Ảnh hưởng cấu tạo thiết bị Ejector trong ứng dụng gia tăng thu hồi khí và Condensate tại mỏ hải thạch

THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
TẠP CHÍ DẦU KHÍ  
Số 9 - 2020, trang 4 - 19  
ISSN 2615-9902  
ẢNH HƯỞNG CẤU TẠO THIẾT BỊ EJECTOR TRONG ỨNG DỤNG GIA TĂNG  
THU HỒI KHÍ VÀ CONDENSATE TẠI MỎ HẢI THẠCH  
Trần Ngọc Trung1, Trần Vũ Tùng1, Lý Văn Dao1, Ngô Hữu Hải1, Triệu Hùng Trường2  
1Công ty Điều hành Dầu khí Biển Đông  
2Đại học Mỏ - Địa chất  
Email: trungtn@biendongpoc.vn  
Tóm tắt  
Để tận thu 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,  
phương pháp sử dụng thiết bị bề mặt Ejector được nghiên cứu đánh giá tính khả thi về kỹ thuật và hiệu quả kinh tế. Đây là thiết bị đơn  
giản, chi phí thấp, thời gian triển khai nhanh để gia tăng thu hồi cho các giếng suy giảm áp suất.  
Bài báo trình bày phương pháp số để nghiên cứu hiệu suất của thiết bị Ejector dựa trên bộ thông số (tỷ số hút entrainment và tỷ số  
nén). Dòng chảy của lưu chất bên trong thiết bị Ejector được mô phỏng thông qua kỹ thuật mô phỏng động lực học chất lỏng tính toán  
(computational fluid dynamics). Kết quả nghiên cứu đã xây dựng mô hình có độ tin cậy cao và được sử dụng để đánh giá ảnh hưởng của  
các thông số đến hiệu suất Ejector trong điều kiện làm việc tại mỏ khí condensate Hải Thạch. Thông qua kết quả mô hình, đường kính  
họng vòi phun sơ cấp (Dt) và đường kính vùng thiết diện không đổi (Dmt) có ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất của Ejector. Việc tăng hay  
giảm so với giá trị tối ưu sẽ làm giảm hiệu suất thiết bị hoặc gây ra hiện tượng dòng chảy đảo lưu tại cổng thứ cấp. Bài toán tối ưu quy  
hoạch phi tuyến đa mục tiêu cho ứng dụng gia tăng thu hồi khí và condensate cho mỏ Hải Thạch được xây dựng thông qua kết quả mô  
phỏng các mô hình.  
Từ khóa: Ejector, CFD, nâng cao thu hồi khí/condensate, mỏ Hải Thạch.  
1. Giới thiệu  
Thiết bị Ejector đã được phát minh và nghiên cứu từ  
thế kỷ XIX, tuy nhiên việc nghiên cứu ứng dụng trong gia  
tăng thu hồi cho mỏ dầu và khí/condensate mới chỉ được  
đẩy mạnh trong khoảng 2 thập kỷ trở lại đây [1 - 4].  
xem xét các khía cạnh hình học khác nhau, gồm vị trí vòi  
sơ cấp (NXP), đường kính vòi phun sơ cấp, đường kính và  
chiều dài khu vực thiết diện không đổi, góc hội tụ buồng  
trộn. Kết quả từ nghiên cứu này cũng được so sánh tham  
khảo với các nghiên cứu khác về tối ưu cấu trúc thiết  
bị Ejector. Trên cơ sở đó, bài toán tối ưu quy hoạch phi  
tuyến đa mục tiêu cho ứng dụng gia tăng thu hồi khí và  
condensate cho mỏ Hải Thạch đã được xây dựng từ kết  
quả mô phỏng các mô hình.  
Mô hình mô phỏng dòng chảy chất lưu bên trong  
thiết bị Ejector giúp gia tăng khả năng thu hồi khí  
condensate được xây dựng thông qua kỹ thuật mô phỏng  
động lực học chất lỏng tính toán (CFD - computational  
fluid dynamics) [5]. Phương pháp mô phỏng CFD đóng vai  
trò quan trọng trong việc kiểm chứng lý thuyết để từ đó  
có thể áp dụng thực nghiệm. Mô phỏng CFD trong nghiên  
cứu này được xây dựng cho hỗn hợp khí tự nhiên có thành  
phần cấu tử, tính chất vật lý tương tự như điều kiện thực  
tế tại mỏ Hải Thạch.  
2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu  
Thiết bị Ejector đầu tiên được phát minh và ứng  
dụng vào năm 1858 bởi Henry Giffard [6]. Ejector là thiết  
bị hướng dòng đơn giản với 2 cổng chất lưu đầu vào  
(dòng chảy chất lưu 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 chất  
lưu áp suất cao đi qua khe hở hẹp của vòi phun hội tụ để  
hút dòng áp suất thấp tại cổng thứ cấp.  
Bài báo tập trung phân tích ảnh hưởng đến hoạt động  
của Ejector trong giới hạn của tỷ số hút, tỷ số áp suất khi  
Ngày nhận bài: 24/6/2020. Ngày phản biện đánh giá và sửa chữa: 25/6 - 29/7/2020.  
