رانا و همکاران(۲۰۱۰) سیستم­های باکتریایی کاهنده پارافین به همراه مکمل­های مغذی و اثر بهبود دهنده­ها برای کنترل رسوب پارافینی در لوله­ها و دهانه چاه و در سطح خط جریان را توسعه داد. نتایج آن­ها نشان داد که بازدهی سیستم­های آن­ها بسیار زیاد است، این سیستم­ها در هر چند ماه نیاز به تکرار دوره­ای عملیات مکانیکی را از بین می­برد. این روش­ها اگر به طور موفقیت­آمیزی اجرا شوند از اهمیت خاصی برخوردارند، زیرا به جای روش­های زدایش خیلی موقت، مزیت کنترل پیوسته رسوب واکس را به عهده دارند(Rana et al., 2010).
(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

اتومی و همکاران (۲۰۰۸) کاربرد باکتری­ های Pseudomonas برای کاهش واکس­های معلق در نفت­های خام واکسی را مطالعه نمود. نتایج آنها توانایی انواع Pseudomonas برای معلق کردن هیدروکربن­های غیر قابل امتزاج مانند کروزن، تولوئن، زایلن و نفت خام و اثر آن­ها بر یکدیگر را نشان داد. در مشاهده اثر کلی رفتار Pseudomonas روی نفت خام، کاهش غلظت هیدروکربن­های زنجیره طولانی(C₂₂₊) مشاهده می­گردد.آن­ها از آن­جایی­که سرعت واکنش بیو شیمیایی بر نفت خام در هفت روز اول سریعتر شد، نتیجه گرفتند که ذرات Pseudomonas ممکن است که نوع مؤثری برای کاهش رسوب پارافینی باشند(Etoumi et al., 2008).
هی و همکاران (۲۰۰۳) درآزمایش­های میدانی نشان دادند که ذرات باکتریایی از نوع Bacillus و Pseudomonas در آزمون چاه­ها خواص زدایش پارافینی خوبی را دارند، که تولید نفت را افزایش و نیاز به فرآیندهای زدایش گران ­قیمت را بر طرف می­سازد. بنابراین روش­های زدایش واکس بیولوژیکی کاملاًمؤثرند و صرفه اقتصادی دارند و مطالعات بیشتر در این زمینه را تضمین می­ کنند (Aiyejina et al., 2011).
فصل دوم
مروری بر مطالعات قبلی
سامانه‌های آزمایشگاهی رسوب واکس
از آن‌جایی‌که مشکلات مربوط به رسوب واکس بسیار پر هزینه است، به دست آوردن یک فهم و بینش دقیق از ماهیت رسوب ترکیبات نفت‌های خام یک ضرورت شده است. از این‌ رو در طول سال‌ها چندین سامانه و فرایند آزمایشگاهی برای کمک به این مشکل اجرا شده است. زیرا کار در مقیاس آزمایشگاهی در مقایسه با مقیاس صنعتی بسیار آسان‌تر و کم‌هزینه‌تر است.
اساس ساخت سامانه‌های مطالعاتی رسوب واکس را اختلاف دما بین سطح تماس قسمت در نظرگرفته شده برای بررسی و تشکیل رسوب و توده سیال تشکیل می­دهد. اختلاف دما سبب ایجاد گرادیان دما خواهد شد. گرادیان دما شرط اصلی برای تشکیل رسوب روی سطح است. چهار نوع سامانه آزمایشگاهی رسوب واکس در طول سال‌ها برای مطالعه این پدیده طراحی و اجرا شده است که در زیر به مطالعه آن­ها خواهیم پرداخت (Ellison et al., 2000; Bidmus & Mehrotra, 2004; Zougari, 2006).
