الفهرس 
AbstractOnly 14 pages are availabe for public view
 |  | from | 196 |  |  |
| | | from | 196 | | |
Abstract
الى عهد قريب قامت الزيوت الخفيفة، كمصدر تقليدي للبترول الخام، بتوفير احتياجات العالم من مصادر اقتصادية الطاقة، ولكن في السنوات الأخيرة أدت الزيادة الكبيرة في الاستهلاك من المصادر التقليدية للزيت الخام نتيجة لتزايد الطلب على الطاقة، بالإضافة إلى انخفاض الاكتشافات الجديدة مما أدى إلى النقص الشديد في الاحتياطيات المؤكدة من البترول الخفيف، وضرورة البحث عن مصادر بديلة للطاقة. وتقدم مصادر الزيوت الخام الثقيلة والبيتومين البديل المناسب للطاقة على المدى القصير والبعيد. وتعتبر الزيوت الثقيلة والبيتومين من المصادر الغير تقليدية للطاقة وهى متوفرة على أعماق قريبة من السطح، وتؤكد التقديرات المتحفظة أن المخزون العالمي المؤكد للزيوت الثقيلة يقدر بما يزيد عن ستة تريليون برميل، وتمثل ما يقرب من 70% من الاحتياطيات المؤكدة من مصادر الطاقة في العالم.
وقد أدي النقص الشديد في الاحتياطيات المؤكدة من المصادر التقليدية للبترول الخام إلى تنامي إنتاج واستخدام الزيوت الثقيلة والعمل على تطوير مصادرها، وتعتبر العقبة الرئيسية في استغلال مصادر الزيوت الثقيلة هي مقاومتها العالية للسريان بسبب اللزوجة الكبيرة لهذه الزيوت والتي قد تصل لآلاف المرات ضعف لزوجة الزيوت الخفيفة، والذي يؤدي بدوره إلى صعوبة أو استحالة نقلها خلال الأنابيب حيث تحتاج إلى طاقة ضخ كبيرة.
وقد استخدمت طرق تكنولوجية مختلفة لنقل الزيوت الثقيلة منها طرق لتخفيض لزوجة الزيت من خلال تسخين خطوط الأنابيب وهى طريقة مكلفة، وخلط الزيوت الثقيلة مع الزيوت الخفيفة أو المنتجات الهيدروكربونية، وفصلها بعد النقل. ويعتبر السريان الحلقي للماء حول الزيوت الثقيلة في أنابيب النقل من أرخص الطرق وأسهل الطرق تكنولوجياًوأكثرها كفاءة، حيث يتم حقن الماء حول الزيت الثقيل مكوناً مجرى حلقي يفصل بين السطح الداخلي لأنبوب النقل والزيت الخام المنقول، ويتميز هذا النوع من السريان بانخفاض المفاقيد الاحتكاكية والطاقة المطلوبة لضخ الزيت الثقيل، وبالتالي خفض تكلفة نقل الزيوت الثقيلة. وبمراجعة الدراسات السابقة تبين الحاجة إلى تقديم دراسات مستفيضة للسريان الحلقي للماء حول الزيوت الثقيلة خلال الأنابيب بغرض توضيح الكثير من الحقائق والمفاهيم المتعلقة بهذا النوع من السريان والحصول على المعلومات التي تساهم في الوصول إلى التصميم الأمثل لخطوط أنابيب النقل للزيوت الثقيلة.
وتقدم هذه الرسالة دراسة عددية للسريان الحلقي للماء حول الزيوت الثقيلة في خطوط الأنابيب الناقلة نتيجة لحقن الماء حلقياً حول الزيت الساري في قلب الأنبوب، بحيث يسري الماء حلقياً فاصلاً الزيت الثقيل عن السطح الداخليللأنبوب، وذلك بغرض تخفيض المفاقيد الاحتكاكية،ودراسة تأثير العوامل المختلفة على تطور هيكل السريان، وعلى الفقد في الضغط والنقص في المفاقيد الاحتكاكية.
وقد استخدم برنامج ديناميكا الموائع الحسابية المعروف Fluent 6.3.16لحل معادلات الحركة للسريان المضطرب للزيوت الثقيلة والماء فيأنبوب بقطر 6 بوصة. وقد تماستخدام عدد كبير من الزيوت الثقيلة تراوحت لزوجتها من 30 إلى 18000 سنتي بويز. كما تم تغيير نسبة قطر الزيت في قلب الأنبوب إلى القطر الداخلي للأنبوب 0.83، 0.92، 0.96 على الترتيب. كما تم دراسة العوامل المختلفة المؤثرة على تطور التوزيع المقطعي للسرعة، كثافة وطاقة الاضطراب.
