Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch

Trong lĩnh vực khai thác khí và condensate, việc xử lý dòng lưu chất phụ thuộc vào áp suất từng giếng và áp suất tại đầu vào hệ thống

công nghệ xử lý. Để có thể tiếp tục thu hồi khí và condensate tại các giếng đã suy giảm áp suất đồng thời với các giếng khác vẫn cho sản

lượng và áp suất ổn định, thông thường các phương pháp sử dụng thiết bị bề mặt được nghiên cứu đánh giá tính khả thi về kỹ thuật cũng

như đảm bảo hiệu quả kinh tế. Hai phương án dùng thiết bị bề mặt thông thường là máy nén khí ướt 3 pha và Ejector. So với việc sử dụng

máy nén khí ướt thì phương án sử dụng Ejector mang lại nhiều lợi ích như chi phí đầu tư và vận hành thấp, đây là một thiết bị có cấu tạo

gọn nhẹ, độ tin cậy cao và thân thiện môi trường. Tuy nhiên, để đưa đến quyết định đầu tư thì cần phải có một mô hình tin cậy giúp phân

tích khả năng làm việc, hiệu suất hoạt động cũng như tính toán chính xác tỷ lệ sản phẩm thu hồi được gia tăng. Trong nghiên cứu này,

kết quả của mô hình CFD sử dụng hỗn hợp khí cũng được so sánh với mô hình tương đương chỉ sử dụng methane. Sự khác biệt của 2 mô

hình được sử dụng để phân tích tính chính xác và hiệu quả của việc nghiên cứu áp dụng Ejector khí tự nhiên gia tăng thu hồi cho giếng

suy giảm áp suất. Dòng chảy của lưu chất bên trong thiết bị Ejector được mô phỏng dựa trên mô hình rối k-ε Re-Normalization Group.

Chất lưu là hỗn hợp khí tự nhiên có thành phần cấu tử theo điều kiện mỏ Hải Thạch. Phương trình khí thực Peng-Robison tính toán tỷ

trọng hỗn hợp khí

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 1

Trang 1

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 2

Trang 2

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 3

Trang 3

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 4

Trang 4

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 5

Trang 5

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 6

Trang 6

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 7

Trang 7

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 8

Trang 8

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 9

Trang 9

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch trang 10

Trang 10

Tải về để xem bản đầy đủ

pdf 11 trang viethung 5660
Bạn đang xem 10 trang mẫu của tài liệu "Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

Tóm tắt nội dung tài liệu: Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch

Nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán (CFD) cho thiết bị Ejector sử dụng nâng cao tỷ lệ thu hồi mỏ khí condensate Hải Thạch
14 DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG ĐỘNG LỰC HỌC CHẤT 
LỎNG TÍNH TOÁN (CFD) CHO THIẾT BỊ EJECTOR SỬ DỤNG NÂNG CAO 
TỶ LỆ THU HỒI MỎ KHÍ CONDENSATE HẢI THẠCH
TẠP CHÍ DẦU KHÍ
Số 5 - 2020, trang 14 - 24
ISSN 2615-9902
Trần Ngọc Trung1, Triệu Hùng Trường2, Ngô Hữu Hải1, Trần Vũ Tùng1, Lý Văn Dao1
1Công ty Điều hành Dầu khí Biển Đông
2Đại học Mỏ - Địa chất
Email: trungtn@biendongpoc.vn
Tóm tắt
Trong lĩnh vực khai thác khí và condensate, việc xử lý dòng lưu chất phụ thuộc vào áp suất từng giếng và áp suất tại đầu vào hệ thống 
công nghệ xử lý. Để có thể tiếp tục thu hồi khí và condensate tại các giếng đã suy giảm áp suất đồng thời với các giếng khác vẫn cho sản 
lượng và áp suất ổn định, thông thường các phương pháp sử dụng thiết bị bề mặt được nghiên cứu đánh giá tính khả thi về kỹ thuật cũng 
như đảm bảo hiệu quả kinh tế. Hai phương án dùng thiết bị bề mặt thông thường là máy nén khí ướt 3 pha và Ejector. So với việc sử dụng 
máy nén khí ướt thì phương án sử dụng Ejector mang lại nhiều lợi ích như chi phí đầu tư và vận hành thấp, đây là một thiết bị có cấu tạo 
gọn nhẹ, độ tin cậy cao và thân thiện môi trường. Tuy nhiên, để đưa đến quyết định đầu tư thì cần phải có một mô hình tin cậy giúp phân 
tích khả năng làm việc, hiệu suất hoạt động cũng như tính toán chính xác tỷ lệ sản phẩm thu hồi được gia tăng. Trong nghiên cứu này, 
kết quả của mô hình CFD sử dụng hỗn hợp khí cũng được so sánh với mô hình tương đương chỉ sử dụng methane. Sự khác biệt của 2 mô 
hình được sử dụng để phân tích tính chính xác và hiệu quả của việc nghiên cứu áp dụng Ejector khí tự nhiên gia tăng thu hồi cho giếng 
suy giảm áp suất. Dòng chảy của lưu chất bên trong thiết bị Ejector được mô phỏng dựa trên mô hình rối k-ε Re-Normalization Group. 
Chất lưu là hỗn hợp khí tự nhiên có thành phần cấu tử theo điều kiện mỏ Hải Thạch. Phương trình khí thực Peng-Robison tính toán tỷ 
trọng hỗn hợp khí.
Từ khóa: Ejector, mô hình CFD, nâng cao thu hồi khí/condensate, mỏ Hải Thạch.
1. Giới thiệu
Việc duy trì khai thác đồng thời nhiều giếng khí con-
densate đặt ra thách thức lớn trong điều kiện áp suất đầu 
vào hệ thống xử lý khí là không thay đổi (tỷ số nén cố định 
khi thiết kế hệ thống). Khi áp suất bề mặt giảm xuống 
dưới áp suất đầu vào của hệ thống xử lý, giếng sẽ không 
còn khả năng khai thác khi dòng chảy tự nhiên của giếng 
không được duy trì. Lúc này, lượng khí của các giếng thấp 
áp có thể phải bị đốt cháy dưới dạng khí thải hoặc hệ 
thống công nghệ phải lắp đặt thêm máy nén khí 3 pha 
trung gian để tiếp tục duy trì sản xuất. Phương án sử dụng 
máy nén khí tự nhiên 3 pha trung gian để tạo dòng chảy 
vào hệ thống xử lý cho các giếng này đòi hỏi chi phí đầu tư 
và vận hành cao, tốn kém thời gian triển khai. 
Trong khi đó, thiết bị Ejector có thể giải quyết bài toán 
trên bằng việc sử dụng dòng khí dẫn động từ các giếng 
có áp suất cao hoặc đầu ra của hệ thống xử lý khí có áp 
suất cao hơn cả áp suất đường ống vận chuyển. Ngoài ra 
trong nhiều trường hợp, thiết bị Ejector còn sử dụng năng 
lượng dẫn động từ nguồn sơ cấp là giếng áp suất cao để 
có thể tận dụng tối đa năng lượng tự nhiên từ trong vỉa và 
hoàn toàn không cần thêm nguồn năng lượng nào khác 