مطالعه پدیده رسوب واکس در سامانه حلقه جریانی^[۲۲]
سامانه خط لوله آزمایشگاهی به دلیل شباهت زیاد طراحی آن به شرایط میدانی واقعی خطوط انتقال نفت بر سایر سامانه­های دیگر برتری دارد. این سامانه شامل یک مبدل حرارتی دو لوله‌ای می‌باشد که سیال سرد در پوسته و سیال گرم در لوله داخلی پمپ می گردد (Bidmus & Mehrotra, 2004). نفت در مخزن گرم شده و درون خط لوله پمپ می‌شود. نفت گرم از مبدل عبور داده شده و به مخزن بر می­گردد. از معایب این روش این است که نیاز به حجم زیادی از نفت دارد. در حقیقت سیستم حلقه لوله جریانی به طور کامل با شرایط واقعی عملیاتی خط لوله هماهنگی ندارد. زیرا تا هنگامی که سیستمی با ابعاد مشابه ساخته نشده، فقط یکی از دو پارامتر عددی رینولدز و تنش برشی دیواره می‌توانند منطبق شوند (Ellison et al., 2000). مقدار واکس اولیه نفت به تدریج با وقوع رسوب تغییر می‌کند که این موضوع می‌تواند با انتخاب مخزن بزرگ برای نفت و به طور نسبی مبدل دو لوله‌ای یا بخش رسوب کوچک برطرف گردد.
صفحه سرد^[۲۳]
در شکل ۲-۱ شماتیکی از سامانه آزمایشگاهی صفحه سرد نشان داده شده است. سامانه صفحه سرد (سطح سرد) مرسوم‌ترین روش آزمایشگاهی مورد استفاده برای مطالعه پدیده رسوب واکس می‌باشد. این سیستم دیواره سرد خط لوله را شبیه سازی می‌کند. این سامانه شامل حمام آب سرد، حمام آب گرم، یک سطح استوانه‌ای سرد با دمای قابل کنترل غوطه‌ور در محلول گرم حلال- واکس یا نفت می‌باشد. ممکن است یک همزن در مخلوط نفت گرم برای شبیه­سازی نرخ برشی روی سطح صفحه سرد در نظر گرفته شده باشد. سامانه خال سرد (cold spot) مشابه سامانه صفحه سرد (cold finger) است و فرق آن این ‌است که به جای سطح استوانه‌ای شکل از یک دیسک تخت استفاده می‌شود. از مزیت‌های این سامانه می‌توان به حجم کم نفت مورد نیاز، سادگی و هزینه پایین ساخت، عملکرد وکنترل آسان دستگاه را در مقایسه با سیستم خط لوله حلقه جریانی نام برد(Fong, 2007; Bidmus, 2009; Zhang et al., 2010). براون و همکاران سه نقد عمده به دستگاه خال سرد وارد کرده ­اند (صالحی, ۱۳۸۶):
۱) در این سامانه معمولا حجم اندکی از نمونه استفاده می­ شود ( بین ۱۰۰ تا ۵۰۰ میلی لیتر) بنابراین مقدار رسوب تشکیل شده ناچیز بوده و لذا تکرار پذیری نتایج به همین نسبت کاهش می­یابد.
۲) زمان انجام آزمایش کوتاه و غالباً در حد چند ساعت است که با توجه به محدودیت­های این روش، امکان انجام آزمایش در محدوده زمانی طولانی­تر وجود ندارد.
۳) با بهره گرفتن از ابزار خال سرد تنها می­توان مقدار کل رسوب تشکیل شده در انتهای آزمایش را اندازه ­گیری نمود.
مبدل چند لوله‌ای^[۲۴]
این دستگاه مشابه سامانه Cold Finger است. این وسیله شامل یک مخزن مخلوط نفت است که مبدل حرارتی چند لوله‌ای درون آن قرار گرفته است. یک مخزن برای ایجاد جریان نفت درون لوله‌های داخل مبدل استفاده می‌شود. جریان سرد کننده در فضای پوسته جریان دارد. در حالیکه رسوب بر جداره داخلی لوله‌های درونی اتفاق می‌افتد(Bidmus & Mehrotra, 2004). شکل ۲-۲ شماتیکی از سامانه آزمایشگاهی Draft Tube Assembly نشان داده شده است.
