بررسی مدل جدید حسن و کبیر و تاثیر روابط مختلف ضریب اصطکاک بر پیش‏بینی افت فشار جریان دوفازی در چاه‏های نفتی عمودی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه مکانیک، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه حکیم سبزواری، ایران

چکیده

در این مقاله، معادلات پیوستگی، مومنتم و انرژی برای جریان دوفازی به‏صورت عددی شبیه‏سازی می‏شوند و خواص سیالات با روابط PVT به‌دست می‏آیند. برای اولین بار شبیه‏سازی عددی جریان دوفازی در سه چاه نفتی با مدل‏های مختلف ارکیزوسکی، حسن و کبیر قدیم و حسن و کبیر جدید انجام و به‏دلیل انطباق بهتر با داده‏های تجربی، مدل جدید حسن و کبیر انتخاب شد. در این مدل از رابطه اصطکاکی چن استفاده شده است. چون تعیین ضریب اصطکاک عاملی بسیار مهم برای پیش‏بینی افت فشار و تعیین الگوی جریان در چاه‏های نفتی است، روابط اصطکاکی معتبری همانند کولبروک، گودار و کاراگاز در مدل حسن و کبیر استفاده شده‏اند. تاثیر استفاده از مدل‏های اصطکاکی مختلف بر افت فشار کم بوده است، اما به‏‏طور کیفی می‏توان گفت که به‏کارگیری رابطه کاراگاز، که در آن از روابط لگاریتمی استفاده شده، انطباقی بهتر با داده‌های تجربی دارد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of New Hasan-Kabir’s Model and Effects of Friction Factor Correlations to Predict Pressure Drop in Vertical Oil Wells

نویسندگان [English]

  • Javad Jafaei
  • Esmail Lakzian
Department of Mechanical Engineering, Hakim Sabzevari University, Iran
چکیده [English]

In this study, a numerical modeling bespoke code has been used to identify the pressure drop and the flow pattern in three oil wells. The properties of the fluids are estimated by black oil PVT correlations. Conservation equations are formed for (1) mass, (2) momentum and (3) energy for each phase. For the first time, three oil wells are simulated with different two-phase models; such as, new Hasan and Kabir, old Hasan and Orkiszewski models. The new Hasan and Kabir model is selected due to good results. Determining friction is a very important factor to predict pressure drop and flow pattern in oil wells. Hasan and Kabir in their new simplified model used Chen correlation for friction factor. For determining the friction factor in rough pipes, the recently friction factor equation; such as, Colebrook equation, Goudar correlation, and Karagoz correlation are used and compared with each other. The effects of using the friction factor on the amounts of pressure drop is low. But in Qualitative study, Karagoz correlation, which is based on a new logarithmic velocity profile, shows better agreement with experimental data.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Two-Phase
  • Numerical modeling
  • Hasan and Kabir model
  • Friction factor
  • Oil Well

[1]. Orkiszewski J., “Predicting two-phase pressure drops in vertical pipes,” Journal of Petroleum Technology., Vol. 19, pp. 829-838, 1967.##

[2]. Aziz k., Govier G. W. and Fogarasi M., “Pressure drop in wells producing oil and gas,” Journal of Canadian Petroleum Technology., Vol. 11, pp. 38-46, 1972.##

[3]. Kabir C. S. and Hasan A. R., “Performance of a two-phase gas/ liquid flow model in vertical wells,” J. Pet. Sci. Eng., Vol.4, pp. 273-289, 1990.##

[4]. Hasan A. R., Kabir C. S. and Sayarpour M., “Simplified twophase flow modeling in wellbores,” Journal of Petroleum Technology., Vol. 72, pp. 42-49, 2010.##

[5]. Brill J. P. and Mukhrejee. H., “Multiphase flow in wells,” 1th ed., Henry L. Doherty Memorial Fund of AIME, Society of Petroleum Engineers, 1999.##

[6]. Colebrook C. F., “Turbulent flow in pipes, with particular reference to the transition region between smooth and rough pipe laws,” Journal of the Institution of Civil Engineers, Vol. 11, pp. 133-156, 1939.##

[7]. Chen N. H., “An explicit equation for friction factor in pipe,” Ind. Eng. Chem. Fundamentals., Vol. 18, pp. 296-297, 1979.##

[8]. Goudar C. T. and Sonnad J. R., “Comparison of the iterative approximations of the colebrookwhite equation,” Hydrocarbon Processing Fluid Flow and Rotating Equipment Special Report., pp.79-83, 2008.##

[9]. Kargoz I. and Avci A., “A novel explicit equation for friction factor in smooth and rough pipes,” Journal of Fluids Engineering., Vol.131, pp. 201-204, 2009.##

[10]. Naghdbishi M. and Fatipor S., “Optimization of production from oil wells by installing appropriate tubing,” Second Symposium of Promotion of Technology, Tehran, 2007.##

[11]. Hasan A. R. and Kabir C. S., “Predicting multiphase flow behavior in a deviated wells,” SPEPE, pp. 474-482, 1988.##

[12]. Perez R., “Uncertainty analysis of computational fluid dynamics via polynomial chaos,” Dissertation submitted to The Faculty of The Virginia Polytechnic Institute and State University in partial fulfillment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy in Aerospace Engineering, 2008.##