Ngày bài báo được duyệt đăng: 13/8/2020.  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
4
PETROVIETNAM  
2.1. Các thông số để phân tích và đánh giá hiệu suất  
hoạt động của thiết bị Ejector  
lượng dòng chất lưu sơ cấp, thứ cấp và áp suất ngược trực  
tiếp ảnh hưởng đến khả năng hoạt động và hiệu suất của  
Ejector [7, 8]. Tiếp theo là ảnh hưởng từ các thông số khác  
đại diện cho đặc tính dòng chảy chất lưu như hệ số nén,  
thành phần cấu tử, tính chất vật lý của dòng chảy chất  
lưu [9]. Vấn đề là cần tối ưu hóa cấu trúc bên trong thiết  
bị Ejector để đạt được hiệu suất làm việc cao nhất. Đã có  
nhiều nghiên cứu về ảnh hưởng của cấu tạo hình học lên  
hiệu suất hoạt động của Ejector. Trong ứng dụng Ejector  
cho hệ thống làm lạnh, các kích thước cấu tạo khác nhau  
được nghiên cứu có thể kể đến: vị trí vòi hội tụ (nozzle exit  
position - NXP) [10 - 13]; tỷ số diện tích (area ratio) [14 -  
17]; kích thước buồng trộn [18]; kích thước và góc phần  
khuếch tán (diffuser size and diverging angle); hình dạng  
vòi hội tụ [19 - 21]; chiều dài và đường kính vùng thiết  
diện không đổi (constant area section) [22, 23]. Tuy nhiên,  
ngoài kết quả đã đạt được, trong các công trình đã thực  
hiện vẫn tồn tại một số mâu thuẫn. Khó khăn chính của  
việc thiết kế và ứng dụng Ejector là lựa chọn được các kích  
thước hình học khác nhau về chiều dài, góc độ hay đường  
kính để có thể tìm được phương án tối ưu cho từng điều  
kiện làm việc khác nhau.  
Hai thông số là tỷ số hút entrainment và tỷ số nén  
thường được sử dụng để phân tích và đánh giá hiệu suất  
của thiết bị Ejector. Tỷ số hút entrainment ω, biểu thị đặc  
trưng cho khả năng của Ejector trong việc có thể hút được  
khối lượng chất lưu thứ cấp trên khối lượng chất lưu sơ  
cấp, được xác định bởi điều kiện đầu vào:  
(1)  
=
Với ms là khối lượng dòng chảy chất lưu thứ cấp, mp là  
khối lượng dòng chảy sơ cấp.  
Trong trường hợp áp dụng tại mỏ Hải Thạch, giá trị  
khối lượng dòng chảy sơ cấp (mp) phải là biến trong hàm  
mục tiêu. Giá trị mp phải luôn nhỏ hơn mp-max, trong đó  
mp-max là khối lượng dòng chất lưu sơ cấp tối đa có thể huy  
động được cho từng phương án. Ngoài ra, tỷ số nén τ giữa  
áp suất đầu ra với áp suất đầu vào thứ cấp thường được  
coi là tỷ số nén đặc trưng của thiết bị:  
=
(2)  
Trong đó:  
3. Tổng quan các nghiên cứu về xây dựng và kiểm  
chứng mô hình thiết bị Ejector  
Pb: Áp suất đầu ra hay áp suất ngược;  
Ps: Áp suất tại cổng thứ cấp.  
Các nghiên cứu gần đây đã xây dựng các mô hình mô  
phỏng như: mô hình nhiệt động lực học, mô hình động lực  
học chất lỏng tính toán để mô phỏng, phân tích và tối ưu  
hóa hoạt động của Ejector. Ngoài ra, còn có nhiều nghiên  
cứu về phương pháp kiểm chứng mô hình (phương pháp  
thí nghiệm và phương pháp kiểm chứng bằng hình ảnh  
về sự chuyển động của dòng chảy chất lưu) nhằm đánh  
giá, so sánh, hiệu chuẩn và nâng cao độ chính xác kết quả  
của mô hình. Sự kết hợp giữa mô phỏng và kiểm chứng  
mô hình đã đưa ra các đánh giá chi tiết về dòng chảy chất  
2.2. Các nhóm thông số ảnh hưởng đến hiệu suất của  
thiết bị Ejector  
Nhiều nghiên cứu tập trung vào đánh giá và xem xét  
các khía cạnh khác nhau đã ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt  
động của thiết bị Ejector như cấu tạo hình học và thiết kế  
của Ejector; thông số nhiệt độ và áp suất vận hành của hệ  
thống; đặc tính dòng chảy chất lưu. Đầu tiên, các thông  
số vận hành của hệ thống như nhiệt độ, áp suất và lưu  
Rayleight  
Scattering  
Laser  
Tomography  
Direct  
Photography  
Schlieren  
Shadowgraph  
Light Scattering  
• J.Fabri,  
• K.Kontis,  
H. Zare - Behtash  
(2009)  
• AB.Little,  
Y. Bartosiewicz,  
S. Garimella  
(2015)  
• AB.Little,  
S. Garimella  
(2016)  
• P.Desevaux,  
Prenel và cộng  
sự (1994)  
• P.Desevaux,  
Prenel và cộng  
sự (1995)  
• Desevaux  
(2001)  
• T.Marynowski,  
P. Desevaux,  
Y. Mercadier  
(2009)  
• A.Bouhanguel,  
P. Desevaux,  
E. Gavignet  
(2011)  
• Y. -H.Zhu, Wang  
và cộng sự  
R. Siestrunck  
(1958)  
• H.Kuroda  
(1981)  
• Y-C.Hsia,  
A. Krothapallit,  
D. Bagano€t  
(1988)  
(2016)  
• J.Zhu & Elbel,  
(2018)  
• Y.li, Deng và  
cộng sự (2018)  
• Y.Zhu, P.Jiang  
(2014)  
Hình 1. Phương pháp kiểm chứng bằng hình ảnh dòng chảy chất lưu (flow visualization)  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
5
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
lưu, phát hiện các điểm cục bộ, dị thường về áp suất hay  
lưu lượng bên trong cấu tạo thiết bị Ejector. Trong số các  
nghiên cứu được xem xét, có các kỹ thuật kiểm chứng  
bằng hình ảnh dòng chảy chất lưu khác nhau được sử  
dụng để hiểu rõ hơn về các kiểu dòng chảy. Tuy nhiên, các  
phương pháp Schlieren và Shadowgraphy chủ yếu được  
sử dụng vì đã chứng minh được độ chính xác và hiệu quả.  
