ارائه روش طراحی بهبودیافته جداساز دوفازی و طراحی جداساز صنعتی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی و تحلیل ابعادی

سیال تولیدی از چاه‌های نفت و گاز معمولاً به‌صورت دوفازی بوده که با توجه به لزوم حداکثرسازی بازدهی جداسازهای دوفازی، دستیابی به طراحی دقیق ابعاد این جداسازها ضروری است. اما یکی از مشکلات اساسی کشور نبود یک روش طراحی دقیق ابعاد جداسازهای دوفازی صنعتی است. بنابراین یکی از مسائل مهم حال حاضر در صنعت نفت، دستیابی به‌روشی مطمئن برای طراحی ابعاد جداسازهایی است که بهترین راندمان عملیاتی را در فرآیند جداسازی سیال تولیدی داشته باشند. در این پژوهش ابتدا مروری بر روش‌های طراحی کلاسیک جداسازهای دوفازی که بر مبنای روش‌های تئوری و نیمه‌تجربی استوار هستند، انجام شد. سپس به منظور بررسی آزمایشگاهی عملکرد جداسازهای دوفازی، پایلوت آزمایشگاهی جداساز طراحی شد. بنابراین یکی از مشکلات اصلی این حوزه یعنی نبود جداساز آزمایشگاهی مناسب جهت بررسی تجربی عملکرد جداساز دوفازی، برطرف شد و در حال حاضر امکان بررسی دقیق ابعاد جداساز دوفازی با استفاده از نتایج تجربی فراهم شد. با توجه به نتایج آزمایش های انجام شده در شرایط مختلف عملیاتی و مقایسه با طراحی کلاسیک، ضریب تصحیح (α) برای اصلاح روابط کلاسیک ارائه شد. در نهایت روش تحلیل ابعادی برای طراحی ابعاد جداساز دوفازی صنعتی با استفاده از نتایج آزمایشگاهی معرفی شد. به منظور اعتبارسنجی روش تحلیل ابعادی، ابعاد استاندارد برای جداسازی قطرات مایع بزرگتر از µm 750 از فاز گاز در سیال تولیدی یکی از چاه های میدان پارس جنوبی ارائه شد و با ابعاد جداساز واقعی مقایسه شد. لازم به ذکر است میزان خطای ابعاد جداساز طراحی‌شده در مقایسه با ابعاد جداساز واقعی کمتر از 4% بوده است.

Introducing Modified Separator Design Model and Industrial Separator Design Using the Dimensional Analysis

The fluid produced from oil and gas wells is usually twophase, which due to the need to maximize the efficiency of twophase separators, achieving accurate design of separator dimensions is essential. But one of the main problems in the country is the impossibility of accurate design of the dimensions of industrial twophase separators. Therefore, one of the most important issues in the field of oil and gas industry is to achieve a reliable way to design the dimensions of separators that have the best operational efficiency in the process of separating the production fluid. In this study, a review of classical methods of designing twophase separators based on theoretical and semiexperimental methods was performed. Then, in order to evaluate the twophase separators in the laboratory, the laboratory pilot design of the separators was performed. Therefore, one of the main problems in this field, namely the lack of a suitable laboratory pilot to experimentally evaluate the performance of twophase separators, was solved, and it was possible to determine the standard dimensions for accurate design of industrial separators. According to the results of experiments performed in different operating conditions and comparison with the classical design, a correction factor (α) was proposed to modify the classical relations. Finally, the dimensional analysis method was introduced to design the dimensions of the industrial separator using laboratory results. In order to validate the dimensional analysis method, standard dimensions for separating liquid droplets larger than 750μm in the produced fluid by one of the wells in South Pars field were presented and compared with the actual separator dimensions. It should be noted that the design error of industrial separator dimensions compared to the dimensions of separators used in industry, has been less than 4 percent.