Εισπίεση όξινου αερίου σε ταμιευτήρες πετρελαίου:ισορροπία φάσεων & θερμοφυσικές ιδιότητες όξινου αερίου - Τασιός, Γιώργος-Χρύσανθος (Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλευτικής. Εργαστήριο Εφαρμοσμένης Γεωφυσικής, 2018)
Η παρούσα εργασία αποσκοπεί στη διερεύνηση θεμάτων που σχετίζονται με την ισορροπία φάσεων και τη θερμοδυναμική συμπεριφορά διμερών και τριμερών συστημάτων ενώσεων του υδροθείου, διοξειδίου του άνθρακα και ελαφρών υδρογονανθράκων. Η μελέτη των θεμάτων αυτών είναι κρίσιμης σημασίας για το σχεδιασμό και την αποτελεσματική εφαρμογή διαδικασιών εισπίεσης του παραγόμενου και διαχωριζόμενου στην επιφάνεια όξινου αερίου από κοιτάσματα πετρελαίου με υψηλή περιεκτικότητα σε υδρόθειο εντός του ταμιευτήρα με στόχο την επαύξηση της απόληψης πετρελαίου. Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται η παρουσίαση των διαδικασιών διαχείρισης του παραγόμενου και διαχωριζόμενου στην επιφάνεια όξινου αερίου, μία εκ των οποίων είναι και η επανεισπίεση του εντός του πετρελαϊκού ταμιευτήρα για την αύξηση της απόληψης πετρελαίου. Ιδιαίτερη έμφαση δίδεται και στη συμβατική τεχνολογία που ακολουθείται από την πετρελαϊκή βιομηχανία και η οποία περιλαμβάνει το στάδιο της γλύκανσης του παραγόμενου όξινου αερίου και την μετατροπή του υδροθείου σε στοιχειακό θείο. Επίσης, παρουσιάζονται στοιχεία σχετικά με τη θερμοδυναμική συμπεριφορά των όξινων αέριων μειγμάτων, με μεγαλύτερη βαρύτητα να δίνεται στην ισορροπία φάσεων και τη πυκνότητα τους. Στο Κεφάλαιο 2 παρουσιάζονται τα θερμοδυναμικά «εργαλεία», και το λογισμικό που χρησιμοποιήθηκαν για τη μελέτη της ισορροπίας φάσεων και της θερμοδυναμικής συμπεριφοράς των διμερών και τριμερών μειγμάτων υδροθείου, διοξειδίου του άνθρακα και ελαφρών υδρογονανθράκων. Έμφαση δίδεται στη κυβική καταστατική εξίσωση PR που χρησιμοποιείται ευρύτατα από την πετρελαϊκή βιομηχανία. Στο Κεφάλαιο 3 μελετώνται τα δυαδικά συστήματα υδροθείου και ελαφρών υδρογονανθράκων (αλκάνια). Αναπτύσσεται μια νέα γενικευμένη συσχέτιση για τους δυαδικούς συντελεστές αλληλεπίδρασης (kij) ως συνάρτηση του ακεντρικού παράγοντα του αλκανίου (ω) και της ανηγμένης θερμοκρασίας του υδροθείου (Tr) και αξιολογείται συγκριτικά η ικανότητα της αναπτυχθείσας συσχέτισης στην πρόρρηση της πίεσης φυσαλίδας και του γραμμομοριακού κλάσματος της ατμώδους φάσης για τα δυαδικά συστήματα του υδροθείου με ελαφρείς υδρογονάνθρακες. Στο Κεφάλαιο 4 μελετάται το δυαδικό σύστημα υδρόθειο-διοξείδιο του άνθρακα. οι ενώσεις του οποίου αποτελούν το βασικό μέρος του όξινου αερίου. Συγκεκριμένα μελετάται ο δυαδικός συντελεστής αλληλεπίδρασης και εξετάζεται η συμπεριφορά μιας ενιαίας τιμής του kij στη πρόρρηση της ισορροπίας φάσεων. Για την πρόρρηση της πυκνότητας, εφαρμόζεται η Κ.Ε. PR και η τροποποίηση αυτής J-PR με χρήση διαθέσιμων βιβλιογραφικών συντελεστών διόρθωσης γραμμομοριακού όγκου (volume shift parameters). Στο Κεφάλαιο 5 διερευνάται η πρόρρηση της ισορροπίας φάσεων και της πυκνότητας στο τριαδικό σύστημα H2S-CO2-CH4, οι ενώσεις του οποίου συμμετέχουν αθροιστικά σε ποσοστό μεγαλύτερο του 90% σε ένα μείγμα όξινου αερίου. Κατασκευάζονται τριγωνικά διαγράμματα όπου απεικονίζεται η ισορροπία φάσεων και μελετάται ο προσδιορισμός της πυκνότητας του συστήματος στην υγρή κατάσταση με την εφαρμογή διαφορετικών θερμοδυναμικών μοντέλων (κλασική PR και ενσωμάτωση συντελεστών διόρθωσης γραμμομοριακού όγκου (volume shift parameters). Στο Κεφάλαιο 6 σχολιάζονται συνολικά τα προκύπτοντα αποτελέσματα της διεξαγόμενης μελέτης και διατυπώνονται τα συμπεράσματα.