عنوان پایان‌نامه
بررسی ازمایشگاهی پدیده اختلاط همرفتی در محیط متخلخل برای ذخیره سازی گاز دی اکسید کربن در ابده
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت - مخازن هیدروکربوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50188;کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1046.
- تاریخ دفاع
- ۰۶ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- رسول نظری مقدم
- استاد راهنما
- بهزاد رستمی
- چکیده
- جمع آوری و ذخیره¬سازی زیر زمینی گاز دی¬اکسیدکربن یکی از روش های جلوگیری از ورود این گازهای گلخانه ای به جو زمین است. در این فرآیند گاز دی¬اکسیدکربن از منابع تولید اساسی آن جمع آوری شده و توسط لوله های انتقال به محل های توزیع هدایت می¬شود و پس از تزریق در سازند های مناسب لایه های زمین، بصورت دائمی نگه داری می¬شود.یکی از مکانیزم های موثر در ذخیره¬سازی و نگهداری دائم گاز گلخانه ای دی¬اکسیدکربن در آبده، مکانیزم انحلال می¬باشد. بازده مکانیزم انحلال قبل از انتخاب مکان مناسب جهت تزریق باید به طور کامل مورد بررسی قرار گیرد زیرا در یک پروژه موفق باید میزان حل شدگی گاز در آب نسبتاً مناسب باشد تا احتمال نشت مجدد گاز به اتمسفر کاهش یابد. در این پایان نامه با انجام تست های آزمایشگاهی سعی بر شناخت هر چه بیشتر این پدیده و پارامتر های تأثیر گذار بر این پدیده بوده است. در ابتدا آزمایشاتی بدون حضور سنگ و در توده ی مایع انجام شده تا به مطالعه پدیده همرفت و اختلاط همرفتی گاز در توده مایع پرداخته شود و شناخت بهتری از این پدیده، بدون وجود عدم قطعیت های حاصل از محیط متخلخل، به دست آید. سپس روشی برای مقداردهی انحلال گاز دی¬اکسیدکربن در توده مایع و در شرایط وجود همرفت ارائه شد. در ادامه آزمایشاتی در حضور محیط متخلخل طراحی و تأثیر پارامتر های پتروفیزیکی آن بر روی اختلاط همرفتی و میزان انحلال پذیری گاز بررسی شد. نتایج به دست آمده از آزمایشات حاکی از فعال شدن پدیده همرفت در سیستم های با عدد ریلی بالا بوده و مشاهده شد کهبا کاهش عدد ریلی، زمان بحرانی برای فعال شدن پدیده¬ی همرفت افزایش و قدرت آن برای انتقال جرم کاهش می‌یابد. همچنین عبارت جدیدی به نام "ضریب نفوذ مجازی" معرفی شد که در آن سرعت انحلال گاز بواسطه دو مکانیزم همرفت و نفوذ در نظر گرفته شده است. سپس از این ضریب نفوذ برای اندازه گیری نسبت حل شدگی نهایی و محاسبه ی تأثیر اختلاط همرفتی بر انحلال گاز استفاده شد. همچنین تاثیر اختلاط همرفتی در فرآیند ذخیره¬سازی گاز دیاکسیدکربن در آبده، با ارائه روابطی برای عدد شروود و ضریب نفوذ مجازی به عنوان پارامترهای اختلاط همرفتی بررسی شده که می تواند جهت انتخاب یک آبده مناسب برای ذخیره¬سازی گاز گلخانه ای دیاکسیدکربن مورد استفاده قرار گیرد.
- Abstract
- Carbon dioxide sequestration in deep geological formations has been suggested as a way of reducing greenhouse gas emissions. Geologic sequestration of CO2 is the capture of CO2 from major sources, transporting it usually by pipeline, and injecting it into underground formations. Correct estimation of the rate of dissolution is important because the timescale for dissolution corresponds to the timescale over which free phase CO2 has a chance to leak out. In this dissertation, some experimental tests were design to investigate the effects of convective mixing on dissolution rate of CO2 in water. At first, some experiments were performed in the bulk of water to exclude the uncertainties of porous media effects. Then, the effects of convection on mixing of CO2 in saturated porous media were investigated in some experiments which are done in various synthetic porous media with different petrophysical properties. The results show that the convection is activated in system with high Rayleigh number. As the Rayleigh number of system is decreased, the onset time of convection is increased and the convective mixing effects in mass transferring became weak. A new parameter of pseudo diffusion coefficient is introduced which is accounted the rate of mass transferring by both convection and diffusion mechanisms and used it to calculate the fraction of ultimate dissolution when the convection is active. In addition, it is found that mixing achieved by convection can be approximated by a scaling relationship for Sherwood number and pseudo diffusion coefficient.Results of this dissertation give insight into appropriate implementation of large scale geological CO2 storage in deep saline aquifers.
