title: Πειραματικός προσδιορισμός της μεταβολής της πυκνότητας και της διόγκωσης μειγμάτων υδρογονανθράκων με την προσθήκη CO2 σε υψηλές θερμοκρασίες και πιέσεις
Creators: name: Ασλανιδης Παναγιωτης
Publisher: name: Technical University of Crete
Year: 2016

description: Στις μέρες μας το πετρέλαιο αποτελεί ένα πανίσχυρο μέσο οικονομικής ισχύος. Αυτό επιβεβαιώνεται μέσα από τις εφαρμογές του στις καθημερινές μας ανάγκες  όπως στα καύσιμα, στα  λιπαντικά, στις χημικές ύλες κλπ με απoτέλεσμα την αυξανόμενη ζήτησή του. Η αυξανόμενη ζήτηση καθιστά απαραίτητη την βελτίωση των μεθόδων απόληψης υδρογονανθράκων από τους ταμιευτήρες πετρελαίου με στόχο την παράταση της διάρκειας ζωής του.  
Μέχρι να φτάσει στην εμπορική του μορφή, ακολουθούνται αρκετά στάδια από την ανίχνευση μέχρι την εξόρυξή του. Η παρούσα μελέτη εντάσσεται στην μηχανική ταμιευτήρων (reservoir engineering), κλάδο της μηχανικής πετρελαίου που ασχολείται με την εφαρμογή επιστημονικών αρχών στα διάφορα προβλήματα που προκύπτουν κατά τη ροή των ρευστών μέσα στους ταμιευτήρες. Ένα από τα προβλήματα αυτά είναι η αύξηση της αποληψιμότητας και η πρόβλεψη των όγκων των παραγόμενων ρευστών του ταμιευτήρα. Μία μέθοδος επαυξημένης απόληψης είναι η εκτόπιση του ρευστού του ταμιευτήρα με εισπίεση CO2 υπό συνθήκες ανάμειξης(EOR), το οποίο συμπαρασύρει το υπολειμματικό πετρέλαιο από τους πόρους του ͘ενώ η πρόβλεψη των όγκων των παραγόμενων ρευστών μπορεί να γίνει μέσω των πυκνοτήτων από τη μεταξύ τους σχέση    (ρ =[Equation].  Το CO2 επιδρά διαφορετικά στις τιμές των πυκνοτήτων των μειγμάτων υδρογονανθράκων ανάλογα με την κατηγορία στην οποία ανήκουν τα συστατικά τους (αλκάνια, αρωματικοί υδρογονάνθρακες, κυκλοαλκάνια ή ναφθενικά) κατά συνέπεια οι παραγόμενοι όγκοι των μειγμάτων όταν αναμειγνύεται CO2 διαφέρουν σημαντικά μεταξύ τους.  
Μελετήθηκαν ως προς την πυκνότητά τους μείγματα μεθανίου, με έναν υγρό υδρογονάνθρακα που ανήκει σε μία από τις τρεις ομόλογες σειρές (αλκάνια, αρωματικοί, ναφθενικά) και διοξείδιο του άνθρακα σε διαφορετικές συγκεντρώσεις. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε το μείγμα μεθανίου-κανονικού επτανίου σε αναλογία 1.5:1 με συγκεντρώσεις CO2 23.04% και 74.93%, το μείγμα μεθανίου-τολουολίου σε αναλογία 1:1 με συγκεντρώσεις CO2 13.87%,27.45% και 71.86% και το μείγμα μεθανίου-κυκλοεξανίου σε αναλογία 1:1 με συγκεντρώσεις CO2 19.01%,47.33% και 68.2%.  Οι θερμοκρασίες μελέτης ήταν 50,70 και 90οC, ενώ το εύρος των πιέσεων ήταν 100 έως 517.2bar. Στις υψηλότερες περιεκτικότητες σε CO2 κάθε μείγματος μελετήθηκαν οι πυκνότητες στην περιοχή ανάδρομης συμπύκνωσης. 
Για τις πειραματικές μετρήσεις χρησιμοποιήθηκε πειραματικός εξοπλισμός όπου τα κύρια όργανά του ήταν: δύο αυτόκλειστοι εμβολοφόροι κύλινδροι, δύο αντλίες εισπίεσης νερού, ένας εργαστηριακός κλίβανος και το πυκνόμετρο της εταιρίας Anton Paar με τα οποία μετρήθηκαν οι τιμές των περιόδων ταλάντωσης. Βάσει των εξισώσεων TUCG και TUCL υπολογίστηκαν οι τιμές των πυκνοτήτων μέσω των τιμών περιόδου ταλάντωσης. Έπειτα, έγινε σύγκριση των τιμών αυτών με τις προβλεπόμενες πυκνότητες από το μοντέλο Winprop της CMG. Κατόπιν της σύγκρισης, έγινε ρύθμιση των παραμέτρων volume shift και Kij για βελτιστοποίηση της προσέγγισης των προβλεπόμενων τιμών του μοντέλου Winprop με τις πειραματικές. Τέλος, υπολογίστηκαν οι συντελεστές διόγκωσης των προς μελέτη μειγμάτων για κάθε συγκέντρωση CO2 και κάθε θερμοκρασία στη μονοφασική περιοχή τους.  
Επιπροσθέτως, πέραν των μετρήσεων περιόδων ταλάντωσης από το πυκνόμετρο, μετρήθηκε η πυκνότητα με τη μέθοδο εκτόνωσης ρευστού σε συνθήκες επιφανείας(μέθοδος flash). Οι μετρήσεις των πυκνοτήτων αυτές έγιναν σε κάθε περιεκτικότητα διοξειδίου του άνθρακα για ένα ζεύγος θερμοκρασίας-πίεσης στη μονοφασική περιοχή του μείγματος. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων συγκρίθηκαν με τις μετρήσεις πυκνότητας μέσω του πυκνομέτρου καθώς και με τις προβλεπόμενες τιμές πυκνότητας από το μοντέλο Winprop της CMG. 
Ακολούθως εξάγονται συμπεράσματα ως προς την επίδραση της αυξανόμενης συγκέντρωσης του διοξειδίου του άνθρακα στα προς μελέτη μείγματα, ως προς την απόκλιση μεταξύ των πειραματικών τιμών πυκνότητας με αυτών του μοντέλου Winprop και τέλος επιχειρείται σύγκριση των τιμών πυκνότητας με τις δύο μεθόδους μέτρησεις(πυκνομέτρου και flash).