Analysis of pressure wave propagation in multiphase flow in oil production lines and numerical modeling of process
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, PETROL VE DOĞAL GAZ MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: RABİA TUĞÇE ÖZDEMİR
Danışman: İsmail Durgut
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Boru hatlarındaki basınç yayılımı, çok fazlı akışların çeşitli endüstrilerde, özellikle petrol ve gaz sektöründe taşınmasının analizinde ve optimizasyonunda kritik bir rol oynar. Bu süreç hakkında bilgi sahibi olmak, bu çok fazlı akışların bileşimi, faz dağılımı ve akış rejimi hakkında değerli bilgiler sunar ve boru hattı operasyonlarının verimli ve güvenli bir şekilde yönetilmesini sağlar. Bu çalışma, çok fazlı akışların taşınması sırasında özellikle önemli bir fenomen olan boru hatlarındaki basınç yayılımının kapsamlı bir incelemesini sunmaktadır. Araştırmanın merkezi, çok fazlı sıvı akışlarındaki basınç dalgalarının hızını belirlemek için geliştirilmiş bir yöntemdir. Veriler, Kuzey Denizi'nde bir deniz üretim platformunda gerçekleştirilen bir test operasyonu sırasında toplanmıştır. Yöntem, üretim hatlarındaki normal operasyonel faaliyetler sırasında basınç yayılımlarının detaylı gözlemlerinden doğmuştur. Bu tür faaliyetlerden veya çok fazlı akışın geçici dinamiklerinden kaynaklanan basınç sinyalleri, üretim hattının iki farklı noktasında kaydedilmiştir. Bu sinyaller, sinyalin uçuş süresini hesaplamak ve böylece basınç dalgalarının hızını belirlemek için çapraz korelasyon analizine tabi tutulmuştur. Çok fazlı sıvıdaki basınç dalgalarının ölçülen hızı, sıvı özelliklerine, gaz-petrol oranına (GOR), su kesiti, basınç ve sıcaklığa dayalı olarak ses hızını hesaplayan iki yerleşik ampirik model—Wood modeli ve Dong ve Gudmundsson modeli—ile karşılaştırılmıştır. Ayrıca, aynı PVT özelliklerini kullanarak yapılan bir geçici çok fazlı akış simülatöründen elde edilen simülasyon sonuçları ile de karşılaştırılmıştır. Analiz, Wood modelinin özellikle yüksek basınçlarda ses hızını fazla tahmin etme eğiliminde olduğunu ortaya koymuştur. Buna karşılık, Dong ve Gudmundsson modeli, ölçülen basınç dalgası yayılım hızına daha yakın tahminler sunmaktadır. Ayrıca, geçici akış simülatörü, ölçülen verilerle neredeyse tüm basınç aralığında güçlü bir korelasyon göstererek güvenilirliğini pekiştirmiştir. Bu ampirik ölçümler ve yerleşik modellerle yapılan karşılaştırmaların yanı sıra, bu çalışma, boru hatlarındaki basınç dalgası yayılımının etkilerini daha fazla araştırmak için sayısal modellemeyi de içermektedir. Basınç dalgalarının boru hattı sistemi içinde nasıl davrandığını analiz etmek için hem 1-D hem de 2-D sayısal modeller kullanılmıştır. Bu modellerin sonuçları, ses hızının basınç dalgasının genliğini önemli ölçüde etkilediğini, özellikle hızın yavaşça değiştiği durumlarda veya dalga bir kesintiye uğradığında ortaya koymuştur. Özellikle, bir basınç dalgası düşük hız bölgesinden yüksek hız bölgesine geçtiğinde, daha yüksek basınçlı bir iletilen dalga meydana gelir. Bu etkiler 2-D modelde tespit edilebilse de, modelin karmaşıklığı, basınç dalgalarının yayılma hızını 1-D modelde olduğu kadar etkili bir şekilde hesaplamada zorluklar yaratmıştır. 1-D model, basitleştirilmiş varsayımlarıyla dalga yayılma hızının daha kolay hesaplanmasına olanak tanırken, 2-D modelin karmaşıklığı daha ayrıntılı bir analizi zorunlu kılmıştır.