hay sản sinh thêm chất thải ra ngoài môi trường. 
Trên thế giới đã có các nghiên cứu về tính khả thi và 
hiệu quả của Ejector trong việc gia tăng thu hồi cho các 
giếng dầu khí ở cuối chu kỳ khai thác. Nhóm tác giả đã 
nghiên cứu xây dựng mô hình mô phỏng dòng chảy lưu 
chất bên trong thiết bị bề mặt Ejector để đưa ra thông 
số hoạt động tối ưu nhất, giúp gia tăng khả năng thu hồi 
khí condensate. Mô phỏng hỗn hợp với thành phần cấu 
tử của khí tự nhiên tương tự như phương án đang được 
nghiên cứu tại mỏ Hải Thạch. Tỷ trọng hỗn hợp khí được 
tính toán theo phương trình khí thực Peng Robison. Trong 
số rất nhiều các mô hình dòng chảy rối, nhóm tác giả lựa 
chọn mô hình k-ε Re-Normalization Group.Ngày nhận bài: 23/4/2020. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 23/4 - 8/5/2020. 
Ngày bài báo được duyệt đăng: 8/5/2020.
15DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 
PETROVIETNAM
2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu
2.1. Nguyên lý vận hành của thiết bị Ejector
Ejector đã được ứng dụng trong các lĩnh vực công nghiệp 
khác nhau. Ejector là thiết bị hướng dòng đơn giản với 2 cổng 
lưu chất đầu vào (Primary/Secondary Flow - Cổng lưu chất sơ 
cấp/thứ cấp) và 1 cổng phân tán (Diffuser). Nguyên lý cơ bản 
của thiết bị là tạo ra áp suất âm tại khu vực buồng hút bằng 
cách cho dòng chảy lưu chất áp suất cao đi qua khe hở hẹp để 
hút dòng áp suất thấp tại cổng thứ cấp. Sau đó, 2 dòng chảy 
lưu chất được trộn bên trong khoang đầu vào (suction cham-
ber), ống trộn (mixing tube/chamber) và phân tán ở một số 
áp suất trung gian được xem là áp suất ngược (back pressure, 
Pb) hay còn gọi là áp suất đầu ra (discharge pressure). Áp suất 
chân không tạo ra lực hút lưu chất tại cổng thứ cấp, được 
sinh ra bằng cách tăng tốc độ của dòng chảy lưu chất sơ cấp 
đi qua vòi phun hội tụ. Về cơ bản, Ejector có 5 bộ phận: vòi 
phun hội tụ, buồng hút, buồng trộn, bộ phận phân tán như 
Hình 1 [1].
Trong lĩnh vực dầu khí, Ejector được nghiên cứu để gia 
tăng thu hồi cho các giếng ở cuối chu kỳ khai thác, thu hồi khí 
bay hơi (có nhiệt trị cao) của tàu chứa dầu tải mỏ hoặc ứng 
dụng vào việc hút các chất lỏng ngưng tụ cận đáy giếng. Các 
Ejector được sử dụng với các loại lưu chất mà không cần đến 
chất bôi trơn, chỉ gồm các chi tiết thụ động đơn giản, đáng tin 
cậy, chi phí thấp và gần như không cần bảo trì. Tuy nhiên, đây 
là thiết bị có hiệu suất thấp và phụ thuộc vào rất nhiều vào các 
yếu tố thiết kế và vận hành [2]. 
2.2. Tính khả thi của nghiên cứu gia tăng thu hồi cho mỏ dầu 
và khí/condensate bằng thiết bị Ejector
Trên thế giới, thiết bị Ejector đã được nghiên cứu triển khai 
và ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp khai thác khí 
tự nhiên và ứng dụng gia tăng thu hồi bắt đầ ... tại điều kiện Pp = 140 bar, Pb = 45 bar
Hình 6. Tỷ lệ hút entrainment giữa 2 mô hình sử dụng khí methane và hỗn hợp khí tự nhiên 
so với áp suất thứ cấp tại điều kiện: Pp = 140 bar, Pb = 45 bar
Hình 5. Đồ thị tỷ lệ hút entrainment so với áp suất thứ cấp tại cùng điều kiện khi so sánh với nghiên cứu 
của Weixiong Chen và cộng sự [17] 
21DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 
PETROVIETNAM
- Mô phỏng CFD có thể phân tích được 
ảnh hưởng của các thông số vận hành, đặc 
điểm cấu trúc bên trong đến hiệu suất làm 
việc của thiết bị. Mô hình CFD sử dụng hỗn 
