iNetDoc

کامل ترین منبع دانلود مقاله و تحقیق

پروژه بررسی انتقال حرارت بصورت تحلیل در عملیات

نوع : word - قیمت :17000 - تعداد صفحه : 83

بخشی از پروژه : 

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                       صفحه

مقدمه...........................................................................................................................................6       

فصل اول : بسط معادله انرژی جریان نفت گاز در خطوط لوله ............................................... 11

فصل دوم : مدل پیش بینی دما برای توزیع جریان در چاه ها و خطوط لوله ................................ 35

فصل سوم : بسط یک مدل چاه با جریان چندفازی غیرایزوترمال در حالت گذرا  همراه با تغییر

فاز و کاربرد آن برای چاه های تولید درجا ................................................................................ 50

فصل چهارم : نتیجه گیری ......................................................................................................... 77

پیشنهادات ................................................................................................................................ 80

مراجع ...................................................................................................................................... 81

 

مقدمه :

در سالهای اخیر، با توسعه گسترده منابع نفت و گاز و بهره برداری مداوم از نفت خام واکسی[1] ، فناوری انتقال چندفازی موجب بروز یک سری موضوعات مربوط به تضمین جریان مثل رسوب موم، تشکیل هیدرات و پیگ رانی[2] می شود و تصور می شود که رسوب موم تاثیر قابل توجه ای بر امنیت و عملیات اقتصادی سیستم های حمل و نقل چندفازی داشته باشد. با باریک تر شدن مساحت جریان مؤثر لوله  به دلیل رسوب موم ،  ظرفیت باردهی [3]کاهش یافته، فشار باردهی افزایش یافته و در صورت وخامت اوضاع، ممکن است انسداد رخ دهد. تمام پارامترهای ترموفیزیکی مخلوط چندفازی مربوط به دمای سیال مخلوط بوده و نرخ رسوب واکس به دمای دیواره داخلی مرتبط است که مستقیماً به دمای سیال وابسته می باشد. بنابراین، لازم است که تحقیقاتی در مورد دماهای جریان نفت – گاز و دیواره داخلی انجام شود زیرا این تحقیقات برای امنیت و عملیات اقتصادی سیستم خط لوله ضروری می باشند.

در مدلهایی که محققان و نرم افزارهای تجاری مانند[4] برای محاسبه افت دما در خطوط لوله دارای جریان دو فازی نفت – گاز استفاده می کنند، معمولاً فقط انتقال حرارت دیواره و حفظ انرژی ناشی از تغییرات ارتفاع در نظر گرفته می شوند. گرچه پیش بینی دقیق توزیع دمای جریان نفت – گاز بسیار پیچیده است، اما دمای یک سیال مخلوط را می توان با استفاده از معادله انرژی محاسبه کرد، یعنی، معادلۀ آنتالپی همراه با معادلۀ پیوستگی و معادله تکانه.

[5]یک رابطه ساده بین آنتالپی مخلوط نفت – گاز و وقفه مایع  [6] پیشنهاد کرده اند اما آنها به این نتیجه رسیده اند که تاثیر وقفه مایع بر آنتالپی مخلوط معنی دار نیست.

در این روش، [7]و [8] گرمای نهانِ تغییر فاز را به محاسبات افزایش آنتالپی در معادلۀ انرژش اضافه کردند، اما روش های مربوط به محاسبه گرمای نهان تغییر فاز ذکر نشده اند. در واقع، هیچ نیازی به محاسبه اضافی گرمای نهان تغییر فاز وجود ندارد، زیرا تغییر فاز بین گاز و مایع یک فرایند تدریجی است و در اختلاف آنتالپی بین دو فاز لحاظ شده است.

تیم تحقیقاتی[9] مدلی پیشنهاد کرده اند که برای محاسبۀ افت دمای سیالات نفت – گاز و سیال تک فازی با طیف کاملی از زوایای مربوطه و یک فرمول یکپارچه از   [10]و  [11]کاربرد دارد. آنها انتقال جرم بین گاز و مایع را نادیده گرفته اند اما گرادیان فشار، شیب خط لوله، اتلاف انرژی ناشی از شتاب و تاثیر ژول- تامسون را در محاسبه دما لحاظ کرده و از یک روش جدید برای تنظیم ظرفیت گرمایی ویژه و ضریب تاثیر ژول- تامسون استفاده کرده اند. این مدل کاربرد وسیعی برای محاسبه دماهای سیالات لوله داشته و برای مدلسازی ترکیبی و نفت سیاه دقیق می باشد.

[12]یک رویکرد نوین در محاسبه دمای جریان نفت- گاز ارائه کرده اند. در مدلِ آنها، معادلۀ انرژی سیال مخلوط نفت – گاز شاملِ ترمِ انرژی جنبشی و ترم انرژی پتانسیل نیست. یکی از معایب اصلی مدل آنها این است که در آن اختلاف بین انرژی درونی و آنتالپی نادیده گرفته شده است.

