Thermodynamic Modeling of Wax Precipitation in Crude Oils

Abstract

Voksnedfall er et komplekst fenomen som kan ha betydelig innvirkning på sikringen av oljeproduksjonssystemer. En litteraturgjennomgang ble gjennomført for å utforske ulike termodynamiske modeller, inkludert enkeltstående faststoffmodeller og flerfaststoffmodeller. Pedersens enkeltstående faststoffmodell (1991) ble valgt som grunnmodellen for sensitivitetsanalyse. I denne studien brukte vi termodynamisk modellering for å undersøke atferden til voksnedfall i en analysert oljeprøve. Resultatene fra modelleringen ga verdifulle innsikter i de underliggende mekanismene for voksnedfall, og kastet lys over påvirkningen av nøkkelparametere som temperatur, sammensetning, løselighetsparametere og ikke-idealitetseffekter. Modellen ble validert ved å sammenligne den med publisert litteratur, og viste pålitelighet og nøyaktighet. Sensitivitetsanalyser ble utført ved å systematisk variere individuelle parametere mens andre ble holdt konstante, noe som gjorde det mulig å vurdere deres innvirkning på voksnedfall. Resultatene avslørte betydningen av ikke-idealitetseffekter både i faststoff- og flytefase, og understreket viktigheten av å vurdere ikke-ideell atferd for nøyaktige prediksjoner. Analysen fremhevet også innflytelsen fra forskjellen i varmekapasitet og smelteentalpi på nedfallets atferd. Videre ble innvirkningen av løselighetsparametere på voksnedfall undersøkt, og viste deres effekt på mengden fast voksfraksjon. Samlet sett bidrar denne studien til en dypere forståelse av voksnedfall og gir innsikt for optimalisering av strategier for voksbehandling i oljeproduksjonsprosesser. Videre forskning er nødvendig for å utforske kompleksiteten i fenomenet og for å forbedre nøyaktigheten til prediktive modeller.

Wax precipitation is a complex phenomenon that can significantly impact the flow assurance of oil production systems. A literature review was conducted to explore various thermodynamic models, including single solid and multi-solid models. The Pedersen single solid model (1991) was chosen as the base model for sensitivity analysis. In this study, we employed thermodynamic modeling to investigate the behavior of wax precipitation in an analyzed oil sample. The results obtained from the modeling provided valuable insights into the underlying mechanisms of wax precipitation, shedding light on the influence of key parameters such as temperature, composition, solubility parameters, and non-ideality effects. The model was validated by comparing it with published literature, demonstrating its reliability and accuracy. Sensitivity analyses were conducted by systematically varying individual parameters while keeping others constant, allowing us to assess their impact on wax precipitation. The results revealed the significance of non-ideality effects in both the solid and liquid phases, emphasizing the importance of considering non-ideal behavior for accurate predictions. The analysis also highlighted the influence of the heat capacity difference and the enthalpy of fusion on the precipitation behavior. Furthermore, the impact of solubility parameters on wax precipitation was investigated, showing their effect on the amount of solid wax fraction. Overall, this study contributes to a deeper understanding of wax precipitation and provides insights for optimizing wax management strategies in oil production processes. Further research is needed to explore the complexity of the phenomenon and to enhance the accuracy of predictive models.