Simulation of Hydrodynamic Slug Formation in Multiphase Flowlines and Separation Devices

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Autoren

Abstract

Mehrphasenströmungen treten in praktisch allen Bereichen der Erdölindustrie auf. Insbesondere im Produktionsbereich sind mehrphasige Strömungsphänomene anzutreffen. Da Pipelines normalerweise im hügeligen Terrain verlegt werden und horizontale, aufwärts und abwärts gerichtete Leitungsabschnitte vorhanden sein können, führt dies dazu, dass verschiedene Arten von Strömungsregimen innerhalb einer Pipeline auftreten können, wobei sogenannte Slug Flow Phänomene besonders kritisch sein können. In der vorliegenden Arbeit wird die Strömungsdynamik von Gas/Flüssig Slug Flows in horizontalen und geneigten Pipelines detailliert untersucht. Dabei wird mit Hilfe moderner Computational Fluid Dynamics (CFD) Werkzeuge und dem Volume-of-Fluid (VoF) Modell die Vorhersage, das Monitoring und die Visualisierung dieses Flow Regimes detailliert berechnet. Der erste Teil der Arbeit beinhaltet eine Darstellung aller möglichen Flow Regime und deren charakteristischen Eigenschaften in Pipelines von geringem Durchmesser. Darüber hinaus wurde soweit als möglich versucht, die Ergebnisse anhand von experimentellen Daten, die der Literatur entnommen wurden, zu verifizieren. Eine neue Korrelation zwischen Superficial Liquid Velocity und Liquid Hold Up zur Charakterisierung von Slug Flow Phänomenen in horizontalen Rohren konnte hergeleitet werden. Der Effekt der Rohrneigung auf die Ausbildung verschiedener Flow Regimes wurde untersucht und Strömungseigenschaften, Liquid Hold Up und Druckabfall wurden berechnet. Der zweite Teil der Arbeit konzentriert sich auf die komplexe und mehrdimensionale Natur von Slug Flow Phänomenen. Darin werden mit Hilfe der entwickelten Simulationswerkzeuge Teile des Produktionsfeldes Matzen VI der OMV AG im Raum Gänserndorf analysiert. Die Pipeline würde in verschiedene Sektionen unterteilt, und jeder Abschnitt einzeln untersucht. Abschließend wurde auch ein längerer Sektor analysiert und es werden die Ergebnisse betreffend Slug Velocities, Slug Frequencies, Liquid Hold Up und Druckabfall diskutiert. Vorrangiges Ziel der Arbeit war es, ein tieferes Verständnis von komplexen Mehrphasenströmungsphänomenen in Pipelines zu erhalten, und Richtlinien für das effiziente Design von Pipelines und Downstream Facilities zu erstellen.

Details

Titel in ÜbersetzungSimulation der Bildung von Schwallströmungen in Rohrleitungssystemen und Separatoren
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2008