شبيه سازي CFD پديده انگشتي شدن جريان دو فازي درون محيط متخلخل

كارشناسي ارشد

چكيده بر اساس آمارها، نفت تا ساليان متمادي برجسته‌ترين نقش را در اقتصاد كشور ما بازي خواهد كرد كه اين امر، توجه جدي به تحقيقات در اين زمينه را مشخص مي‌كند. تعيين مقادير بهينه پارامترهاي عملياتي مخازن نفت و گاز از نظر اقتصادي حائز اهميت بوده و تأثير مستقيمي بر بهره‌برداري و مديريت مخازن خواهد داشت. در اين مطالعه محلول آب و سورفكتانت به ‌عنوان پارامتر تأثيرگذار بر روي كشش سطحي به درون ميكرو مدل كه با نفت اشباع‌شده با دبي 12-10 مترمكعب بر ثانيه تزريق شده و ميزان بازيافت نفت 1/57 درصد محاسبه شده¬است. نتايج آزمايشگاهي براي صحت سنجي شبيه‌سازي CFD مورداستفاده قرار گرفته و خطاي 11 درصد مشاهده شده است كه در بازه قابل قبولي مي‌باشد. در شبيه سازي CFD از نرم‌افزار متن‌باز اپن‌فوم و از مدل حجم سيال، براي بررسي حركت سيالات در محيط متخلخل استفاده شد. الگوريتم PISO براي حل هم‌زمان معادلات سرعت و فشار و عدد كورنت برابر 25/0 در نظر گرفته شد. اثر كشش بين سطحي، نسبت گرانروي، سرعت تزريق، سايز گلوگاه، چگالي و زاويه تماس بر روي رژيم جريان، بازيافت نفت، حركت سيال درون حفره و گلوگاه و تله افتادن سيال درون محيط متخلخل با استفاده از ديدگاه ديناميك سيالات محاسباتي موردبررسي قرار مي‌گيرد. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه در مقادير كم نسبت گرانروي (كمتر از 1/0)، سرعت‌بالا جريان (بيشتر از ms-1 5-10) و ميزان پايين كشش سطحي (كمتر از mNm-1 1) جريان به فرم انگشتي شدن بر اثر گرانروي مي¬باشد. در كشش بين سطحي زياد (بيشتر از mNm-1 5/7) انگشتي شدن بر اثر موئينگي مشاهده مي-شود. در نسبت گرانروي برابر يك جريان به‌ صورت پايدار مي‌باشد. زاويه تماس كم (o30 و o60) باعث مي‌شود كه سيال تمايل به چسبيدن به ديواره پيدا كند و رشد سريع پنجه‌ها در كنار ديواره‌ها مشاهده شود. در زاويه تماس‌هاي زياد (o120 و o150)، پنجه‌هاي نازك با تعداد شاخه‌هاي زياد مشاهده مي¬شود. با افزايش چگالي (گرانروي ثابت) تغير چنداني در ميزان بازيافت مشاهده نمي¬شود، به طوري كه با افزايش چگالي سيال درجا از 800 به 1000 كيلوگرم بر متر مكعب، تنها 7 درصد بر ميزان بازيافت افزوده مي-شود. سايز گلوگاه¬ها تاثير بسزايي بر روي شكل جريان، سيال به دام افتاده و قطر پنجه¬¬ها داشته است، به-طوري كه با افزايش سايز گلوگاه¬ها پنجه¬ها ضخيم¬تر و در زمان¬هاي ديرتر شكل مي¬گيرند. واژه‌هاي كليدي: ميكرو مدل، ازدياد برداشت، ديناميك سيالات محاسباتي، شبيه‌سازي محيط متخلخل، حجم سيال

189449

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي نفت - مخازن هيدروكربوري

دكتر سيد حسن هاشم‌آبادي