طراحی مفهومی سیستم شوری سنج آب سازند بر مبنای تکنیک گاما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشکده کاربرد پرتوها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته ای، تهران، ایران

10.22078/pr.2023.5226.3316

چکیده

در فرآیند استخراج گاز و میعانات گازی از بستر دریا اغلب با جریانی چندفازی مواجه هستیم. جریان سیالات چندفازی برای عبور از لوله‌های انتقال نیازمند انجام جداسازی آب خروجی از سازند برروی سکوهای دریایی به‌منظور حذف اثرات خوردگی در تاسیسات پایین‌دست نظیر پالایشگاه می‌باشد. آب سازند اغلب پس از جداسازی وارد دریا می‌شود. مانیتورینگ آب سازند از نظر میزان شوری بخش مهمی از فرآیند اندازه‌گیری دبی مولفه‌های جریان چندفازی در محل جداساز توسط سیستم‌های میترینگ تک‌فازی است. نظر به وابستگی شدید پارامترهایی نظیر چگالی، ویسکوزیته و رسانایی الکتریکی سیال به‌میزان شوری، در این کار تحقیقاتی امکان طراحی مفهومی سیستم شوری‌سنج آب سازند بر مبنای تکنیک گاما را بررسی کردیم. به‌ازای تغییر در مشخصات کلیدی مربوط به شکل‌دهنده باریکه گامای گسیلی از چشمه رادیواکتیو کبالت-60 و با ملاحظات مربوط به ایمنی پرتوی پرسنل شرایط بهینه هندسی و ابعادی یکسوساز به‌منظور دست‌یابی به بیشینه دقت در تفکیک مقادیر مختلف کسر شوری نمک یدید سدیم در آب را به‌دست آوردیم.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Conceptual Design of Formation Water Salinity Meter System based on Gamma Technique

نویسنده [English]

  • Mohsen Sharifzadeh
Radiation Application Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

In the process of extracting gas and condensate from the seabed, we often encounter a multiphase flow. Multiphase fluid flow to pass through the transmission pipes requires the separation of outgoing water from the formation on offshore platforms in order to eliminate corrosion effects in downstream facilities such as refinery. Formation water often enters the sea after separation. Water monitoring of the formation in terms of salinity is an important part of the process of measuring the volumetric rate of multiphase flow components at the separator site by single-phase metering systems. Considering the high dependence of parameters such as density, viscosity and electrical conductivity of fluid to salinity level, we decided to investigate the possibility of conceptual design of formation water salinity system based on gamma technique. The change in the key characteristics related to the gamma beam shaping module emitted from the cobalt-60 radioactive source and with the consideration of radiation safety of personnel, it was obtained the optimum geometric and dimensional conditions of the collimator in order to achieve maximum accuracy in different amounts of salinity fraction of sodium iodide salt in water measurement.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Conceptual Design
  • Salinity
  • Gamma Technique
  • Simulation
  • Monte Carlo
[1]. Holstad, M. B., & Johansen, G. A. (2005). Produced water characterization by dual modality gamma-ray measurements, Measurement Science and Technology, 16(4), 1007, doi: 10.1088/0957-0233/16/4/013.##
[2]. Miller, G. J., Alexander, C. J., & Thompson, D. J. (1999). A high-accuracy, calibration-free multiphase meter, In 17th North sea flow measurement workshop, Oslo, Institute of Petroleum on behalf of NIF, NFOGM and NEL. ##
[3]. Thorn, R., Johansen, G. A., & Hammer, E. A. (1997). Recent developments in three-phase flow measurement, Measurement Science and Technology, 8(7), 691, doi: 10.1088/0957-0233/8/7/001. ##
[4]. Meric, I., Johansen, G. A., Holstad, M. B., Wang, J., & Gardner, R. P. (2011). Produced water characterization by prompt gamma-ray neutron activation analysis, Measurement Science and Technology, 22(12), 125701, doi: 10.1088/0957-0233/22/12/125701. ##
[5]. Barbosa, C. M., Kenup-Hernandes, H. O., Raitz, C., Dam, R. S. D. F., Salgado, W. L., Lima, I. C., & Salgado, C. M. (2021). Development of a non-invasive method for monitoring variations in salt concentrations of seawater using nuclear technique and Monte Carlo simulation, Applied Radiation and Isotopes, 174, 109784, doi.org/10.1016/j.apradiso.2021.109784. ##
[6]. Johansen, G. A., & Jackson, P. (2000). Salinity independent measurement of gas volume fraction in oil/gas/water pipe flows, Applied Radiation and Isotopes, 53(4-5), 595-601, doi.org/10.1016/S0969-8043(00)00232-3. ##
[7]. Holstad, M. B. (2004). Gamma-ray scatter methods applied to industrial measurement systems (No. NEI-NO--1551), Bergen Univ.(Norway), Dept. of Physics and Technology. ##
[8]. Sætre, C., Johansen, G. A., & Tjugum, S. A. (2010). Salinity and flow regime independent multiphase flow measurements, Flow Measurement and Instrumentation, 21(4), 454-461, doi.org/10.1016/j.flowmeasinst.2010.06.002. ##
[9]. Holstad, M. B., & Johansen, G. A. (2005). Produced water characterization by dual modality gamma-ray measurements, Measurement Science and Technology, 16(4), 1007, doi: 10.1088/0957-0233/16/4/013. ##
[10]. Salgado, C. M., Brandão, L. E., Pereira, C. M., & Salgado, W. L. (2014). Salinity independent volume fraction prediction in annular and stratified (water–gas–oil) multiphase flows using artificial neural networks, Progress in Nuclear Energy, 76, 17-23, doi.org/10.1016/j.pnucene.2014.05.004. ##
[11]. Breton, D. J., Hamilton, G. S., & Hess, C. T. (2009). Design, optimization and calibration of an automated density gauge for firn and ice cores, Journal of Glaciology, 55(194), 1092-1100, doi.org/10.3189/002214309790794841. ##
[12]. Swinehart, D. F. (1962). The beer-lambert law, Journal of Chemical Education, 39(7), 333, doi.org/10.1021/ed039p333. ##
[13]. Bryan, F. R., & Nahstoll, G. A. (1948). An industrial application of geiger-müller counters to the analysis of phosphorus in steels, JOSA, 38(6), 510-517, doi.org/10.1364/JOSA.38.000510. ##
[14]. Sinha, R., Paredis, C. J., Liang, V. C., & Khosla, P. K. (2001). Modeling and simulation methods for design of engineering systems, Journal Comput. Inf. Sci. Eng., 1(1), 84-91. ##
[15]. Rosova, A., Behun, M., Khouri, S., Cehlar, M., Ferencz, V., & Sofranko, M. (2022). Case study: the simulation modeling to improve the efficiency and performance of production process, Wireless Networks, 28(2), 863-872, doi.org/10.1007/s11276-020-02341-z. ##
[16]. Waters, L. S. (2002). MCNPX user’s manual. Los Alamos National Laboratory, 124. ##
[17]. Upton, A. C. (1982). The biological effects of low-level ionizing radiation. Scientific American, 246(2), 41-4. ##