Συντάχθηκε 05-10-2021 13:47
Τόπος: Εξ’ αποστάσεως - Ανοιχτή στο κοινό
Σύνδεσμος τηλεδιάσκεψης
Έναρξη: 08/10/2021 12:00
Λήξη: 08/10/2021 13:00
Τίτλος: « Μέθοδοι ομαδοποίησης- ανάλυσης και χαρακτηρισμού του βαρέως κλάσματος μειγμάτων υδρογονανθράκων για βελτιωμένη προσομοίωση της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς των ρευστών σε συνθήκες ταμιευτήρα»
Εξεταστική Επιτροπή:
Α. Γιώτης, Επ. Καθηγητής (Επιβλέπων)
Ν. Πασαδάκης, Καθηγητής
Δρ. Μαρινάκης, Ε.ΔΙ.Π.
Περίληψη:
Το πλήθος των συστατικών ενός ρευστού ταμιευτήρα υδρογονανθράκων είναι, εν γένει, της τάξης των μερικών εκατοντάδων ή και χιλιάδων ανάλογα με την γεωλογική ιστορία και τις συνθήκες σχηματισμού. Η ποσοτική χρωματογραφική ανάλυση ξεχωριστά για κάθε συστατικό γίνεται μόνο για τα ανόργανα αέρια και τους υδρογονάνθρακες μέχρι και το πεντάνιο. Για τους βαρύτερους υδρογονάνθρακες, δεν είναι πρακτικά εφαρμόσιμη η ποσοτική ανάλυση σε επιμέρους συστατικά, αλλά εφαρμόζεται η κατηγοριοποίησή τους σε ομάδες υδρογοναθράκων – τα λεγόμενα ψευδοσυστατικά – ανάλογα με το χρόνο που χρειάζονται για να διέλθουν από τη χρωματογραφική στήλη ή τη θερμοκρασία στην οποία εξαερώνονται κατά τη διάρκεια της απόσταξης.
Τυπικά το βαρύτερο από αυτές τις ομάδες/κλάσματα (C+) περιέχει και το μεγαλύτερο αριθμό συστατικών, ενώ σε περιπτώσεις βαρέων πετρελαίων μπορεί να αποτελεί ακόμα και το 50% της αρχικής ποσότητας του πετρελαίου. Κατά συνέπεια, οι φυσικοχημικές ιδιότητες που αποδίδονται στο κλάσμα αυτό είναι βαρύνουσας σημασίας για την ακρίβεια των υπολογισμών της ισορροπίας φάσεων των μιγμάτων υδρογονανθράκων με χρήση καταστατικών εξισώσεων. Για το σκοπό αυτό έχουν αναπτυχθεί τόσο μοντέλα χαρακτηρισμού, δηλαδή υπολογισμού των κρίσιμων ιδιοτήτων του, του μοριακού βάρους και του συντελεστή διόρθωσης του μολαρικού όγκου του, όσο και μοντέλα ανάλυσής του σε περισσότερα επιμέρους κλάσματα με αντίστοιχο χαρακτηρισμό για το κάθε ένα.
Από πλευράς υπολογιστικού χρόνου (CPU time) είναι ιδιαίτερα απαιτητικό να χρησιμοποιείται μεγάλος αριθμός ψευδοσυστατικών για τους επαναληπτικούς υπολογισμούς της ισορροπίας φάσεων σε ένα ταμιευτήρα που απαιτούνται, σε κάθε σημείο του και για κάθε χρονική στιγμή κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης ταμιευτήρων. Για τον λόγο αυτό έχει αναπτυχθεί ένα πλήθος τεχνικών περαιτέρω ομαδοποίησης των παραπάνω συστατικών και ψευδοσυστατικών σε μικρότερο αριθμό με ανάλογη τροποποίηση των χαρακτηριστικών της κάθε ομάδας. Συγκεκριμένα πραγματοποείται τροποποίηση των κρίσιμων ιδιοτήτων, του μοριακού βάρους και του συντελεστή διόρθωσης του μολαρικού όγκου χωρίς σημαντική αρνητική επίδραση στην ακρίβεια των προβλέψεων.
Στην εργασία αυτή παρουσιάζονται και αναλύονται κριτικά οι διάφορες διαθέσιμες μέθοδοι ομαδοποίησης των συστατικών και ψευδοσυστατικών/ κλασμάτων του πετρελαίου και αξιολογείται η επίδρασή τους στην ακρίβεια των προσομοιώσεων της ισορροπίας φάσεων, τόσο πετρελαίων, όσο και αερίων συμπυκνωμάτων, που περιέχονται στην πλούσια βάση δεδομένων PVT του Εργαστηρίου ανάλυσης ρευστών και πυρήνων υπογείων ταµιευτήρων του τμήματος Μηχανικών Ορυκτών Πόρων του Πολυτεχνείου Κρήτης.
Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε ρευστό μείγμα υδρογονανθράκων ταμιευτήρα από την βάση δεδομένων PVT του εργαστηρίου για το οποίο πραγματοποιήθηκε προσομοίωση με χρήσητου λογισμικού Winprop της CMG. Χρησιμοποιήθηκαν διάφορες μεθοδολογίες χαρακτηρισμού των ιδιοτήτων των συστατικών του αλλά και μεθοδολογίες που σχετίζονται με την ομαδοποίηση και τον διαχωρισμό των συστατικών. Στην συνέχεια έγινε σύγκριση των αποτελεσμάτων και επιλέχθηκε η μεθοδολογία που δίνει συνολικά τα καλύτερα αποτελέσματα.
Μεταξύ των δύο βασικών μεθοδολογιών χαρακτηρισμού του βαρέως κλάσματος που χρησιμοποιήθηκαν, της Εκθετικής και της Γάμμα, η Εκθετική μέθοδος έδωσε σαφώς καλύτερα αποτελέσματα σε όλα τα στάδια και σχεδόν για όλες τις παραμέτρους των υπολογιστικών δοκιμών. Συγκεκριμένα η Εκθετική μέθοδος εμφάνισε καλύτερη συνέπεια (consistency), ακρίβεια (accuracy) αλλά και μικρότερο υπολογιστικός χρόνος (CPU time). Όσον αφορά την σύγκριση των διαφορετικών σταδίων (στάδιο χωρίς διαχωρισμό βαρέως κλάσματος, με διαχωρισμό και στάδιο με ομαδοποίηση), το στάδιο του διαχωρισμού της Εκθετικής μεθόδου (αν και εμφανίζει σαφώς μεγαλύτερο υπολογιστικό κόστος και τρομερά δυσκολότερη βελτιστοποίηση της αριθμητικής παλινδρόμησης σε σχέση με το στάδιο της ομαδοποίησης αλλά και της απλής αριθμητικής παλινδρόμησης λόγω του μεγαλύτερου πλήθους των συστατικών) δίνει τα καλύτερα συνολικά απολέσματα από όλα τα στάδια. Τέλος η βέλτιστη μεθοδολογία χρησιμοποιήθηκε και σε άλλα δύο ρευστά Y/A με τυχαίες συστάσεις από την ίδια βάση δεδομένων. Η σύγκριση αυτή κατέδειξε ότι η βέλτιστη μεθοδολογία πρέπει να προσαρμόζεται στην ειδικότερη κατηγορία ρευστού που εφαρμόζεται.
