مطالعه تجربی و بررسی ابعادی جداساز سرچاهی دوفازی

در این پژوهش هدف بررسی آزمایشگاهی عملکرد جداساز دوفازی مایعگاز است. به همین منظور، جداساز دوفازی مایعگاز با استفاده از روابط تجربی موجود طراحی گردید. در مدل‌های نیمه‌تجربی علاوه‌بر فرض‌های ساده شونده، تاثیر منحرف‌کننده ورودی جداساز بر فرآیند جدایش نادیده گرفته شده و قطر قطرات فاز ثانویه یک مقدار ثابت تعیین‌شده است که تمامی قطرات مایع در بالاترین نقطه‌ جداساز قرار دارند و سپس از آن نقطه سقوط می‌کنند. مفاهیم مربوط به جریان آشفته در این روش مد‌نظر قرار نگرفته است. در این پژوهش، چرخه جریانی دوفازی مایعگاز طراحی و ساخته شد. در چرخه جریانی ساخته شده، آب به‌عنوان سیال مایع و هوا به‌عنوان سیال گاز مورد استفاده قرار گرفتند. سیال آب و هوا در نقطه اختلاط که یک سه‌راهی °45 است، تشکیل جریان دوفازی داده و پس از طی مسافتی معادل با 160 برابر قطر خط لوله، جریان توسعه یافته تشکیل می‌شود. محدوده دبی جریان آب و هوا به‌ترتیب برابر با m3/h 5/20 و  m3/h 100 0 است. فشار عملیاتی حداکثر pa 202450 و دمای عملیاتی برابر با دمای محیط است. برای بررسی عملکرد جداساز دوفازی گازمایع، در خروجی گاز جداساز جریان گاز خروجی از نظر کسر حجمی آب و حداکثر قطر قطره‌های آب بررسی شدند. سپس با استفاده از نتایج تجربی به‌دست آمده و استفاده از آنالیز ابعادی رابطه کلی عملکرد جداساز دوفازی گازمایع برحسب کسر حجمی فاز مایع در گاز خروجی از جداساز تعیین گردید. از مهم‌ترین دست‌آوردهای این پژوهش فراهم نمودن بستر لازم جهت طراحی جداسازهای دوفازی گازمایع برای سرچاه با توجه به شرایط تولید است.

Experimental Study and Dimensional Analysis of Twophase WellHead Separator

The performance of twophase (gasliquid) separator was investigated in this paper. Twophase (gasliquid) separator was designed and manufactured using empirical correlations. The simplifying assumptions were used in these empirical equations, which their results of are less valuable. The effect of inlet diverter was neglected in designing, and the diameter of the liquid droplets assumed constant and predetermined. In these designing approaches, it was assumed that the liquid droplets were falling from the top of the twophase (gasliquid) separator, but in practice, the inlet diverter leads to separate the majority of liquid droplets because of momentum changing. The fundamentals of the turbulent multiphase flow were not considered in these designing methods. The twophase (airwater) flow loop was designed and manufactured. Air and water flows were mixed together at mixing section that is a 45° Tee and twophase flow was formed. The twophase (gasliquid) flow had been considered as developed twophase flow after passing 160 times greater than pipe diameter along pipe. Water and air flow rates were in ranges 02.5m3/h and 0100m3/h, respectively. The maximum of operational pressure was 202650 Pascal at the ambient temperature. The liquid droplets trapper with 20 micron filter was mounted at gas outlet section of the twophase separator to measure the volume fraction of the liquid phase in outlet gas flow and photography of liquid droplets in order to determine the diameter of the liquid droplets in outlet gas flow. Finally, the dimensionless groups were developed in order to model and investigate the twophase (gasliquid) separator performance. One of the most important achievements of this paper was providing the suitable platform to design well head (gasliquid) twophase separators based on the production conditions.