bởi Clanton như là một giải pháp tận dụng năng lượng và  
thân thiện với môi trường khi sử dụng năng lượng lãng  
phí đi qua van điều tiết đầu giếng của hệ thống công  
nghệ dầu khí [32]. Ứng dụng của Ejector trong gia tăng  
thu hồi dầu khí thường sử dụng 2 phương án cơ bản là  
lấy khí từ đầu ra của máy nén khí hoặc từ giếng cao áp lân  
cận làm nguồn chất lưu dẫn động. Có 2 phương án lấy khí  
áp cao khác nhau để thu hồi khí/condensate tại mỏ Hải  
Thạch, đó là sử dụng khí khô thương mại cao áp tại đầu  
ra máy nén khí và dùng khí từ giếng có áp suất cao và lưu  
lượng lớn nhất [5]:  
Thông thường có 2 phương án mô phỏng toán học  
hoạt động dòng chất lưu là trạng thái ổn định (steady  
state) và tức thời (transient modelling). Các nghiên cứu  
chủ yếu tập trung vào việc thực hiện mô phỏng trạng thái  
ổn định. Đối với mô phỏng tức thời thiết bị Ejector trong  
ứng dụng gia tăng thu hồi từ giếng suy giảm áp suất, cho  
đến nay chưa có nghiên cứu nào cụ thể. Nguyên nhân  
chính là do việc giải phương trình sai phân đòi hỏi sự rời  
rạc hóa Δt phải rất nhỏ vì vận tốc dòng rất lớn, đặc biệt  
khu vực gần vòi phun. Do vậy, để đạt được trạng thái ổn  
định đòi hỏi khối lượng tính toán vô cùng lớn. Ngoài ra,  
thông số dòng sơ cấp và thứ cấp như áp suất, nhiệt độ và  
thành phần cấu tử thay đổi liên tục, dẫn đến khó khăn và  
tính hiệu quả của mô phỏng tức thời.  
4.2. Lựa chọn mô hình nhiễu loạn (turbulence model  
trong mô phỏng thiết bị Ejector)  
Liên quan đến thông số vận hành như khối lượng  
dòng chảy và tỷ số hút entrainment, cả 2 mô hình nhiễu  
loạn (turbulence model) trong mô phỏng CFD dựa trên k-ε  
và k-ω đều được chứng minh là hoạt động khá tốt và có  
ưu thế riêng. Tuy nhiên, những mô hình nhiễu loạn khác  
nhau có sự không nhất quán trong việc dự đoán đặc tính  
dòng chảy cục bộ (như biên dạng cấu trúc sóng xung kích,  
giá trị biên dạng của vận tốc, áp suất…) và do đó phát  
sinh mâu thuẫn trong khi so sánh các kết quả đạt được.  
Bartosiewicz và Aidoun đã thử nghiệm 6 mô hình nhiễu  
loạn khác nhau [33], đầu tiên mô phỏng hệ thống Ejector  
bằng cách xem xét trường hợp không có dòng chảy thứ  
cấp để làm sáng tỏ cường độ sóng xung kích. Bằng cách  
này, đã tìm thấy ưu điểm cho các mô hình nhiễu loạn k-ε  
RNG và k-ω-SST. Trong khi đó, mô hình nhiễu loạn k-ω-SST  
chứng minh được ưu thế trong việc dự đoán hiện tượng  
trộn lẫn của 2 luồng chất lưu sơ cấp và thứ cấp. Trong  
nghiên cứu khác, Zhu và Jiang [34] đã nghiên cứu cấu  
trúc sóng xung kích sinh ra bên trong Ejector bằng cách  
áp dụng các mô hình k-ε Realizable, k-ε RNG, k-ε Standard  
và mô hình k-ω-SST bên cạnh việc kiểm chứng mô hình  
bằng hình ảnh dòng chảy chất lưu. Trong số các mô hình  
được thử nghiệm, k-ε RNG cho kết quả phù hợp nhất với  
các thí nghiệm sử dụng phương pháp Schlieren quang  
học. Ngoài ra, mô hình k-ε Realizable, k-ε RNG và k-ω-SST  
cho kết quả giống nhau trong việc dự đoán vị trí của các  
sóng xung kích. Một nghiên cứu tương tự đã được Little  
và Garimella thực hiện [35], báo cáo mô hình rối k-ε RNG  
cho kết quả tương đồng với phương pháp kiểm chứng  
bằng hình ảnh dòng chảy chất lưu. Bằng cách tăng cường  
độ mịn tại khu vực biên và cận biên của Ejector, Little và  
Garimella đã thu được nhiều kết quả chính xác hơn thông  
qua mô hình k-ω-SST và mô hình đó đã đạt được các đặc  
tính dòng chảy cận biên như đã được chỉ ra bởi các công  
trình của Barkosiewicz và cộng sự [36]. Tuy nhiên, việc  
Keenan và Neumann lần đầu tiên giới thiệu mô hình  
nhiệt động lực học 1-D dựa trên lý thuyết về động lực khí  