hợp khí tự nhiên sẽ dùng để nghiên cứu tối 
ưu hóa cấu trúc bên trong thiết bị Ejector cho 
điều kiện áp dụng tại mỏ Hải Thạch - Mộc 
Tinh. Các nghiên cứu [16, 22] đã chỉ ra nhược 
điểm của mô hình là hiệu suất thiết bị Ejector 
còn thấp, đặc biệt là trong trường hợp áp suất 
đầu ra cao hoặc áp suất dòng thứ cấp thấp. 
- Kỹ thuật CFD còn giúp phân tích và 
nhận định các phương án lấy khí dẫn động 
khác nhau để đưa ra phương án hiệu quả nhất 
trong điều kiện tại mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh. 
Hiện tại, trong ứng dụng gia tăng thu hồi khí 
dùng Ejector trên thế giới, không có phương 
án nào được coi là tối ưu trong mọi trường 
hợp. Tỷ lệ hút entrainment sẽ được tính toán 
theo suốt quá trình gia tăng thu hồi của giếng 
suy giảm áp suất. Tổng thời gian thu hồi cũng 
như sản phẩm gia tăng được tính toán theo 
từng phương án áp dụng tại mỏ Hải Thạch.
- Đánh giá kỹ thuật, nhận định các tình 
huống vận hành có thể gặp phải. Các vấn đề 
vận hành thiết bị đã được dự báo như: tỷ lệ 
lỏng trong dòng thứ cấp, hàm lượng CO2, H2S 
gây ăn mòn vòi phun, dòng chảy chất lỏng 
không ổn định, hiện tượng Joule - Thomson 
và hình thành hydrate [23]. 
- Ngoài ra, việc có thể giám sát và đảm 
bảo chế độ hoạt động tối ưu của thiết bị 
theo thời gian thực trong quá trình vận hành 
Ejector rất cần thiết [15]. Kết quả của mô hình 
CFD cho phép tính toán phương án vận hành 
thiết bị bằng cách so sánh hiệu suất của thiết 
bị theo thời gian thực (sử dụng các thiết bị 
đo đạc thực địa) với kết quả mô phỏng CFD. 
Trong khi vận hành Ejector, B.J.Huang và cộng 
sự đã nhấn mạnh tầm quan trọng của biểu 
đồ nổi tiếng như Hình 14 [24]. Trong đó, hiệu 
suất Ejector được chia làm 3 chế độ: chế độ tới 
hạn - nghẹt đôi (critical mode), chế độ cận tới 
hạn - nghẹt đơn (subcritical) và chế độ đảo lưu 
(backflow mode).
Tại chế độ cận tới hạn, tỷ số hút entrain-
ment là không đổi so với áp suất ngược cho 
Hình 8. Biên dạng áp suất tĩnh bên trong kết cấu - Mô hình chỉ có methane (a); mô hình hỗn hợp khí (b)
Hình 9. Biên dạng vận tốc lưu chất bên trong kết cấu - Mô hình chỉ có methane (a); mô hình hỗn hợp khí (b)
Hình 10. Đồ thị áp suất tĩnh dọc chiều dài tại trục chính của thiết bị - Mô hình chỉ có methane (a); 
mô hình hỗn hợp khí (b)
(a)
(a)
(a)
(b)
(b)
(b)
Hình 11. Biên dạng tỷ lệ khối lượng dòng chảy của khí methane trong hỗn hợp
22 DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
động từ đầu ra máy nén khí tại giàn xử lý trung 
tâm mỏ Hải Thạch. Mô hình sử dụng hỗn hợp khí 
tự nhiên là bước tiến mới giúp thiết kế và tối ưu 
hóa thiết bị Ejector cũng như giúp nâng cao tính 
chính xác, hiệu quả cho các nghiên cứu sử dụng 
Ejector khí tự nhiên trong tương lai. Từ nghiên 
cứu xây dựng mô hình CFD này, có thể đẩy mạnh 
triển khai áp dụng Ejector khí tự nhiên trong các 
lĩnh vực tiềm năng khác tại Việt Nam và cụ thể là 
mỏ Hải Thạch - Mộc Tinh như gia tăng thu hồi mỏ 
khí, thu gom khí bay hơi (flashing) từ sản phẩm 
condensate hay hút condensate ngưng tụ vùng 
cận đáy giếng. 
Các phương hướng nghiên cứu tiếp theo là 
gia tăng thu hồi khí condensate bằng thiết bị 
Ejector tại mỏ Hải Thạch gồm việc tối ưu hóa thiết 
kế, triển khai lắp đặt, vận hành và kiểm chứng mô 
hình bằng kết quả thực địa. Các nghiên cứu nổi 
bật nhằm đưa ra giải pháp tối ưu về kích thước và 
hình dạng khác nhau của Ejector khí tự nhiên như 
