معجم المصطلحات الفنية مستعمل في Drilling & Well Completion: Sub Critical (flow)

Sub Critical (flow)

التدفق دون الصوت: مفهوم أساسي في عمليات النفط والغاز

التدفق دون الصوت هو مفهوم أساسي في إنتاج النفط والغاز، وخاصة في تصميم الآبار وتحسين الإنتاج. يشير إلى نظام تدفق حيث تكون سرعة السائل أقل من سرعة الصوت، مما يعني أن السائل يبقى قابلاً للضغط. إن فهم التدفق دون الصوت ضروري للمهندسين لتوقع السلوك السائل وضبطه داخل خطوط الأنابيب والآبار، مما يضمن عمليات آمنة وفعالة.

الخصائص الرئيسية للتدفق دون الصوت:

  • سرعة السائل أقل من سرعة الصوت. وهذا يعني أن جزيئات السائل تتحرك أبطأ من سرعة انتشار الصوت عبر السائل.
  • سائل قابل للضغط: يمكن أن تتغير كثافة السائل بشكل كبير مع تغييرات الضغط.
  • انخفاض الضغط تدريجي: يكون انخفاض الضغط على طول مسار التدفق سلسًا نسبيًا.
  • لا موجات صدمة أو أصوات مدوية: نظرًا لأن سرعة السائل أقل من سرعة الصوت، فلا توجد تغييرات مفاجئة في الضغط أو موجات صدمة تتشكل.

التدفق دون الصوت مقابل التدفق دون سرعة الصوت:

على الرغم من أن المصطلحين دون الصوت و دون سرعة الصوت يستخدمان غالبًا بالتبادل في النفط والغاز، إلا أن هناك فرقًا دقيقًا:

  • التدفق دون الصوت: يشير تحديدًا إلى تدفق السوائل في الأنابيب والآبار، حيث تكون سرعة السائل أقل من سرعة الصوت داخل السائل نفسه.
  • التدفق دون سرعة الصوت: مصطلح أوسع يشمل أي تدفق حيث يتحرك الجسم أو السائل أبطأ من سرعة الصوت في الوسط المحيط (عادةً الهواء).

التطبيقات في النفط والغاز:

التدفق دون الصوت ضروري للعديد من جوانب عمليات النفط والغاز، بما في ذلك:

  • تصميم خطوط الأنابيب: يأخذ المهندسون نظام التدفق في الاعتبار لتحديد قطر الأنبوب وتصنيفات الضغط ومعدلات التدفق. يسمح التدفق دون الصوت بنقل السوائل بشكل أكثر كفاءة وأمانًا.
  • إنتاج الآبار: يساعد فهم نظام التدفق في تحديد معدلات الإنتاج المثلى ومنع مشاكل مثل عدم استقرار بئر الحفر.
  • أنظمة الرفع الاصطناعي: يعمل تحسين نظام التدفق عبر المضخات والمعدات الأخرى على ضمان رفع السوائل ونقلها بكفاءة.
  • قياس التدفق: إن قياس معدلات التدفق بدقة في ظروف دون الصوت أمر أساسي لمحاسبة الإنتاج وتحسينه.

الاستنتاج:

إن فهم التدفق دون الصوت أمر أساسي لمتخصصي النفط والغاز لضمان العمليات الفعالة والآمنة والفعالة من حيث التكلفة. من خلال فهم خصائصه وتطبيقاته، يمكن للمهندسين تحسين الإنتاج وتقليل المخاطر وتحقيق أقصى قدر من الأرباح في صناعة النفط والغاز.


Test Your Knowledge

Quiz: Subcritical Flow in Oil & Gas

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the key characteristic that defines subcritical flow?

a) Fluid velocity exceeding the speed of sound b) Fluid velocity below the speed of sound c) Fluid density remaining constant despite pressure changes d) Significant pressure drop along the flow path

Answer

b) Fluid velocity below the speed of sound

2. Which of the following is NOT a characteristic of subcritical flow?

a) Compressible fluid b) Gradual pressure drop c) Presence of shockwaves d) No sonic booms

Answer

c) Presence of shockwaves

3. How does the concept of subcritical flow apply to pipeline design?

a) Determining the optimal pressure for maximum flow rate b) Predicting the formation of gas bubbles in the pipeline c) Selecting appropriate pipe diameter and pressure ratings d) Identifying potential corrosion issues in the pipeline

Answer

c) Selecting appropriate pipe diameter and pressure ratings

4. What is the main difference between subcritical flow and subsonic flow?

a) Subcritical flow refers only to fluid flow in pipelines, while subsonic flow is broader. b) Subcritical flow considers the speed of sound in air, while subsonic flow considers the speed of sound in the fluid. c) Subsonic flow is a specific type of subcritical flow, applicable to gas pipelines. d) There is no significant difference between the two terms.

Answer

a) Subcritical flow refers only to fluid flow in pipelines, while subsonic flow is broader.