lý tưởng của Ejector [24]. Trong khi đó, các báo cáo khoa  
học đầu tiên được thực hiện bằng cách sử dụng phương  
pháp CFD để mô phỏng hoạt động thiết bị Ejector đã đạt  
được kết quả mô phỏng tích cực về mặt dòng chảy cục bộ  
bên trong Ejector trong khoảng những năm 1990 - 2000  
[25, 26]. Phương pháp CFD đã chứng minh được khả năng  
trong việc mô phỏng, phân tích dòng chảy chất lưu bên  
trong các Ejector và tối ưu hóa hoạt động của Ejector ở các  
điều kiện hoạt động, hình dạng cấu tạo và chất lưu hoạt  
động khác nhau. Mô phỏng CFD cho phép xem xét các  
hiện tượng và chế độ dòng chảy khác nhau xảy ra trong  
Ejector như: các sóng xung kích, hiện tượng trộn lẫn, dòng  
chảy tại lớp cận biên, thay đổi pha, tính nén được, dòng  
chảy siêu âm, dòng chảy phức tạp... Nhìn chung, mô hình  
CFD có độ chính xác cao hơn tuy nhiên lại phức tạp, đòi  
hỏi nhiều thời gian và nỗ lực tính toán hơn so với mô hình  
nhiệt động lực học và vẫn còn khoảng cách so với kết quả  
thí nghiệm hoặc thực địa (sai số tỷ lệ hút entrainment  
khoảng 10 - 13,2% [27 - 31]).  
4. Nghiên cứu gia tăng thu hồi khí và condensate cho  
các giếng suy giảm áp suất tại mỏ Hải Thạch  
4.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu  
Ejector được sử dụng nhằm gia tăng khả năng thu  
hồi trong khai thác dầu khí được giới thiệu lần đầu tiên  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
6
PETROVIETNAM  
tăng độ mịn của lưới đi kèm với khối lượng tính toán  
lớn hơn. Do đó, mô hình rối k-ε RNG đang được sử  
dụng rộng rãi trong các nghiên cứu do có ưu thế về độ  
chính xác cũng như khối lượng tính toán ít hơn.  
bị Ejector thấp, đặc biệt là trong trường hợp áp suất đầu ra  
cao hoặc áp suất dòng thứ cấp thấp. Cấu trúc Ejector được  
nghiên cứu tại mỏ Hải Thạch [5] được phát triển từ hình dạng  
tối ưu [7, 42, 43]. Tuy nhiên, khác với các nghiên cứu này,  
nhóm tác giả chạy mô phỏng trong 2 điều kiện áp suất ngược  
khác nhau để kiểm chứng. Đây là các điều kiện vận hành  
bình tách công nghệ số 1 tại giàn PQP-HT. Thực tế, sự tương  
tác giữa 9 thông số về kích thước và hình dạng khác nhau  
của Ejector khí tự nhiên và ảnh hưởng của chúng đã được  
nghiên cứu trong quá trình tối ưu hóa tỷ lệ hút entrainment  
của Ejector hoạt động tại điều kiện 12 MPa áp suất sơ cấp,  
2 MPa áp suất thứ cấp và 5,2 MPa áp suất đầu ra [7]. Ngoài  
ra, mô hình CFD được kiểm chứng khi so sánh với kết quả  
thực nghiệm của Chong, Hu và cộng sự [8]. Kết quả mô hình  
CFD và thí nghiệm có sai số trung bình khoảng 0,6% tại chế  
độ tới hạn (nghẹt đôi). Dựa trên kết quả của mô hình CFD,  
phương pháp Kriging kết hợp với giải thuật di truyền, nhóm  
tác giả đã kết luận rằng góc hội tụ của vòi phun và chiều dài  
vòi phun tính từ đoạn hội tụ không có tác động lên giá trị  
tỷ lệ hút entrainment. Ngoài ra, góc nghiêng của đường thứ  
cấp chỉ có tác động nhỏ lên tỷ lệ hút entrainment trong thiết  
kế tối ưu. Mô hình Kriging dựa trên bộ dữ liệu mô phỏng đã  
không thể dự báo được ảnh hưởng của chiều dài ống trộn.  
Trong khi đó, đường kính ống trộn, vị trí NXP, góc nghiêng  
của đường thứ cấp là các thông số có ảnh hưởng lớn nhất  
đến tỷ lệ hút entrainment. Phương pháp tối ưu dựa trên mẫu  
4.3. Mô hình động lực học chất lỏng tính toán cho 2  
phương án sử dụng Ejector  
Mô hình CFD cho 2 phương án sử dụng Ejector  
được xây dựng cho dòng chất lưu chịu nén, dòng  
rối và trạng thái ổn định với chi tiết như trong Bảng  
1. Dòng chảy chất lưu và phương trình truyền nhiệt  
được lựa chọn là đối xứng qua trục dựa trên cấu tạo  
vật lý của thiết bị đồng thời giúp giảm thời gian tính  
toán cho mô hình.  