امکان استفاده از فرمول افت دما، بدون در نظر گرفتن انرژی پتانسیل، برای محاسبه افت دمای جریان نفت – گاز در یک لوله مواج مورد تردید می باشد. به علاوه، فرمول افت دما با در نظر گرفتن تاثیر ژول – تامسون گاز و حرارتی تولیدی از اصطکاکِ مایع، دارای یکپارچگی نظری نمی باشد. از آنجایی که ضریب تاثیر ژول – تامسون زیرا 0°C است و دمای گاز در طیف معینی بالای 0°C است، به دلیل اصطکاک نفت گرم شده و گاز خنک می شود. حرارت تولید شده از اصطکاک برای نفت و تاثیر ژول – تامسون گاز را می توان به صورت واحد با تاثیر ژول – تامسوف سیال مخلوط بیان کرد.

یکی از پیشرفت های اخیر تکنولوژیکی در صنعت نفت و گاز، تکمیل چاه به روش هوشمند است که شامل استفاده از تجهیرات درون چاهی برای اکتساب داده، تفسیر داده و غیره به منظور کنترل و بهره برداری تولید می باشد. می توان از تفسیر صحیح اطلاعات دما و فشار برای دستیابی به جریان های درون چاهی مثل نفت، ورود گاز و آب استفاده کرد. تفسیر اطلاعات اندازه گیری شده معمولاً به دلیل جریان سیال چندفازی در مخزن دشوار می باشد.

توزیع های دما و فشار که توسط نمودارگیری تولید یا سنسورهای دائمی درون چاهی مثل سنسورهای توزیع شده دمایی مبتنی بر فیبر نوری[13] اندازه گیری می شوند،  امکان ردیابی عملکرد جریان به منظور بهینه سازی تولید را میسر کرده و اینکار موجب بهبود قابل توجه در طراحی تسهیلات تولید، کاهش هزینه جداسازی سیال، و اتخاذ اقدامات کنترلی زودهنگام برای جلوگیری از مشکلات ناخواسته آینده در تولید خواهد شد.

اطلاعات جمع آوری شده در مورد فشار و دمای درون چاهی باید با استفاده از روشی تفسیر شوند تا نرخ جریان هر فاز از سیال به چاه پیش بینی شود. تیم تحقیقاتی  [14]یک معادله کلی و یکپارچه برای پیش بینی دمای جریان ارائه کرده اند که می توان از آن برای خطوط لوله یا چاه تولید و تزریق تحت جریان تک یا دو فازی، در کل محدودۀ زاویه انحراف از  افقی تا عمودی، با مدل های سیال نفت سیاه و مدل های ترکیببی استفاده کرد. توزیع دمای جریان در چاه ها و خطوط لوله نیازمند حل همزمان معادلات پیوستگی، تکانه و پایستگی انرژی است. تیم تحقیقاتی[15] یک مدل حرارتی حالت پایا شامل تاثیر جول- تامسون برای محاسبه جریان در چاه های عمودی ارائه کرده اند. معمولاً از روش تیم تحقیقاتی[16] (آوریل 1962) برای پیش بینی توزیع دمایی چاه استفاده می شود. در این روش، فرایند پیچیده انتقال حرارت حالت گذرا بین چاه و مخزن به دقت منظور شده است. البته روش[17] محدود به گاز ایده آل یا جریان مایع تراکم پذیر است.

هدف از اینکار تحقیقاتی بسط یک مدل پیش بینی برای توزیع دمای جریان برای جریان تک فاز، دو فاز و سه فاز و شناسایی نوع سیال و آنالیز دقیق تاثیر آن بر پروفیل دما در چاه است. هم چنین می توان از این مدل برای شناسایی پارامترهای تاثیرگذار بر پروفیل های دما استفاده کرد. این کار دنباله ای است بر کار تیم تحقیقاتی Alves که به بررسی جریان تک فازی یا دو فازی حالت پایا پرداخته است.

گرمایشِ درجای[18]  بیتومن  و ارتقای آن به محصولات سبک تر مستلزم گرمایش زیرسطحی سازند تا دماهای 300-350 °C (572-662°F) است. در حین گرمایش، انبساط حرارتی اجزای زیرسطحی و پیرولیز هیدروکربن ها می تواند منجر به ساخت فشار بالای مخزن شود. ترکیب سیال تولیدی می تواند از بیتومنی  با ویسکوزیته بالا (8-10 °API) در دورۀ اولیه گرمایش تا نفت خام سبک (32-45 °API) پس از شروع پیرولیز باشد. مقدارهای متفاوتی از  آب، دی اکسید کربن، H2S و گازهای هیدروکربنی نیز در جریان تولیدی وجود دارند.



 

 



نوع فایل : word
اندازه فایل : 83
قیمت : 17000
خرید