شبيه سازي اثر نانو و ميكرو ذره ها بر ميزان افت فشار درون خطوط انتقال نفت

Simulation of the Effect of Micro/Nanoparticles on Pressure drop in Oil Pipeline

نفت سنگين به دليل بالا بودن گرانروي، افت فشار زيادي در انتقال آنها توسط خطوط لوله به وجود مي آورد. روش هاي گوناگوني براي جلوگيري از اين افت فشار موجود مي باشد، كه يكي از آن ها تزريق مواد شيميايي براي كاهش گرانروي و سرانجام كاهش افت فشار مي باشد. در اين پژوهش به شبيه سازي اثر تزريق نانو و ميكرو ذره ها به نفت و بررسي ميزان كاهش افت فشاردر خطوط انتقال نفت توسط نرم افزار پايپ سيم پرداخته شده است. همچنين اثر پارامترهاي مهمي از جمله نوع و درصد تزريق ذره ها، دما، سرعت نفت، قطر داخلي لوله و نوع جريان نيز مورد بررسي قرار گرفته است. نتيجه هاي شبيه سازي نشان مي دهد كه ميكرو ذره مس با 1/0 درصد وزني كم ترين افت فشار بر واحد طول را به همراه داشته است. در دماهاي پايين اثر ميكرو ذره بيش تر و در دماهاي بالا اثر دما غالب مي باشد. اين روند براي قطر داخلي لوله انتقال نيز برقرار مي باشد. قابل بيان است كه با افزايش سرعت، ميزان افت فشار در حضور ذره كم تر از بدون حضور ذره مي باشد. براي جريان به طور كامل آرام و آشفته، با كاهش گرانروي، افت فشار كاهش مي يابد اما در جريان گذرا روند وارونه بوده و با كاهش گرانروي، افت فشار افزايش پيدا مي كند. نتيجه هاي به دست آمده از شبيه سازي با داده هاي آزمايشگاهي توافق خوبي را نشان داده است.

One of demanding issues that engineers encounter in the production of highly viscous oils is the high-pressure drop of oil moving across the pipeline. A wide range of methods have been introduced to overcome this problem, and among them, the chemical injection is considered to have a dramatic effect on viscosity and hence the pressure drop reduction. In this study, the role of nanoparticles in oil production is simulated using Pipesim software, and the level of pressure drop in the pipeline is estimated. In addition, the pressure drop was investigated with changing the type and concentration of particles, temperature, the inner diameter of the pipe, oil’s flow rate and the flow type in order to detect the effect of each parameter. Results suggested that microparticles of copper with 0.1 wt% concentration prompt the lowest pressure drop per unit length. At lower temperatures, the concentration of microparticles dictates the level of pressure drop while at a higher temperature, the effect of temperature is dominant. Moreover, we founded that in higher flow rates, the presence of particles desirably reduces the pressure drop, regardless of their amount. The pressure drop in laminar and turbulent flow demonstrated to have a direct relation with viscosity, while in the transient flow the viscosity reduction was followed by an increase in pressure drop