Mô hình mô phỏng CFD được xây dựng có các  
thành phần cấu tử hỗn hợp khí dựa trên dữ liệu  
thành phần giếng và khí tại đầu ra máy nén tại mỏ  
Hải Thạch để đảm bảo thời gian tính toán và độ chính  
xác mô phỏng dòng chảy lưu chất.  
5. Kết quả và thảo luận  
5.1. Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tỷ lệ hút entrain-  
ment với điều kiện áp dụng tại mỏ Hải Thạch  
Nhược điểm của Ejector đã được chỉ ra trong  
các nghiên cứu trước đó [7, 28, 42] là hiệu suất thiết  
Bảng 1. Chi tiết mô hình CFD cho 2 phương án sử dụng Ejector tại mỏ Hải Thạch  
Diễn giải  
Thông số  
Tính phụ thuộc thời gian  
Trạng thái ổn định.  
Phương pháp phân chia cấu Phân chia mắt lưới tứ giác (quadrilateral). Xác định tính độc lập của tỷ lệ hút entrainment và biên  
trúc  
dạng áp suất so với số ô mắt lưới.  
- Thuật toán SIMPLE cho mối quan hệ giữa áp suất và vận tốc dòng chất lưu;  
- Tính đối lưu (convective terms) được rời rạc hóa dựa trên sơ đồ “second order upwind” [27].  
k-ε Re-Normalization Group.  
Bộ giải  
Mô hình nhiễu loạn  
- Theo áp suất và nhiệt độ cho các phương án 1 và 2 [5]  
Miền tính toán  
Vùng cận tường  
- Miền tính toán (boundary condition) cho dòng sơ cấp và thứ cấp là theo điều kiện “pressure inlet”  
trong khi đầu ra của Ejector có miền tính toán là “pressure outlet”.  
Khu vực cận tường được xử lý dưới dạng “standard wall function” vì đã chứng minh được kết quả  
chính xác cho các tính toán khu vực cận tường cho dòng chảy chất lưu có Reynold cao [23, 37].  
- Hỗn hợp khí bao gồm methane, ethane, propane, nitrogen và carbon dioxide [5]  
- Phương trình khí thực Peng Robison cho tỷ trọng hỗn hợp khí;  
Chất lưu  
- Độ nhớt, nhiệt dung riêng hay độ dẫn nhiệt cửa chất lưu được lấy từ NIST (National Institute of  
Standards and Technology) được gọi là REFPROP (Reference Fluid Thermodynamic and Transport  
Properties Database) [38].  
Độ hội tụ được tính toán cho từng vòng lặp. Vòng lặp sẽ dừng lại khi phần dư nhỏ hơn 10−6 cho các  
phương trình liên tục, động lượng và năng lượng.  
Độ hội tụ  
- Tỷ lệ hút entrainment đặc trưng cho khả năng có thể hút được khối lượng chất lưu thứ cấp trên  
khối lượng chất lưu sơ cấp tại điều kiện đầu vào;  
- Đồ thị lưu lượng dòng thứ cấp so với áp suất dòng thứ cấp;  
Thông số quan sát  
- Lưu lượng dòng sơ cấp cho từng phương án.  
Độc lập cấu trúc  
mạng lưới  
Phương pháp xác định hệ số cấu trúc lưới hội tụ (Grid Convergence Index - GCI) giúp định lượng  
được độ hội tụ của kết quả mô hình mô phỏng gồm rất nhiều mắt lưới [39 - 41].  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
7
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
Bảng 2. Thông số vận hành và kích thước cấu tạo Ejector khí tự nhiên được nghiên cứu tại mỏ Changqing, Trung Quốc  
Tác giả  
Thông số vận hành  
(mm)  
(mm)  
(mm)  
(độ)  
(độ)  
= 12  
,
= 80.000  
,
= 3  
5
,
(Chong, Yan và  
cộng sự, 2009) [42]  
6
9,6  
38,4  
28o  
= 24.000  
= 11 đế 13  
,
= 5,2  
,
= 3 đế  
,
(W.Chen, Chong và  
cộng sự, 2013) [28]  
5,4  
9,4  
47  
14o  
= 1,43o  
= 5,1 đế 5,6  
Bảng 3. Kích thước tối ưu theo nghiên cứu của Hassan Amin, Elbadawy và cộng sự đạt được thông qua 216 bộ kích thước khác nhau [7]  
Thông số  
(mm)  
4,6 11,2071 7,0631  
(mm)  
8,822  
(độ)  
13,5  
(mm)  
8,3  
(độ)  
5,5723  
(mm)  
72,4  
(mm)  
2,938  
(độ)  
(độ)  
(mm)  
6,4717  
Kích thước  
tối ưu  
= 1,9178  
1 - 39  
= 1,8045  
= 15,7391 = 0,6387  
7,13 - 276  
= 1,4069  
4,6  
4 - 14 1 - 15 5,06 - 6,67  
13,5 - 38 7,13 - 13,662 1 - 15  
0 - 4,6  
Dải thay đổi  
cho 216 bộ  
kích thước  
từ  
0,2174 - 8,4783  
từ 1,55 - 2,97  
từ 1,55 - 60  
từ 0 - 1  
từ 1,1 - 1,45  
đại diện đã được sử dụng kết hợp với mô phỏng CFD  
đã chứng minh được tính hiệu quả trong nghiên cứu  
tối ưu hóa cấu tạo hình học và ảnh hưởng của từng  
thông số lên tỷ lệ hút entrainment của Ejector khí tự  
nhiên. Cũng sử dụng phương pháp tối ưu thông qua  
mô phỏng CFD các mẫu Ejector đại diện (surrogate  
based optimization technique) kết hợp với giải thuật  
tiến hóa đa mục tiêu (multi-objective evolutionary  
algorithm), Carrilo, Sanchez và cộng sự đã nghiên cứu  
tối ưu hóa đặc điểm cấu tạo thiết bị Ejector 1 pha sử  
dụng cho hệ thống làm lạnh [44]. Nhóm tác giả đã  
báo cáo kết quả nghiên cứu mô phỏng CFD giúp gia  
tăng 55% áp suất ngược, 110% tỷ lệ hút cho Ejector  
dùng không khí lý tưởng và tăng 10% áp suất ngược,  
35% tỷ lệ hút cho Ejector dùng CO2 với tính chất khí  
thực. Ngoài ra, đường kính vòi phun sơ cấp và đường  
kính phần thiết diện không đổi có ảnh hưởng lớn  
nhất đến hiệu suất thiết bị. Những thông số cấu tạo  
khác của thiết bị có ảnh hưởng rất nhỏ hoặc không  
có ảnh hưởng.  