5. Why is understanding subcritical flow crucial for well production optimization?

a) To prevent the formation of gas hydrates in the wellbore b) To determine optimal production rates and prevent wellbore instability c) To predict the lifespan of the well based on reservoir pressure d) To identify potential leaks in the well casing

Answer

b) To determine optimal production rates and prevent wellbore instability

Exercise: Subcritical Flow in a Pipeline

Scenario: An oil pipeline with a diameter of 1 meter transports crude oil at a flow rate of 1000 m³/h. The oil has a density of 850 kg/m³ and a viscosity of 0.001 Pa·s.

Task: Determine if the flow in this pipeline is subcritical or supercritical. Explain your reasoning using relevant calculations and concepts.

Exercice Correction

To determine if the flow is subcritical or supercritical, we need to calculate the flow velocity and compare it to the speed of sound in the oil.

1. **Calculate the flow velocity:**

Flow velocity (v) = Flow rate (Q) / Cross-sectional area (A)

A = π (d/2)² = π (1m/2)² = 0.785 m²

v = 1000 m³/h / 0.785 m² = 1273.2 m/h ≈ 0.35 m/s

2. **Estimate the speed of sound in the oil:**

The speed of sound in liquids is generally around 1500 m/s. For a rough estimate, we can use this value.

3. **Compare the velocity and speed of sound:**

The calculated flow velocity (0.35 m/s) is significantly lower than the estimated speed of sound in the oil (1500 m/s).

**Conclusion:**

Since the flow velocity is below the speed of sound in the oil, the flow in this pipeline is **subcritical**.


Books

  • "Fundamentals of Pipeline Engineering" by E.L. Thuesen & W.R. Spangler: Covers comprehensive aspects of pipeline design and operation, including flow regimes and fluid mechanics.
  • "Petroleum Production Systems" by John D. Brill: A comprehensive text on oil and gas production systems, encompassing wellbore flow, fluid flow in pipelines, and relevant fluid mechanics concepts.
  • "Multiphase Flow in Wells and Pipelines" by Jean-Claude Slattery: Provides a detailed analysis of multiphase flow, which is prevalent in oil and gas operations, covering flow regimes, pressure drop, and other relevant aspects.

Articles

  • "Subcritical Flow in Pipelines: A Practical Guide" by J.R. Black: This article focuses on the practical aspects of subcritical flow in pipelines, covering pressure drop calculations, flow rate determination, and related topics.
  • "Flow Regimes in Oil and Gas Wells" by T.N. Dixon: A detailed analysis of flow regimes in wells, highlighting the importance of subcritical flow in wellbore stability and production optimization.
  • "The Impact of Subcritical Flow on Artificial Lift Systems" by S. K. Jain: Discusses the role of subcritical flow in optimizing the performance of artificial lift systems, such as pumps and gas lift systems.

Online Resources

  • SPE (Society of Petroleum Engineers) website: Explore the SPE library for numerous articles, research papers, and presentations on various aspects of oil and gas production, including subcritical flow.
  • Oil and Gas Journal (OGJ): This publication regularly features articles and technical papers on subcritical flow and other related topics in the oil and gas industry.
  • Schlumberger Oilfield Glossary: A comprehensive online glossary defining key terms related to oil and gas operations, including subcritical flow and its applications.

Search Tips

  • Combine keywords: Use phrases like "subcritical flow oil and gas," "subcritical flow in pipelines," or "subcritical flow wellbore design" for more relevant search results.
  • Specify the search scope: Use the "site:" operator to limit searches to specific websites like SPE, OGJ, or Schlumberger. For example, "site:spe.org subcritical flow."
  • Utilize advanced search operators: Use quotes around phrases to find exact matches, use "+" to include specific terms, and "-" to exclude specific terms.
مصطلحات مشابهة
  • Activity Subtask مهمة فرعية للنشاط ضمن مشروع …
  • Critical المسار الحرج: العمود الفقري ل…
  • AV (flow) فهم سرعة الحلقية (AV) في النف…
  • bent sub المُنحنى الفرعي: البطل المُخف…
  • Bent Sub أدوات الانحناء: التنقل في طر…
  • bit sub فهم Bit Sub في حفر الآبار وإك…
  • Bit Sub فهم حوامل المثقاب: حلقة أساسي…
  • Boot Sub بوّابة القطع: أداة حيوية في ص…
  • Broaching (flow) تهديد الصمت: التداخل في عمليا…
  • CID (subsea) CID: البطل غير المعترف به في …
  • Circulation Sub دوران الفرعي: شريان الحياة لد…
  • Completion Bore Protector (subsea) حماية قلب الإنتاج تحت الماء: …
  • Crest (flow) فهم قمة التدفق (Crest) في الن…
  • BML (subsea) BML: شريان الحياة تحت الماء ل…
  • CDR (flow) تسخير قوة تقليل السحب: فهم CD…
  • CATs (subsea) CATs: ربط النقاط في عمليات ال…
  • CIT (subsea) CIT (بحري): حقن المواد الكيمي…
الأكثر مشاهدة

Comments


No Comments
POST COMMENT
captcha
إلى