مدلسازی رشد و تجمع ذرات هیدرات گازی در حضور و عدم حضور ممانعت کننده های ضد تجمع با استفاده از مدل موازنه جمعیت در لوله های انتقال نفت و گاز

تشکیل کریستال های گازی به عنوان یک پدیده نامطلوب در خطوط لوله و تجهیزات فرآیندی نفت و گاز شناخته می شود. ازآنجا که گاز طبیعی و نفت خام به طور طبیعی در مخازن هیدروکربنی با آب در تماس هستند، تشکیل کریستال هیدرات دربخش های مختلف صنایع نفت و گاز می تواند باعث ایجاد گرفتگی و یا آسیب در خطوط لوله، نازل ها و سایر تجهیزات مربوطهگردد. در این پایاننامه به بررسی سرعت تشکیل و رشد ذرات هیدرات در خطوط انتقال نفت، جایی که نفت و گاز حل شدهدر آن به عنوان سیال پیوسته، به همراه قطره های امولسیون آب پخش شده در آن، شرایط تشکیل هیدرات را مهیا کرده اند،پرداخته شده است. با توجه به اینکه هسته زایی هیدرات معمولا بلافاصله پس از مهیا شدن شرایط ترمودینامیکی تشکیلهیدرات اتفاق نمی افتد، پس از ایجاد شرایط تعادلی تشکیل هیدرات در سیستم، برای تعیین زمان هسته زایی در هر قطره ازتوزیع نرمال استفاده شده است. با این کار میتوان تعداد قطره هایی که در هر زمان مشخص در آنها هسته زایی رخ داده استرا مشخص نمود. با توجه به اینکه در این پایان نامه، هر قطره آب به عنوان یک راکتور جداگانه عمل می کند، با تعیین سایز ومشخصات هر قطره، و استفاده از روابط موجود برای تعیین سرعت رشد کریستال های هیدرات، حجم هیدرات تولید شده درطی فرآیند برای سیستم حاوی متان، آب و دکان محاسبه شده است. با تعیین حجم هیدرات تولید شده در سیستم وهمچنین استفاده از روابط مربوط به رئولوژی جریان های حاوی ذرات سوسپانسیون، مقدار ویسکوزیته ظاهری سوسپانسیونهیدرات در نفت در هر مقطع از لوله محاسبه شده است. جایی که ویسکوزیته ظاهری با افزایش ناگهانی قابل توجهی مواجهشود، محل مسدود شدن لوله خواهد بود. در ادامه به بررسی عملکرد بازدارنده های ضدتجمعی بر روی ویسکوزیته ظاهریسوسپانسیون، پرداخته شده است. برای سیستم شامل امولسیون آب در دکان و گاز متان، دقت محاسبه مصرف گاز متان،بین 13 تا 18 درصد به دست آمده است. با بررسی استفاده از بازدارنده های ضدتجمع، نتایج نشان داد که استفاده از اینبازدارنده ها به دلیل اصلاح زاویه تماس آب با هیدرات و کاهش کشش بین سطحی آب و نفت ، موجب کم شدن سرعتتجمع ذرات هیدرات در سوسپانسیون می شود. با کاهش نرخ تجمع ذرات هیدرات، ویسکوزیته ظاهری سوسپانسیون با سرعتکمتری، نسبت به حالتی که از بازدارنده استفاده نکنیم، افزایش یافته و به تبع آن انسداد لوله به تاخیر می افتد.