Lmt  
θpd  
θD  
Dp  
θs  
θpc  
NXP  
Lt  
Dmt  
Hình 2. Các kích thước hình học ảnh hưởng đến tỷ lệ hút entrainment theo nghiên cứu  
của Hassan Amin, Elbadawy và cộng sự [7]  
Chế độ cận tới hạn - nghẹt  
đơn  
Chế độ tới hạn - nghẹt đôi  
=
Chế độ đảo lưu < 0  
*
Các thông số và kết quả mô phỏng CFD cho điều  
kiện áp dụng tại mỏ Hải Thạch được liệt kê chi tiết  
trong Phụ lục 1. Trong nghiên cứu của Chen, Chong  
và cộng sự thiết kế Ejector khí tự nhiên hoạt động tại  
điều kiện sơ cấp là 11 - 13 MPa, thứ cấp là 3 - 5 MPa và  
áp suất đầu ra từ 5,1 - 5,6 MPa, cho kết quả tỷ lệ hút  
entrainment tối ưu đạt được là 34,9% [28]. Trong khi  
đó, nghiên cứu của Hassan Amin, Elbadawy thì thiết  
kế Ejector hoạt động tại điều kiện 12 MPa áp suất sơ  
cấp, 2 MPa áp suất thứ cấp và 5,2 MPa áp suất đầu ra  
(Áp suất ngược tới hạn)  
Hình 3. Đồ thị tỷ số hút entrainment so với áp suất ngược [6]  
và cho kết quả tỷ lệ hút entrainment tối ưu là 19,45% thông qua  
mô phỏng CFD sử dụng methane làm lưu chất hoạt động [7].  
5.1.1. Hiệu suất của thiết bị Ejector theo các chế độ  
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) [45].  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
8
PETROVIETNAM  
Kết quả Press -Trial -01 đến 08 với Pp = 12 MPa, Ps = 3,5 MPa  
40  
35  
30  
25  
20  
15  
10  
5
1,8  
1,6  
1,4  
1,2  
1
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
0,8  
0,6  
0,4  
0,2  
0
LP (kg/s)  
Poly. (Entrainment (%))  
0
31,5  
36  
40,5  
45  
49,5  
54  
58,5  
63  
67,5  
Áp suất ngược (bar)  
Hình 4. Kết quả thử nghiệm đồ thị tỷ lệ hút entrainment so với áp suất ngược trong điều kiện mỏ Hải Thạch  
Tại chế độ cận tới hạn, tỷ số hút entrainment là  
không đổi so với áp suất ngược cho đến một 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. Trong Hình 4, khối lượng dòng sơ  
cấp không đổi khi áp suất ngược tăng tuy nhiên khối  
lượng dòng thứ cấp sẽ giảm do bị nghẽn. Nếu áp suất  
ngược thấp hơn giá trị áp suất ngược tới hạn, dòng  
chất lưu sơ cấp và thứ cấp đều bị nghẽn, tỷ lệ hút  
entrainment là không đổi. Chế độ này còn được gọi  
là chế độ vận hành tới hạn theo áp suất ngược. Tuy  
nhiên, khi áp suất ngược lớn hơn giá trị tới hạn, thiết  
bị Ejector sẽ đi vào chu trình cận tới hạn. 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 từ đầu sơ cấp  
sang đầu thứ cấp [46]. Do đó ngay cả khi có thể duy  
trì được lưu lượng và áp suất dòng sơ cấp thì việc thay  
đổi áp suất ngược có thể không tạo ra được tỷ lệ hút  
tối ưu hoặc tạo ra dòng chảy đảo lưu.  
