مدل‌سازي رسوب واكس در خطوط لوله انتقال نفت با توجه به كينتيك رسوب واكس

Wax Deposition Modeling in Oil Pipelines Combined with the Wax Precipitation Kinetics

در اين مقاله يك روش محاسباتي براي مدل‌سازي رسوب واكس در خطوط لوله انتقال نفت ارايه شده است كه با در نظر گرفتن كينتيك رسوب واكس مي‌تواند ميزان ضخامت و سختي رسوب واكس را بسيار خوب پيش‌بيني نمايد. در مدل‌سازي‌هاي رسوب واكس كه تاكنون انجام شده، پديده‌هاي انتقال جرم و انتقال حرارت را كاملاً مستقل از يكديگر در نظر گرفته‌اند و در نتيجه از آنالوژي چيلتون- كولبورن براي محاسبه ضريب انتقال جرم استفاده شده است. استفاده از آنالوژي به علت پيش‌بيني بيشتر ضريب انتقال جرم، باعث پيش‌بيني بيشتر ضخامت رسوب واكس نسبت به حالت واقعي مي‌شود. براي رفع اين مشكل، در اين مقاله مدل جديدي ارايه شده است كه مي‌تواند وابستگي پديده‌هاي انتقال جرم و انتقال حرارت را در جريان‌هاي آرام و درهم پيش‌بيني نمايد و نشان داده شده است كه كينتيك رسوب واكس در وابستگي پديده‌هاي انتقال جرم و انتقال حرارت بسيار موثر بوده و نمي‌توان از اين وابستگي در مدل‌سازي‌ها صرف نظر نمود. براي بررسي دقت مدل ارايه شده، نتايج مدل با نتايج معتبر آزمايشگاهي موجود در مراجع مقايسه شده است.

Wax deposition is one of major challenges in petroleum production and transportation. The formation of wax deposition reduces the effective pipe radius and decreases flow capacity of the pipe. Highly waxy crude oils can cause a blockage of a pipeline because of wax deposition during production and transportation of the crude oil. Wax deposition costs can be significantly reduced if wax deposition can accurately be predicted. The target of wax deposition modeling is to predict wax content and the thickness of deposition with location and time. For wax deposition modeling, it is required to study this phenomenon in laboratory flow loop experiments to investigate effective operation conditions such as flow rate on wax deposition. For wax deposition modeling, heat and mass transfer coefficients should also be calculated. Studies show that in laminar flow conditions, mass transfer coefficient can easily be calculated from Chilton-Colburn analogy. The use of analogy in turbulent flow conditions for calculating mass transfer coefficient overestimates the amount of wax deposition. In this work, a computational wax deposition model combined with the wax precipitation kinetics in the boundary layer was developed. If wax precipitation kinetics can accurately be predicted, it can significantly reduce mass transfer coefficient in turbulent flow conditions. Herein, a wax precipitation coefficient model for the prediction of mass transfer coefficient is suggested and shows that when wax precipitation coefficient increases, mass transfer coefficient decreases.