عنوان پایان‌نامه
تحلیل عددی پمپ های ESP تحت شرایط جریان دوفاز
- رشته تحصیلی
- مهندسی مکانیک تبدیل انرژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: 2622;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 62380
- تاریخ دفاع
- ۲۰ اسفند ۱۳۹۲
- دانشجو
- آرش سیفی خداشهری
- استاد راهنما
- سیداحمد نوربخش, علیرضا ریاسی
- چکیده
- امروزه همراه با افزایش استخراج نفت در سرتاسر جهان فشار ذخایر زیر زمینی در چاه های نفت کاهش یافته است و این امر سبب شده است تا جریان طبیعی از چاه به سطح زمین کاهش یابد. یکی از رایج ترین روش ها به منظور افزایش بهره برداری از چاه نصب پمپ در عمق چاه می باشد. پمپ الکتریکی درون چاهی از جمله این پمپ ها می باشد. از آن جایی که وجود فاز گاز در اکثر چاه های نفت مسئله ای اجتناب ناپذیر است و با در نظر گرفتن این مطلب که عملکرد پمپ های سانتریفوژ در حضور فاز گاز به شدت افت می کند لذا نصب جداکننده های گاز از مایع در قسمت ورودی این پمپ ها از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. در این تحقیق عملکرد پمپ های الکتریکی درون چاهی تحت شرایط جریان دوفاز توسط نرم افزار CFX-ANSYS 2014 شبیه سازی شده است. در قسمت اول سعی شده است تا با مطالعه پارامتریک هندسه جداکننده گریز از مرکز که در قسمت ورودی پمپ قرار می گیرد اقدام به ارائه طرحی مناسب برای این قسمت شود. در نهایت و پس از شبیه سازی عملکرد ایندیوسر تحت شرایط جریان تکفاز و دوفاز مشاهده شد که افزایش لقی نوک و تعداد پیچش کلی پره سبب افت عملکرد و کاهش توانایی ایندیوسر در حمل فاز گاز می شود در حالیکه افزایش گام پره سبب بهبود عملکرد و افزایش توانایی ایندیوسر در انتقال فاز گاز می شود. در این میان پارامتر ضریب صلبیت از اهمیت ویژه ای برخوردار می¬باشد چرا که با توجه به نتایج به دست آمده مشاهده شد که برای این پارامتر مقداری بهینه وجود دارد که در تحقیق حاضر این مقدار برابر با 5/1 بدست آمد. با انتخاب مناسب پارامترهای هندسی بهبود 40 درصدی در عملکرد ایندیوسر مشاهده شد. در قسمت بعد سعی شد تا اقدام به شبیه سازی عملکرد یک طبقه از پمپ به همراه دیفیوزر تحت شرایط جریان دوفاز شود. در نهایت مشاهده شد که در حضور فاز گاز عملکرد پمپ سانتریفوژ افت پیدا می کند. اما با افزایش درصد فاز گاز در ورودی پمپ به مقدار بیش از 10 درصد مشاهده شد که منحنی عملکرد با کاهش دبی دچار افتی ناگهانی می شود. مشاهده شد که افزایش درصد گاز ورودی به مقدار بیشتر از 10 درصد سبب تشکیل نواحی با تمرکز 100 درصدی فاز گاز می شود، که این پدیده با کاهش دبی شدت بیشتری پیدا می کند. در واقع با افزایش درصد فاز گاز در ورودی هندسه موثر پمپ تغییر می¬کند. به منظور بررسی تاثیر جداکننده بر روی عملکرد پمپ سعی شد تا با قرار دادن هندسه جداکننده در قسمت ورودی پمپ از ورود حداکثری فاز گاز به پمپ جلوگیری به عمل آید. در نهایت مشاهده شد که با نصب جداکننده در قسمت ورودی پمپ راندمان عملکرد پمپ تا حدود 30 درصد بهبود می یابد. واژه‌های کلیدی: ایندیوسر، دیفیوزر،جداکننده گریز از مرکز، پمپ الکتریکی درون چاهی
- Abstract
- Nowadays, with the increase in the worldwide oil production, the underground reservoirs pressure has considerably decreased and as consequence the natural flow from the oil wells to the surface decreases. One of the widespread methods for Enhanced Oil Recovery (EOR) is the pump installation at the bottom of the oil wells. As this purpose, Electrical Submersible Pump (ESP) is widely used. Since the existence of gas phase in the oil wells is unavoidable and knowing this fact that the centrifugal pump performance under the gas phase conditions is dramatically decreased, it will be most important to use a gas phase separator at the pump entrance. In this study, one stage of an Electrical Submersible Pump with inducer and separator and under two-phase condition has been numerically simulated using Ansys-CFX. Firstly, the effective parameters on the geometry of rotary gas separator have been investigated and then the modified geometry is extracted. The results show that with the increases of the blade tip clearance and total number of pitch, the inducer performance is dropped and inducer ability to carry gas phase decreases. On the contrary, with the increase of the blade pitch, the inducer performance is improved and inducer ability to handle gas phase increases. It is worth mentioning that the solidity coefficient has an optimum value which is 1.5 for this study. The inducer performance increases by 40% considering the modified geometrical parameters. In the next step, the performance of a pump stage with diffuser under two phase flow conditions is simulated. The results show that with the increase of the gas phase at the pump inlet to over 10%, the H-Q performance curve is suddenly dropped and also some areas with 100% GVF are formed. This is more pronounced for low flow rate. Finally, it was observed that with installing the separator at the pump inlet, efficiency is improved up to 30 %. Keywords: rotary gas separator, Inducer, Diffuser, Electrical submersible pump