là phương pháp tối ưu hóa đa mục tiêu của bộ 
cấu kiện bên trong Ejector Set-Based Concurrent 
Engineering [26], không thứ nguyên hóa cấu tạo 
hình học của Ejector so với tỷ lệ hút entrainment 
[27], hay phương pháp tối ưu dựa trên mẫu đại 
diện (Surrogate based optimization technique) 
kết hợp mô phỏng CFD, phương pháp Kriging 
và giải thuật di truyền [16], phương pháp CFD 
kết hợp giải thuật tiến hóa đa mục tiêu (Multi-
Objectives Evolutionary Algorithm). Việc gia tăng 
thu hồi khí kéo dài có thể sẽ đòi hỏi nhiều bộ lõi 
khác nhau được thiết kế và chế tạo nhằm thu hồi 
được lượng sản phẩm lớn nhất tại cụm mỏ Hải 
Thạch - Mộc Tinh.
Tài liệu tham khảo
[1] Bourhan M.Tashtoush, Moh’d A.Al-Nimr, 
and Mohammad A.Khasawneh, “A comprehensive 
review of ejector design, performance, and 
applications”, Applied Energy, Vol. 240, pp. 138 - 
172, 2019.
[2] Y.Bartosiewicz, Z.Aidoun, and 
Y.Mercadier, “Numerical assessment of ejector 
operation for refrigeration applications based on 
CFD,” Applied Thermal Engineering, Vol. 26, No. 5 - 
6, pp. 604 - 612, 2006.
[3] A.J.Green, Kevin Ashton, and A.T.Reade, 
“Gas production improvements using ejectors”, 
đến 1 giá trị nhất định (gọi là áp suất ngược tới hạn - Critical back 
pressure) và tỷ số hút entrainment bắt đầu giảm khi áp suất ngược 
tăng. Tỷ lệ hút entrainment sẽ bị giảm đột ngột do giảm dòng chảy 
thứ cấp. Nếu tiếp tục gia tăng áp suất ngược, thiết bị Ejector sẽ 
không thể tạo ra tỷ lệ hút entrainment nữa. Sẽ có hiện tượng dòng 
chảy ngược hay đảo lưu tại đầu thứ cấp [25].
5. Kết luận
Ứng dụng để gia tăng thu hồi cho mỏ khí condensate Hải 
Thạch sử dụng thiết bị Ejector đã được mô phỏng bằng kỹ thuật 
CFD. Kết quả so sánh với nghiên cứu trước đó của Amin Hassan 
Amin và các cộng sự [16] và Weixiong Chen và các cộng sự [17] 
cho thấy mô hình mô phỏng CFD sử dụng thành phần khí hỗn hợp 
với điều kiện mỏ Hải Thạch cho kết quả chính xác. Tuy nhiên, mô 
hình sử dụng hỗn hợp khí đòi hỏi lưới mô phỏng được chia nhỏ 
hơn rất nhiều so với các nghiên cứu trước đó nhằm đạt được độ 
độc lập kết quả GCI. Tại các điều kiện có tỷ lệ hút entrainment cao 
thì mô hình sử dụng hỗn hợp khí tự nhiên cho kết quả cao hơn so 
với mô hình sử dụng khí methane thông thường. Vị trí có sự khác 
nhau là khu vực buồng trộn và vùng thiết diện không đổi nơi xảy 
ra các sóng xung kích do thay đổi vận tốc dòng lưu chất. Mô hình 
CFD của Ejector đang được nghiên cứu áp dụng tại mỏ Hải Thạch 
đạt được tỷ lệ hút 37,69% tại điều kiện thiết kế là 14 MPa sơ cấp, 3,5 
MPa thứ cấp và 4,5 MPa đầu ra. Đây là phương án sử dụng khí dẫn 
Hình 12. Biên dạng tỷ lệ khối lượng dòng chảy của khí ethane trong hỗn hợp
Hình 13. Biên dạng tỷ lệ khối lượng dòng chảy của khí propane trong hỗn hợp
Hình 14. Đồ thị tỷ số hút entrainment so với áp suất ngược [24]
23DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 
PETROVIETNAM
Offshore Europe, Aberdeen, United Kingdom, 7 - 10 
September, 1993.
[4] M.M.Sarshar, “Jet-boosting the profitability of 
marginal oil and gas fields”, World Pumps, Vol. 1998, 
No. 387, pp. 24 - 26, 1998.
[5] Marco Villa, Giambattista De Ghetto, Francesco 
Paone, Giancarlo Giacchetta, and Maurizio Bevilacqua, 
“Ejectors for boosting low-pressure oil wells”, SPE 
Production & Facilities, Vol. 14, No. 4, pp. 229 - 234, 1999.
[6] P.Andreussi, S.Sodini, V.Faluomi, P.Ciandri, 