Kết quả Press -Trial -10 đến 18 với Pp = 12 MPa, Pb = 4,5 MPa  
1,8  
1,6  
1,4  
1,2  
1
45  
40  
35  
30  
25  
20  
15  
10  
5
0,8  
0,6  
0,4  
0,2  
0
0
35 31,5 28 24,5 21 17,5 14 10,5  
LP (kg/s)  
Linear (Entrainment (%))  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
Áp suất thứ cấp (bar)  
Hình 5. Kết quả mô phỏng đồ thị tỷ lệ hút entrainment so với áp suất thứ cấp  
trong điều kiện mỏ Hải Thạch  
5
PH = 8 MPa  
PH = 10 MPa  
PH = 12 MPa  
PH = 9 MPa  
PH = 11 MPa  
PH = 13 MPa  
4
Ngoài ra, kết quả mô phỏng còn chỉ ra đồ thị tỷ  
lệ hút so với áp suất thứ cấp trong điều kiện mỏ Hải  
Thạch. Khối lượng dòng sơ cấp là không đổi trong  
điều kiện áp suất thứ cấp giảm. Trong khi đó, tỷ lệ hút  
và khối lượng dòng thứ cấp là tuyến tính theo áp suất  
thứ cấp. Mô hình mô phỏng tại mỏ Hải Thạch trong  
trường hợp này là tương đồng với đồ thị đạt được từ  
thử nghiệm thực địa tại trạm khí của mỏ Changqing  
(Petro China) như Chong, Yan và cộng sự [42]. Trong  
nghiên cứu công bố năm 2009, Chong, Yan và cộng  
sự đã báo cáo rằng lưu lượng dòng khí tự nhiên sơ  
cấp tăng tuyến tính với sự gia tăng của áp suất sơ cấp  
3
2
1
0
1,0  
1,5 2,0 2,5 3,0  
3,5 4,0 4,5  
5,0 5,5  
PL = (MPa)  
Hình 6. Kết quả thử nghiệm đồ thị tỷ lệ hút entrainment so với áp suất thứ cấp trong điều kiện  
mỏ tại Trung Quốc (trong đó PH = áp suất sơ cấp, PL áp suất thứ cấp) [42]  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
9
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
10  
PETROVIETNAM  
và không phụ thuộc vào áp suất thứ cấp [42]. Lưu lượng  
dòng thứ cấp và tỷ lệ hút entrainment của khí tự nhiên  
đều tăng tuyến tính với sự gia tăng áp suất thứ cấp dưới  
mỗi điều kiện áp suất sơ cấp.  
quả mô phỏng CFD. Ngoài ra, có thể áp dụng Ejector sớm  
hơn so với kế hoạch suy giảm áp của giếng HT (áp suất thứ  
cấp vẫn còn cao hơn áp suất thiết kế).  
5.1.2. Đường kính họng vòi phun sơ cấp Dt  
Nghiên cứu ảnh hưởng của việc thay đổi điều kiện vận  
hành dòng sơ cấp và thứ cấp, Peeran và Sarshar [47] báo  
cáo rằng nếu tổng lưu lượng của đường sơ cấp và thứ cấp  
giảm lớn hơn 25% thì phải cần thay đổi họng hội tụ để  
đảm bảo hiệu suất thiết bị. Do đó, việc có thể giám sát và  
đảm bảo chế độ hoạt động tối ưu của thiết bị theo thời  
gian thực (sử dụng các thiết bị đo đạc thực địa) khi so sánh  
với kết quả mô phỏng CFD là vô cùng cần thiết [31]. 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  
Trong các nghiên cứu [7, 28, 42], giá trị Dt luôn cố  
định. Trong nghiên cứu về tối ưu 216 cấu tạo Ejector của  
Hassan, Elbadawy và cộng sự, giá trị Dt cố định tại 4,6 mm  
trong khi các giá trị khác được thay đổi [7]. Tuy nhiên, có  
thể thấy đường kính họng vòi phun sơ cấp Dt là giá trị gây  
ảnh hưởng rất lớn đến khối lượng dòng sơ cấp và qua đó  
ảnh hưởng đến tỷ lệ hút như Hình 7 - 10.  
Từ các đồ thị kết quả mô hình trên, có thể thấy luôn có  
giá trị Dt tối ưu để tỷ lệ hút cao nhất. Tuy nhiên, khi giá trị  
Kết quả mô hình A -01 tới A -  
60  
2,5  
48,1  
44,94  
40,9  
40,4  
37,42  
2
40  
20  
31,4  
25,53  
17,17  
19,39  
1,5  
11,38  
Entrainment (%)  
1
0
HP (kg/s)  
6,118  
6,9  
7,36  
7,82  
8,28  
8,74  
9,2  
9,66  
10,12  
11,04  
11,96  
LP (kg/s)  
0,5  
0
-20  
-40  
-60  
-45,49%  
-0,5  
Hình 7. Kết quả mô hình với bộ thông số A-01 đến A-11 trong điều kiện áp suất ngược = 4,5 MPa  
Kết quả mô hình A-21 tới A-  
100  
80  
2,5  
78,4  
71,13  
65  
2
63,01  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
53,74  
60  
44,55  
36,95  
1,5  
1
40  
30,47  
25,04  
LP (kg/s)  
20,65  
17,01  
20  
11,58  
0
0,5  
0
5,244 5,681 6,118  
-40,45%  
6,9  
7,36 7,82 8,28 8,74  
9,2  
9,66 10,12 11,04 11,96  
-20  
-40  
-60  
-0,5  
Đường kính Dt (mm)  
Hình 8. Kết quả mô hình với bộ thông số A-21 đến A-33 trong điều kiện áp suất ngược = 4 MPa  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
11  
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
Dt cao hơn hoặc thấp hơn giá trị Dt tối  
ưu này thì tỷ lệ hút giảm xuống hoặc  
tạo ra dòng chảy đảo lưu tại cổng thứ  
cấp. Lưu lượng dòng sơ cấp tăng tuyến  
tính theo giá trị Dt. Với cùng một giá trị  
Dt, khi áp suất ngược tăng lên thì lưu  
lượng sơ cấp ko đổi. Trong khi đó, lưu  
lượng dòng thứ cấp bị giảm đi và do đó  
giảm tỷ lệ hút. Ngoài ra, giá trị Dt tối ưu  
thay đổi khi áp suất ngược thay đổi.  