مخزن فولاد زنگ نزن
خروج سیال سرد کننده
ورود سیال سرد کننده
سل استوانه­ای سرد
حمام گرم
رسوب
مخلوط نفت
شکل۲- ۱ شماتیکی از سامانه آزمایشگاهی صفحه سرد
لایه پی وی سی
مبدل ساخته شده از پلکسی گلاس
تیغه دو پروانه­ای
(برای جریان محوری)
رسوب جامد
بافل
شکل۲- ۲ شماتیکی از سامانه آزمایشگاهی Draft Tube Assembly
رسوب
تیغه دو پره ای ( برقراری جریان محوری)
Draft tube ساخته شده از پلکسی گلاس
بافل
لایه پی وی سی با هوا
سیال داغ (بخش لوله)
ورود سیال سرد (بخش پوسته)
خروج سیال سرد
لوله مسی
سلول OSDC^[25]
سلول OSDC شامل یک سیلندر مرکزی و یک سیلندر ساکن است. نفت در فضای بین دو استوانه قرار می‌گیرد. سطح سرد شده رسوبی هم می‌تواند دیواره بیرونی سیلندر مرکزی در حال چرخش و یا دیواره بیرونی سیلندر بیرونی ساکن باشد. مشکل شیوه اول این است که معمولاً آب‌بندی جریان سرد کننده‌ای که درون استوانه داخلی جاری است با مخلوط نفت مشکل است. طراحی و ساخت دومین شیوه که رسوب روی استوانه بیرونی تشکیل می شود، آسان‌‌تر است. نوع جریان یا نرخ برشی که در حین رسوب واکس توسط این روش ایجاد می‌شود، جریان تیلور کوئیت^[۲۶] نامیده می‌شود. در شکل ۲-۳ شماتیکی از سامانه OSDC ( شکل سمت راست) و سامانه استوانه­های هم محور تیلور کوئیت (شکل سمت چپ) نشان داده شده است(Zougari et al., 2006).
این سامانه قابلیت کارکرد در گستره وسیع دما (°C 20- تا °C 200 ) و فشار (تا ۱۰۳ مگا پاسکال) را برای شبیه­سازی شرایط مخزن دارا است. این سامانه قابلیت شبیه­سازی شرایط جریانی نا آرام در خطوط لوله را دارا است. در این سامانه نیز مانند سامانه خال سرد حجم اندکی از نمونه (۱۵۰ سانتی متر مکعب) استفاده می­ شود (Zougari et al., 2006; (Akbarzadeh & Zougari, 2008).
شکل۲- ۳ شماتیکی از سامانه­­های OSDC (شکل سمت راست) و تیلور کوئیت (شکل سمت چپ)
مکانیسم­های رسوب واکس
تاکنون مکانیسم‌های زیادی برای توصیف پدیده رسوب واکس و فهم دقیق این مشکل به کار گرفته شده است. هدف از به کارگیری این مکانیسم‌‌ها پیش‌بینی مکان و مقدار رسوب واکس و همین طور خاصیت ویژه رسوب تحت شرایط عملیاتی خاص می‌باشد. در تخمین مقدار رسوبی که در یک سیستم با شرایط عملیاتی خاص رخ می‌دهد مکانیسم‌های زیر به کار گرفته شده است:
نفوذ ملکولی^[۲۷]
زمانی‌که نفت در داخل لوله‌ای با دمای دیواره زیر دمای ابری شدن شروع به حرکت می‌کند، سیال نزدیک دیواره سرد می‌شود و یک گرادیان دمای شعاعی با سرد شدن دمای سیال نزدیک دیواره نسبت به جریان عبوری شکل می‌گیرد. به سبب تغییرا ت حلالیت واکس‌ها با دما، غلظت واکس روی سطح لایه رسوب به علت دمای کمتر نسبت به مرکز لوله کمتر است. در نتیجه گرادیان دمای ایجاد شده منجر به گرادیان غلظت و انتقال ملکول‌های واکس از توده مایع به سمت دیواره لوله با غلظت واکس حل شده پایین می‌شود (Fong, 2007). بورگر (۱۹۸۱) یک معادله برای تخمین شار واکس بر حسب عامل­های ضریب حلالیت واکس در نفت، تغییرات غلظت نسبت به دما و گرادیان دمایی شعایی،، به صورت زیر ارائه نمود(Burger et al., 1981):