عنوان پایان‌نامه
بررسی و شبیه سازی جریان دو فازی درون محیط متخلخل با استفاده از نرم افزار های دینامیک سیالات محاسباتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی نفت - مخازن هیدروکربوری
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1195.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 55655;کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 114
- تاریخ دفاع
- ۰۵ مهر ۱۳۹۱
- دانشجو
- اسداله امینی
- استاد راهنما
- محمدرضا رسایی
- چکیده
- جریان چند فازی در محیط متخلخل فرآیند بسیار مهمی است که مطالعه آن کاربرد وسیعی در علوم مرتبط با محیط زیست و صنایع نفت و گاز دارد. حضور چند فاز در کنار یکدیگر و برهم‌کنش میان آنها مبنای مطالعات جریان چند فازی را تشکیل می‌دهند. با در نظر گرفتن این نکته که آنچه که در مقیاس حفره که دارای هزاران حفره است (مقیاس ماکرو) اتفاق می‌افتد نشات گرفته از مکانیسم‌هایی در اندازه‌های میکرونی است (مقیاس میکرو)، به همین دلیل، ضرورت دارد تا فرآیندهای جابجایی در مقیاس میکرونی مطالعه گردد تا بتوان نتایج آن را در ابعاد بزرگتر استنتاج کرد(مغزه و میدانی). درحال حاضر رفتار جریانی چند فاز در ابعاد بزرگتر براساس روابط بسط داده شده از معادله دارسی تعریف می‌شوند. در این پروژه قصد بر آن است که جریان دوفازی در مقیاس حفره با استفاده از معادلات نویر-استوکس و با کمک روش¬های دینامیک سیالات محاسباتی(CFD) بررسی و در صورت امکان شبیه¬سازی شود که برای بدست آوردن میدان جریان، توزیع سرعت و فشار و سایر پارامترهای جریان چند فازی از روش¬های دوفازی موجود استفاده شده است و از بین این روش¬ها، پرکاربردترین روش¬ها برای مدل کردن جریان دوفازی غیر تراکم¬پذیر و غیر قابل امتزاج با وجود کشش بین سطحی و زاویه تماس، روش حجم سیال و روش پله¬ی می¬باشند. در این پروژه جریان دوفازی آب-هوا و آب-نفت با استفاده از روش¬های یاد شده با سرعت¬ها و اختلاف فشارهای مختلف در مقیاس حفره مطالعه و شبیه¬سازی شده است. امکان¬سنجی اولیه بیانگر برتری روش حجم سیال نسبت به سایر روش¬ها بود که در نتیجه، این روش مبنای مطالعات این پروژه قرار گرفته شده است. نتایج حاصله از این پروژه نشان می¬دهد که پدیده به تله افتادگی در جریان دو فازی آب-هوا با استفاده از روش حجم سیال حتی با نسبت شعاعی بالا مشاهده نشده است. ولی در پدیده¬ی آشام آب در حضور نفت با استفاده از ادغام روش حجم سیال و تابع پله¬ای، نفت به تله افتاده است. در پایان آنالیز حساسیت نشان داد که با افزایش نسبت گرانروی (گرانروی سیال مدافع\ سیال مهاجم)، ضریب بازیافت کاهش هنگفتی دارد.
- Abstract
- One of the most important processes in porous media is multiphase flow which its study has a wide range of applicability in sciences related to earth like environmental sciences, oil and gas industries. Presence of different phases and their interaction is base of multiphase flow studies. The point is that all the phanomena happened in scale of thousands of pores (macro scale) is related to the mechanisms which present in micron size (micro scale), so there is a must to study all transport phenomena in micro scale. Micro scale’s study results lead to know the macro scale (core and field) processes more clearly. At present, at core and field scale, multiphase flow behavior is studied based on Darcy’s equation and include capillary pressure, relative permeability, saturation and pressure equations. In this study two phase flow in microscale is studied based on Navier-Stocks equations and its simulation feasibility checked and done if possible with CFD methods. To determine flow field, velocity distribution, pressure and other parameters of multiphase flow, available methods are used.Among these methods the best one is used to simulate the incompressible and immissible two phase flow in presence of surface tension and contact angel. Volume of Fluid (VOF), Level Set Method (LSM) and Phase Field Method (PFM) are the most applicable methods. Air-water and oil-water two phase flow are studied and simulated in microscale using mentioned methods in different velocity and pressure differences. Primary studies show that VOF method is better than other methods so all studies are based on this method here. The results show that trapping in air-water two phase flow is not happened using VOF method even in high aspect ratios. However, in imbibition of water in presence of oil using coupled VOF-LSM method, the oil is trapped.
