Skip to main content
SUPERVISOR
Ahmad Saboonchi,Mohsen Saghafian
احمد صابونچی (استاد راهنما) محسن ثقفیان (استاد مشاور)
 
STUDENT
Alireza Rafie boldaji
علی رضا رفیعی بلداجی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مکانیک
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Simulation and Investigation of Temperature and Pressure Profile in Chokes Flow for Two-phase Flow of Oil and Gas and Estimate of Critical Flow Rate
This document is about CFD simulation of two-phase flow in wellhead choke. Chokes are commonly used in oil and gas production ystems. A choke i a restriction basically designed to control flow rate of oil and ga wells, to prevent the downstream disturbances from propagating upstream (criticalflow), and to protect the surface equipment facilities against slugging at high flowing pressures. Wide application of two-phase flows in different industrial part and fields which is related to the humen life, make scientists and reaserchers of the fluid mechanic study the details of these kinds of flows to get the best optimization of devices working with this issues. Every flowing well has some devices to control flow rate for maintaining sufficient back pressure to prevent formation damage, water gas coning, and to stable the flow rate and to produce the reservoir at the most efficient possible rate. This flow is inevitable in the system, such as multi-phase flows in well and transferring pipes from well for operation unit. Because of installation of a separators with high efficiency and the use of two separate pipelines to traort oil and gas phases, it is not economically affordable. Various methods are used to calculate the flow rate, one of the multiphase flow measurement methods is the separation and measurement by ohy;e-phase Flow meter, another common method is the use of movable separator, its operation is very labor-intensive and costly. The current method which is used, based on the flow differential pressure on both sides of choke. Three grou of correlatio describing two-phase flow through wellhead choke were examined. The first grou involved simple empirical equatio similar to those of Gilbert, the second group comprised derived equatio of two-phase flow incorporating PVT propertie and third grou i computational method. In this study computational method is used, finite volume method is used for discrete equations, k-w(SST) is used for Turbulence model. for validation of turbulent model, at first single phase simulated and the numerical simulation results show the prediction accuracy. This simulation has been in the steady state analysis then it has been calculated the flow of oil and gas through choke with simulation of this two phase flow by computational fluid dynamic method. The comparison of numerical results with empirical result show a reasonable adjustment with the numerical results. The flow rate of every phases was calculated and compared with the results obtained from empirical equations and well analysis. Each one of this empirical equations obtain from the use of some data from a particular geographical region. Therefore concluded that the numerical simulation can be replaced whit the empirical equations which is has been used today. Keywords: CFD, two-phase flow, choke, critical, Numerical simulation
کاربرد وسیع جریان های دوفازی در بخش های مختلف صنعتی، دانشمندان و محققین بخش مکانیک سیالات را بر آن داشته که با شناخت هر چه دقیق تر این نوع جریان ها در بهینه سازی دستگاه ها و جریان های مربوطه، بهترین نتایج را پیش از شروع ساخت دستگاه ها در اختیار داشته باشند. یکی از مهم‌ترین کاربردهای جریان های چندفازی در صنایع نفت و گاز است، ویکی از مهم ترین مباحثی که در مورد جریان و اندازه گیری آن در صنایع نفت و گاز وجود دارد در زمینه جریان های چند فازی است. جهت محاسبه دبی سیال روش های متفاوتی به کار می رود، یکی از روش های اندازه گیری جریان های چندفازی تفکیک آن و اندازه گیری توسط جریان سنج های تک فاز می باشد. روش مرسوم دیگر در مورد جریان های چند فازی استفاده از تفکیک گرهای سیار می باشد که عملیات آن ها بسیار پرزحمت و پرهزینه است. روش مورداستفاده فعلی بر مبنای اختلاف فشار جریان سیال در دو طرف یک کاهنده جریان استوار است. تأثیرات این دو محل فشار (قبل و بعد از کاهنده جریان در اثر عبور سیال) هم‌زمان به دستگاه اندازه‌گیری وارد می‌شود و اختلاف فشار توسط دستگاه محاسبه می‌گردد و خود به‌صورت اختلاف فشار بر روی صفحه بخصوصی به‌صورت نمودار ضبط می‌گردد. حال با توجه به توضیحات فوق و استفاده از فرمول های تجربی مقدار دبی گاز و مایع را در هر لوله و در هرلحظه محاسبه می‌شود. در این پروژه جریان دوبعدی نفت و گاز درون کاهنده جریان به‌صورت عددی در نرم افزار انسیس-فلوئنت شبیه‌سازی‌شده است. برای گسسته سازی معادلات حاکم بر جریان از روش حجم محدود استفاده‌شده است. مدل توربولانسی مورداستفاده k-w(SST) می باشد و برای اعتبارسنجی مدل توربولانسی استفاده‌شده، ابتدا جریان تکفازی گاز شبیه‌سازی‌شده که نتایج حاکی از دقت پیش بینی شبیه سازی عددی است. این شبیه‌سازی در حالت دائمی تحلیل‌شده و مقایسه نتایج عددی حاصل با نتایج تجربی نشان‌دهنده تطابق قابل‌قبول نتایج عددی می باشد. مقدار دبی هریک از فازها محاسبه‌شده و با نتایج حاصل از فرمول های تجربی و آنالیز چاه مقایسه شده است. پس می توان نتیجه گرفت که شبیه سازی عددی می تواند جایگزین مناسبی برای فرمول های تجربی باشد که امروزه مورداستفاده قرار می گیرند. واژه‌های کلیدی: کاهنده جریان، جریان دوفازی،شبیه سازی عددی،جریان بحرانی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی