Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch
Tóm tắt
Trong lĩnh vực khai thác khí và condensate, việc xử lý dòng lưu chất phụ thuộc vào áp suất từng giếng và áp suất tại đầu vào hệ thống công nghệ xử lý. Để có thể tiếp tục thu hồi khí và condensate tại các giếng đã suy giảm áp suất đồng thời với các giếng khác vẫn cho sản lượng và áp suất ổn định, thông thường các phương pháp sử dụng thiết bị bề mặt được nghiên cứu đánh giá tính khả thi về kỹ thuật cũng như đảm bảo hiệu quả kinh tế. Hai phương án dùng thiết bị bề mặt thông thường là máy nén khí ướt 3 pha và Ejector. So với việc sử dụng máy nén khí ướt thì phương án sử dụng Ejector mang lại nhiều lợi ích như chi phí đầu tư và vận hành thấp, đây là một thiết bị có cấu tạo gọn nhẹ, độ tin cậy cao và thân thiện môi trường. Tuy nhiên, để đưa đến quyết định đầu tư thì cần phải có một mô hình tin cậy giúp phân tích khả năng làm việc, hiệu suất hoạt động cũng như tính toán chính xác tỷ lệ sản phẩm thu hồi được gia tăng. Trong nghiên cứu này, kết quả của mô hình CFD sử dụng hỗn hợp khí cũng được so sánh với mô hình tương đương chỉ sử dụng methane. Sự khác biệt của 2 mô hình được sử dụng để phân tích tính chính xác và hiệu quả của việc nghiên cứu áp dụng Ejector khí tự nhiên gia tăng thu hồi cho giếng suy giảm áp suất. Dòng chảy của lưu chất bên trong thiết bị Ejector được mô phỏng dựa trên mô hình rối k-ε Re-Normalization Group. Chất lưu là hỗn hợp khí tự nhiên có thành phần cấu tử theo điều kiện mỏ Hải Thạch. Phương trình khí thực Peng-Robison tính toán tỷ trọng hỗn hợp khí.
Các tài liệu tham khảo
applications”, Applied Energy, Vol. 240, pp. 138 - 172, 2019.
[2] Y.Bartosiewicz, Z.Aidoun and Y.Mercadier, “Numerical assessment of ejector operation for refrigeration applications based on CFD,” Applied Thermal Engineering, Vol. 26, No. 5 - 6, pp. 604 - 612, 2006.
[3] A.J.Green, Kevin Ashton and A.T.Reade, “Gas production improvements using ejectors”, Offshore Europe, Aberdeen, United Kingdom, 7 - 10
September, 1993.
[4] M.M.Sarshar, “Jet-boosting the profitability of marginal oil and gas fields”, World Pumps, Vol. 1998, No. 387, pp. 24 - 26, 1998.
[5] Marco Villa, Giambattista De Ghetto, Francesco Paone, Giancarlo Giacchetta and Maurizio Bevilacqua, “Ejectors for boosting low-pressure oil wells”, SPE Production & Facilities, Vol. 14, No. 4, pp. 229 - 234, 1999.
[6] P.Andreussi, S.Sodini, V.Faluomi, P.Ciandri, A.Ansiati, F.Paone and C.Battaia, “Multiphase ejector to boost production: First application in the Gulf of Mexico”, Offshore Technology Conference, Houston, Texas, 5 - 8 May, 2003.
[7] Kulachate Pianthong, Wirapan Seehanam, M.Behnia, Thanarath Sriveerakul and S.Aphornratana, “Investigation and improvement of ejector refrigeration system using computational fluid dynamics technique”, Energy Conversion and Management, Vol. 48, No. 9, pp. 2556 - 2564, 2007.
[8] Yinhai Zhu, Wenjian Cai, Changyun Wen and Yanzhong Li, “Numerical investigation of geometry parameters for design of high performance ejectors”, Applied Thermal Engineering, Vol. 29, No. 5 - 6, pp. 898 - 905, 2009.
[9] Y.Bartosiewicz, Zine Aidoun, P. Desevaux and Y.Mercadier, “CFD-Experiments integration in the evaluation of six turbulence models for supersonic
ejectors modeling”, Proceedings of Integrating CFD and Experiments Conference, Glasgow, UK, 2004.
[10] Yinhai Zhu and Peixue Jiang, “Experimental and numerical investigation of the effect of shock wave characteristics on the ejector performance,” International Journal of Refrigeration, Vol. 40, pp. 31 - 42, 2014.
[11] Weixiong Chen, Huiqiang Chen, Chen Chaoyin Shi, Kangkang Xue, Daotong Chong, and Junjie Yan, “A novel ejector with a bypass to enhance the performance”, Applied Thermal Engineering, Vol. 93, pp. 939 - 946, 2016.
[12] Daotong Chong, Junjie Yan, Gesheng Wu and Jiping Liu, “Structural optimization and experimental investigation of supersonic ejectors for boosting low pressure natural gas”, Applied Thermal Engineering, Vol. 29, No. 14 - 15, pp. 2799 - 2807, 2009.
[13] D.Chong, G.Wu, S.Liu, J.Yan, and J.Liu, “Numerical simulation of low pressure natural gas injector”, AIP Conference Proceedings, Vol. 1207, pp. 961 - 967, 2010.
[14] Weixiong Chen, Daotong Chong, Junjie Yan and Jiping Liu, “Numerical optimization on the geometrical factors of natural gas ejectors”, International Journal of Thermal Sciences, Vol. 50, No. 8, pp. 1554 - 1561, 2011.
[15] Weixiong Chen, Chenxi Huang, Daotong Chong, and Junjie Yan, “Numerical assessment of ejector performance enhancement by means of combined adjustable-geometry and bypass methods”, Applied Thermal Engineering, Vol. 149, pp. 950 - 959, 2019.
[16] Amin Hassan Amin, Ibrahim Elbadawy, Essam Elgendy and Md Fatouh, “Effect of geometrical factors interactions on design optimization process of a natural gas ejector”, Mechanical Engineerin, Vol. 11, No. 9, 2019.
[17] Weixiong Chen, Daotong Chong, Junjie Yan, Sheng-Chao Dong and Ji-Ping Liu, “Numerical investigation of two-phase flow in natural gas ejector”,
Heat Transfer Engineering, Vol. 35, No. 6 - 8, 2014.
[18] NIST, NIST standard reference database number 69. Chemistry WebBook, 2018.
[19] P.J.Roache, “Perspective: A method for uniform reporting of grid refinement studies”, Journal of Fluids Engineering, Vol. 116, No. 3, pp. 405 - 413, 1994.
[20] P.J.Roache, “Quantification of uncertainty in computational fluid dynamics”, Vol. 29, pp. 123 - 160, 1997.
[21] Patrick J.Roache, “Verification of codes and calculations”, AIAA Journal, Vol. 36, No. 5, pp. 696 - 702, 1998.
[22] Weixiong Chen, Daotong Chong, Junjie Yan and Jiping Liu, “The numerical analysis of the effect of geometrical factors on natural gas ejector performance”, Applied Thermal Engineering, Vol. 59, No. 1 - 2, pp. 21 - 29, 2013.
[23] Syed M.Peeran and N.Beg S.Sarshar, “Novel examples of the use of surface jet pumps (SJPs) to enhance production & processing. Case studies & lessons learnt”, North Africa Technical Conference and Exhibition, Cairo, Egypt, 15 - 17 April, 2013.
[24] B.J.Huang, C.B.Jiang and F.L.Hu, “Ejector performance characteristics and design analysis of jet refrigeration system”, Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 107, No. 3, pp. 792 - 802, 1985.
[25] Jianyong Chen, Sad Jarall, Hans Havtun and Bans Palm, “A review on versatile ejector applications in refrigeration systems”, Renewable and Sustainable Energy Reviews, Vol. 49, pp. 67 - 90, 2015.
26] Muhd Ikmal I. Bin Mohd Maulana, AhmedAl-Ashaab, Jakub W.Flisiak, Zehra C.Araci, Piotr W.Lasisz, Essam Shehab, Najam Beg, and Abdullah Rehman, “The set-based concurrent engineering application: A process of identifying the potential benefits in the surface jet pump case study,” Procedia CIRP, Vol. 60, pp. 350 - 355, 2017.
[27] Navid Sharifi, Masoud Boroomand and Majid Sharifi, “Numerical optimization of ejector geometry based on non-dimensional parameters”, International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Houston, Texas, USA, November 9 - 15, 2012.
1. Tác giả giao bản quyền bài viết (tác phẩm) cho Tạp chí Dầu khí, bao gồm quyền xuất bản, tái bản, bán và phân phối toàn bộ hoặc một phần tác phẩm trong các ấn bản điện tử và in của Tạp chí Dầu khí.
2. Bằng cách chuyển nhượng bản quyền này cho Tạp chí Dầu khí, việc sao chép, đăng hoặc sử dụng một phần hay toàn bộ tác phẩm nào của Tạp chí Dầu khí trên bất kỳ phương tiện nào phải trích dẫn đầy đủ, phù hợp về hình thức và nội dung như sau: tiêu đề của bài viết, tên tác giả, tên tạp chí, tập, số, năm, chủ sở hữu bản quyền theo quy định, số DOI. Liên kết đến bài viết cuối cùng được công bố trên trang web của Tạp chí Dầu khí được khuyến khích.