A.Ansiati, F.Paone, C.Battaia, “Multiphase ejector to boost 
production: First application in the Gulf of Mexico”, Offshore 
Technology Conference, Houston, Texas, 5 - 8 May, 2003.
[7] Kulachate Pianthong, Wirapan Seehanam, 
M.Behnia, Thanarath Sriveerakul, and S.Aphornratana, 
“Investigation and improvement of ejector refrigeration 
system using computational fluid dynamics technique”, 
Energy Conversion and Management, Vol. 48, No. 9, 
pp. 2556 - 2564, 2007.
[8] Yinhai Zhu, Wenjian Cai, Changyun Wen, and 
Yanzhong Li, “Numerical investigation of geometry 
parameters for design of high performance ejectors”, 
Applied Thermal Engineering, Vol. 29, No. 5 - 6, pp. 898 - 
905, 2009.
[9] Y.Bartosiewicz, Zine Aidoun, P. Desevaux, 
and Y.Mercadier, “CFD-Experiments integration in the 
evaluation of six turbulence models for supersonic 
ejectors modeling”, Proceedings of Integrating CFD and 
Experiments Conference, Glasgow, UK, 2004.
[10] Yinhai Zhu and Peixue Jiang, “Experimental 
and numerical investigation of the effect of shock wave 
characteristics on the ejector performance,” International 
Journal of Refrigeration, Vol. 40, pp. 31 - 42, 2014.
[11] Weixiong Chen, Huiqiang Chen, Chen Chaoyin 
Shi, Kangkang Xue, Daotong Chong, and Junjie Yan, “A 
novel ejector with a bypass to enhance the performance”, 
Applied Thermal Engineering, Vol. 93, pp. 939 - 946, 2016.
[12] Daotong Chong, Junjie Yan, Gesheng Wu, and 
Jiping Liu, “Structural optimization and experimental 
investigation of supersonic ejectors for boosting low 
pressure natural gas”, Applied Thermal Engineering, Vol. 29, 
No. 14 - 15, pp. 2799 - 2807, 2009.
[13] D.Chong, G.Wu, S.Liu, J.Yan, and J.Liu, “Numerical 
simulation of low pressure natural gas injector”, AIP 
Conference Proceedings, Vol. 1207, pp. 961 - 967, 2010.
[14] Weixiong Chen, Daotong Chong, Junjie Yan, and 
Jiping Liu, “Numerical optimization on the geometrical 
factors of natural gas ejectors”, International Journal of 
Thermal Sciences, Vol. 50, No. 8, pp. 1554 - 1561, 2011.
[15] Weixiong Chen, Chenxi Huang, Daotong 
Chong, and Junjie Yan, “Numerical assessment of ejector 
performance enhancement by means of combined 
adjustable-geometry and bypass methods”, Applied 
Thermal Engineering, Vol. 149, pp. 950 - 959, 2019.
[16] Amin Hassan Amin, Ibrahim Elbadawy, Essam 
Elgendy, and Md Fatouh, “Effect of geometrical factors 
interactions on design optimization process of a natural 
gas ejector”, Mechanical Engineerin, Vol. 11, No. 9, 2019.
[17] Weixiong Chen, Daotong Chong, Junjie 
Yan, Sheng-Chao Dong, and Ji-Ping Liu, “Numerical 
investigation of two-phase flow in natural gas ejector”, 
Heat Transfer Engineering, Vol. 35, No. 6 - 8, 2014.
[18] NIST, NIST standard reference database number 
69. Chemistry WebBook, 2018.
[19] P.J.Roache, “Perspective: A method for uniform 
reporting of grid refinement studies”, Journal of Fluids 
Engineering, Vol. 116, No. 3, pp. 405 - 413, 1994.
[20] P.J.Roache, “Quantification of uncertainty in 
computational fluid dynamics”, Vol. 29, pp. 123 - 160, 1997.
[21] Patrick J.Roache, “Verification of codes and 
calculations”, AIAA Journal, Vol. 36, No. 5, pp. 696 - 702, 
1998.
[22] Weixiong Chen, Daotong Chong, Junjie Yan, 
and Jiping Liu, “The numerical analysis of the effect of 
geometrical factors on natural gas ejector performance”, 