وتوضح النتائج أن لزوجة الزيت الثقيل، معدل السريان، نسبة قطر الزيت في القلب إلى قطر الأنبوب، ونسبة كميةالماء إلى كمية الماء والزيت، وسرعة الماء إلى سرعة الزيت عند الدخول لها تأثير كبيرعلى تطور هيكل السريان من لحظة حقن الماء حتى الوصول إلى التطور الكامل، وأنه كلما ارتفعت لزوجة الزيت الثقيل كلما أصبح التطور أسرع. كما توضح النتائج أن توزيع السرعة على أي مقطع كامل التطور أظهر سرعة ثابتة للزيت الثقيل في قلب الأنبوب بينما سرعة الماء في المقطع الحلقي تتغير من صفر على السطح إلى قيمة عظمى عند السطح الفاصل بين الماء والزيت، وأصبح الشكل العام للسريان كما لو كان الزيت الثقيل جسم صلب في قلب الأنبوب يحمله سريان الماء الحلقي المحيط به.
وتؤكد النتائج أن الفقد في الضغط والاحتكاك للسريان الحلقي للماء والزيت الثقيل أقل بكثير من تلك التي تم الحصول عليها في حالة سريان الزيت الثقيل وحده، وأنه تم توفير جزء كبير جداً من الطاقة المستخدمة في ضخ الزيت الثقيل بحقن كمية صغيرة من الماء حول الزيت الثقيل فيأنبوب النقل. كما توضح النتائج أن لزوجة الزيت الثقيل، معدل السريان، نسبة قطر الزيت في القلب إلى قطر الأنبوب، ونسبة كميةالماء إلى كمية الماء والزيت، وسرعة الماء إلى سرعة الزيت عند الدخول تؤثر تأثيراً كبيراً على قيمة الفقد في الضغط ومعامل الاحتكاك مقارنة بتلك المسجلة لسريان الزيوت الثقيلة وحدها فيأنبوب النقل، وأنه كلما ارتفعت لزوجة الزيت الثقيل كلما أصبح الفارق بينهما كبيراً.
الرسالة مقدمة في سبعة فصول، إضافة إلى الملخص وقائمة المراجع وملحقين. وقد تم تخصيص الفصل الأول ليعطي مقدمة سريعة للزيت الخام الثقيل موضوع البحثوخصائصه والطرق التكنولوجية المستخدمة لنقله، كما يقدم للسريان الحلقي للماء والزيوت الثقيلة في أنابيب النقل ومدى الحاجة إلى دراسته، وفى الفصل الثاني تم عمل مراجعة للأبحاث السابقة في المجال لتغطي الكثير من الحالات التي تخص ذلك النوع من السريان.
ويغطي الفصل الثالث صياغة النموذج الرياضي المستخلص لتوصيف السريان الحلقي للماء حول الزيت الثقيل فيأنبوب النقل، حيث تم توصيف معادلات السريان وكمية الحركة ونموذج الاضطراب المستخدم k-ω لحل معادلات نافيير-ستوكس للسريان الحلقي المضطرب لمائعين مختلفي اللزوجة، كما ناقش الفصل معالجة منطقة السطح والشروط الحدودية.ويناقش الفصل الرابع طريقة الحجم المحدودة Finite-volume المستخدمة للحصول علي الحل العددي لمعادلات نافيير-ستوكس ومعادلات نموذج الاضطراب k-ω، كما يناقش مجموعة برامج ديناميكا الموائع الحسابية Fluent CFD Package واستخدامها لتمثيل السريان الحلقيالمضطرب للماء حول الزيت الثقيل فيأنبوب النقل. ويقدم الفصل الخامس مناقشة لتقييم نتائج النموذج الرياضيمع النتائج المعملية المتاحة لبيان صلاحيته وقدرته على معالجة السريان الحلقي للماء حول الزيت الثقيل فيأنبوب النقل.
ويقدم الفصل السادس عرض ومناقشة لنتائج دراسة السريان الحلقي للماء والزيت الثقيل فيأنبوب النقل، ويناقش هذا الفصل تأثير العوامل المختلفة على تطور هيكل السريان للزيوت الثقيلة في خطوطالأنابيب الناقلة نتيجة لحقن الماء حلقياً حول الزيت الساري في قلب الأنبوب، بحيث يسري الماء حلقياً فاصلاً الزيت الثقيل عن السطح الداخليللأنبوب، وذلك بغرض تخفيض المفاقيد الاحتكاكية، كما يناقش تأثير العوامل المختلفة على الفقد في الضغط والنقص في المفاقيد الاحتكاكية، ويناقش هذا الباب أيضا التوفير المحقق فى الطاقة المستخدمة لضخ الزيوت الثقيلة فى خطوط الانابيب بإستخدام طريقة حقن الماء حلقياً حول الزيت الساري في قلب الأنبوب.
وفي النهاية يقدم الفصل السابعمن هذه الرسالة ملخصاً سريعاً لموضوع البحث، كما يقدم أهم الاستنتاجات العلمية التي تم استخلاصها من هذه الدراسة، وتختتم الرسالة بأهم المقترحات لاستكمال البحث والدراسات المستقبلية في هذا المجال.