ارائه روش طراحي بهبوديافته جداساز دوفازي و طراحي جداساز صنعتي با استفاده از نتايج آزمايشگاهي و تحليل ابعادي

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

سيال توليدي از چاه‌هاي نفت و گاز معمولاً به‌صورت دوفازي بوده كه با توجه به لزوم حداكثرسازي بازدهي جداسازهاي دوفازي، دستيابي به طراحي دقيق ابعاد اين جداسازها ضروري است. اما يكي از مشكلات اساسي كشور نبود يك روش طراحي دقيق ابعاد جداسازهاي دوفازي صنعتي است. بنابراين يكي از مسائل مهم حال حاضر در صنعت نفت، دستيابي به‌روشي مطمئن براي طراحي ابعاد جداسازهايي است كه بهترين راندمان عملياتي را در فرآيند جداسازي سيال توليدي داشته باشند. در اين پژوهش ابتدا مروري بر روش‌هاي طراحي كلاسيك جداسازهاي دوفازي كه بر مبناي روش‌هاي تئوري و نيمه‌تجربي استوار هستند، انجام شد. سپس به منظور بررسي آزمايشگاهي عملكرد جداسازهاي دوفازي، پايلوت آزمايشگاهي جداساز طراحي شد. بنابراين يكي از مشكلات اصلي اين حوزه يعني نبود جداساز آزمايشگاهي مناسب جهت بررسي تجربي عملكرد جداساز دوفازي، برطرف شد و در حال حاضر امكان بررسي دقيق ابعاد جداساز دوفازي با استفاده از نتايج تجربي فراهم شد. با توجه به نتايج آزمايش هاي انجام شده در شرايط مختلف عملياتي و مقايسه با طراحي كلاسيك، ضريب تصحيح (α) براي اصلاح روابط كلاسيك ارائه شد. در نهايت روش تحليل ابعادي براي طراحي ابعاد جداساز دوفازي صنعتي با استفاده از نتايج آزمايشگاهي معرفي شد. به منظور اعتبارسنجي روش تحليل ابعادي، ابعاد استاندارد براي جداسازي قطرات مايع بزرگتر از µm 750 از فاز گاز در سيال توليدي يكي از چاه هاي ميدان پارس جنوبي ارائه شد و با ابعاد جداساز واقعي مقايسه شد. لازم به ذكر است ميزان خطاي ابعاد جداساز طراحي‌شده در مقايسه با ابعاد جداساز واقعي كمتر از 4% بوده است.

The fluid produced from oil and gas wells is usually two-phase, which due to the need to maximize the efficiency of two-phase 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 two-phase 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 two-phase separators based on theoretical and semi-experimental methods was performed. Then, in order to evaluate the two-phase 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 two-phase 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.