Applied Thermal Engineering, Vol. 59, No. 1 - 2, pp. 21 - 29, 
2013.
[23] Syed M.Peeran and N.Beg S.Sarshar, “Novel 
examples of the use of surface jet pumps (SJPs) to 
enhance production & processing. Case studies & lessons 
learnt”, North Africa Technical Conference and Exhibition, 
Cairo, Egypt, 15 - 17 April, 2013.
[24] B.J.Huang, C.B.Jiang and F.L.Hu, “Ejector 
performance characteristics and design analysis of jet 
refrigeration system”, Journal of Engineering for Gas 
Turbines and Power, Vol. 107, No. 3, pp. 792 - 802, 1985.
[25] Jianyong Chen, Sad Jarall, Hans Havtun, and 
Bans Palm, “A review on versatile ejector applications in 
refrigeration systems”, Renewable and Sustainable Energy 
Reviews, Vol. 49, pp. 67 - 90, 2015.
24 DẦU KHÍ - SỐ 5/2020 
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ
[26] Muhd Ikmal I. Bin Mohd Maulana, AhmedAl-
Ashaab, Jakub W.Flisiak, Zehra C.Araci, Piotr W.Lasisz, 
Essam Shehab, Najam Beg, and Abdullah Rehman, “The 
set-based concurrent engineering application: A process 
of identifying the potential benefits in the surface jet 
pump case study,” Procedia CIRP, Vol. 60, pp. 350 - 355, 2017. 
[27] Navid Sharifi, Masoud Boroomand, and Majid 
Sharifi, “Numerical optimization of ejector geometry 
based on non-dimensional parameters”, International 
Mechanical Engineering Congress and Exposition, Houston, 
Texas, USA, November 9 - 15, 2012.
Summary
In the field of gas and condensate production, the processing of fluid flowing depends on the reservoir pressure and the inlet pressure 
of the gas processing system. In order to recover gas and condensate from the depleting or pressure-reducing wells at the same time with 
wells still maintaining stable flowrate and pressure, conventionally the methods of using surface equipment are often studied to evaluate 
their technical feasibility as well as economic efficiency. Two conventional methods using surface equipment are Three-phase Natural Gas 
Compressor and Ejector. Compared to the Gas Compressor, the method using Ejector offers many advantages such as low investment and 
operating costs, and this is also a lightweight, reliable and environmental-friendly equipment. However, to support investment decision 
making, a reliable fluid dynamic model is crucial to analyse the workability and performance as well as to accurately calculate the increase of 
enhanced recovery products.
In this study, the results of the Computational Fluid Dynamic (CFD) model using a gas mixture were also compared to those produced by 
the equivalent model using only methane. The flowing of fluids inside the Ejector is modelled based on the k-ε Re-Normalisation Group (k-ε 
RNG) turbulent model. The gas compositions for working fluids are those under the conditions of Hai Thach field. The Peng-Robison real gas 
equation was also applied to calculate the gas density. 
Key words: Ejector, CFD model, enhanced gas/condensate recovery, Hai Thach field.
ENHANCING PRODUCTION WITH NATURAL GAS EJECTOR 
FOR HAI THACH GAS CONDENSATE FIELD - CFD MODEL DEVELOPMENT
Tran Ngoc Trung1, Trieu Hung Truong2, Ngo Huu Hai1, Tran Vu Tung1, Ly Van Dao1
1Bien Dong Petroleum Operating Company 
2Hanoi University of Mining and Geology 
Email: trungtn@biendongpoc.vn 

File đính kèm:

  • pdfnghien_cuu_xay_dung_mo_hinh_mo_phong_dong_luc_hoc_chat_long.pdf