیین پارامترهای انتقال جرم در سیستمهای مختلف گاز-نفت ارائه شده است. یکی از این روشها استفاده از تغییر کشش سطحی دینامیکی سیستم است ]5[. کشش سطحی در مرز دو سیال، نتیجه انرژی اضافهای است که در اثر نیروهای بین مولکولی اشباع نشده در سطح به وجود می آید ]6[. این پارامتر با روشهای گوناگونی قابل اندازه گیری است که در فصل دوم به طور کامل در مورد آنها توضیح داده شده است. طبق بررسیهای به عمل آمده، کشش سطحی احتمالا مهمترین عاملی است که سبب می شود حدود یک سوم نفت درجا، پس از سیلابزنی با آب یا رانش با گاز، به صورت غیر قابل استحصال در بیاید ]8[. از طرف دیگر مطالعه کشش سطحی در فرایندهای ازدیاد برداشت به روش سیلاب زنی با حلال اهمیت ویژهای مییابد. یک حلال می تواند با تزریق به مخزن نفت را جابهجا کند. این تزریق می تواند سبب جابجایی امتزاج پذیر (تک فازی) یا امتزاج ناپذیر (دو فازی) گردد ]7[. مکانیزم های موثر در جابهجایی نفت به وسیله حلال عبارتند: استخراج اجزای سبک[1](و حتی متوسط) نفت به وسیله سیال کاهش کشش سطحی بین حلال و نفت و کاهش ویسکوزیته نفت از طریق حل شدن حلال در نفت[2] متورم شدن نفت از طریق نفوذ حلال درون نفت[3] از بین روشهای موجود برای اندازه گیری کشش سطحی، روش قطره معلق[4]، در دما و فشار بالا کاربرد بیشتری یافته است. فصل دوم 2- مبانی تحقیق 2-1- کشش سطحی تعادلی و روشهای اندازه گیری آن در درون یک فاز مایع، مولکولها به طور کامل توسط مولکولهای دیگر محاط میشوند، به طوری که نیروی جذب در همه جهتها یکسان است. اما در مرز، نیروهای بین مولکولی از یک جنس نیستند و در نتیجه همدیگر را خنثی نمی کنند.این بر هم کنش سبب به وجود آمدن نیرویی به سمت داخل میگردد. این پدیده دقیقا همان عاملی است که سبب میگردد قطرات کوچک، شکل کروی به خود بگیرند. بنابراین میتوان گفت کشش سطحی[5] عبارت است از تمایل سطح به انقباض، برای حداقل کردن مساحت بین سطحی ]9[. از نظر فیزیکی، برای کشیدن یک فیلم صابون روی یک قاب سیمی شکل، بایستی نیرویی به اندازه F وارد شود تا از پارگی فیلم جلوگیری گردد. اگر فیلم به اندازه dx جابجا شود، انرژی آن به اندازه Fdx بالا میرود. اگر سیستم در حالت تعادل باشد، این تغییر انرژی بایستی دقیقا برابر با انرژی آزاد سطح گردد، یا به عبارتی معادله (2-1) را میتوان به صورت زیر ساده نمود این عبارت دقیقا معادل با کاری است که بایستی انجام شود تا مساحت سطح مایع را افزایش دهد و باعث شود سطح مایع، مانند یک پوست کشیده شده عمل کند که در اصطلاح علمی به آن کشش سطحی گفته می شود هر چند در صنایع نفت و گاز کاهش کشش سطحی بین نفت خام و سیال تزریقی باعث افزایش تولید میگردد، اما در مواردی مانند صنعت روغن خوراکی تلاشها برای افزایش کشش سطحی صورت میگیرد تا با جذب کمتر این مواد، ضرر کمتری متوجه بدن گردد ]11[. در چند دهه گذشته روشهای مختلفی برای اندازه گیری کشش سطحی بین مواد مختلف ارائه شده است. درلیخ و همکارانش، روشهای اندازه گیری کشش سطحی را به پنج دستهی کلی تقسیم بندی کردند که عبارتند از: اندازه گیری مستقیم با بهره گرفتن از یک میکروبالانس که شامل روش صفحهی ویلهلمی[1]وحلقهی دوندیا[2] میباشد. اندازه گیری فشار موئینه که شامل روشهای بیشترین فشار حباب[3] و رشد قطره[4] میباشد. آنالیز تعادل بین نیروهای گرانش و موئینه شامل روشهای حجم قطره[5] و بالا رفتن در لولهی موئین[6]. آنالیز قطرههای منحرف شده بر اثر گرانش شامل قطره معلق[7] و قطره چسبیده[8]. روش انحراف قطره تقویت شده شامل روش چرخش قطره[9] و میکروپیپت [10] ]6[. 2-1-1- دستهی اول: اندازه گیری با بهره گرفتن از یک میکروبالانس خرید اینترنتی فایل متن کامل : برای اندازه گیری مستقیم کشش سطحی با بهره گرفتن از یک میکروبالانس، یک صفحه، حلقه، یا هر وسیله سادهی دیگر، در تماس با مرز دو سیال قرار میگیرد. اگر میکروبالانس به طور کامل با یکی از این سیالات تر شده باشد، مایع به وسیله میچسبد و در نتیجه نیروی مویینگی از آن بالا میرود و باعث افزایش مساحت مرزی شده و نیرویی ایجاد می نماید که سعی می کند صفحه را به طرف مرز بکشد. این نیرو مستقیما با کشش سطحی ارتباط پیدا می کند و می تواند به وسیله میکروبالانس اندازه گیری شود. این نیرو به صورت معادله (3-1) در کشش سطحی تاثیر میگذارد.
فرم در حال بارگذاری ...
[جمعه 1400-05-08] [ 05:43:00 ق.ظ ]
|