Kết quả mô hình A- 41 tới A-  
65,26  
MPa  
0,6  
0,5  
0,4  
0,3  
0,2  
0,1  
0
80  
60  
40  
60,68  
56,01  
48,18  
39,7  
34,84  
28,79  
19,91  
18,46  
13,21  
20  
0
3,22 3,45 3,68 3,91 4,14 4,37 4,6 4,83 5,06 5,52 5,98  
-20  
-40  
-0,1  
-33,4%  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
LP (kg/s)  
5.1.3. Đường kính vùng thiết diện không  
đổi Dmt  
Hình 9. Kết quả mô hình với bộ thông số A-41 đến A-51 trong điều kiện áp suất ngược = 4 MPa  
Nhóm tác giả tiến hành tăng  
khoảng giá trị mô phỏng Dmt (từ 3,32 –  
14,11 mm) và rộng hơn (từ 7,13 - 13,662  
mm) so với nghiên cứu của Hassan  
Amin và cộng sự [7]. Kết quả của mô  
hình B-01 đến B-60 được biểu diễn như  
Hình 11 - 14.  
Kết quả mô hình A-61 tới A- 69 với P = 4,5 MPa  
60  
50  
40  
0,6  
0,5  
0,4  
55,99  
48,18  
39,7  
34,85  
32,36  
28,78  
Từ kết quả mô hình, có thể thấy khi  
Dmt thay đổi thì khối lượng dòng sơ cấp  
không đổi, tuy nhiên khối lượng dòng  
thứ cấp thay đổi. Khi gia tăng giá trị Dmt  
sẽ tạo ra hiện tượng đảo lưu tại cổng  
thứ cấp, còn nếu Dmt quá thấp sẽ làm  
giảm hiệu suất rất nhiều. Tại cùng một  
giá trị Dmt, việc gia tăng áp suất ngược  
sẽ làm giảm hiệu suất hoặc tạo ra dòng  
đảo lưu.  
30  
20  
0,3  
0,2  
19,9  
13,21  
10  
0
0,1  
0
0,49  
3,68  
3,91  
4,14  
4,37  
4,6  
4,83  
5,06  
5,52  
5,98  
Entrainment (%) HP (kg/s) LP (kg/s)  
Hình 10. Kết quả mô hình với bộ thông số A-61 đến A-69 trong điều kiện áp suất ngược = 4,5 MPa  
Ngoài ra, giá trị Dmt tối ưu thay đổi  
khi áp suất ngược thay đổi.  
Kết quả mô hình B-01 tới B-  
1,6  
1,4  
1,2  
1
0,8  
0,6  
0,4  
0,2  
0
45  
40  
35  
30  
25  
20  
15  
10  
5
41,66  
39,81  
39,46  
5.1.4. Vị trí vòi hội tụ NXP  
37,42  
32,99  
Khi thay đổi giá trị vị trí NXP thì tỷ  
lệ hút entrainment, khối lượng dòng sơ  
cấp và thứ cấp gần như không thay đổi  
(Hình 15). Tỷ lệ hút entrainment, khối  
lượng dòng sơ cấp và thứ cấp không  
thay đổi tại cùng một giá trị NXP khi giá  
trị áp suất đầu ra thay đổi. Ngoài ra, giá  
trị tối ưu của NXP không thay đổi khi áp  
suất đầu ra thay đổi. Do đó, ảnh hưởng  
của NXP đến tỷ lệ hút rất nhỏ.  
29,64  
25,48  
22,75  
14,45  
0
14,94 15,77 16,6 17,015 17,43 18,26 19,92 20,75 21,58  
Entrainment (%)  
LP (kg/s)  
HP (kg/s)  
Poly. (Entrainment (%))  
Theo nghiên cứu của W.Chen và  
cộng sự [28], giá trị vị trí vòi hội tụ tối  
ưu nằm trong khoảng 3,6 - 7,2 mm.  
Hình 11. Kết quả mô hình với bộ thông số B-01 đến B-09 trong điều kiện áp suất ngược = 4,5 MPa  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
12  
PETROVIETNAM  
Trong nghiên cứu của Hassan Amin [7],  
giá trị tối ưu NXP là 8.822 mm. Khi áp  
dụng cùng một cấu tạo Ejector như của  
Hassan Amin và cộng sự [7] cho điều  
kiện mỏ Hải Thạch, giá trị vị trí vòi hội tụ  
tối ưu là 9,7042 mm.  
Kết quả mô hình B -11 tới B -  
53,68  
80  
60  
1,6  
1,1  
0,6  
0,1  
59,3  
58,53  
55,61  
45  
41,13  
37,17  
29,64  
40  
25,58  
22,74  
20  
5.1.5. Góc hội tụ buồng trộn cấp θS và chiều  
dài vùng thiết diện không đổi Lmt  
0
14,94 15,77 16,6 17,015 17,43 18,26 19,92 20,75 21,58  
-20  
-40  
-60  
Khi thay đổi θS và Lmt thì giá trị tỷ lệ  
hút entrainment, khối lượng dòng sơ cấp  
và thứ cấp thay đổi rất nhỏ theo như kết  
quả mô hình từ D-01 đến E-51. Tỷ lệ hút  
entrainment, khối lượng dòng sơ cấp và  
thứ cấp không thay đổi tại cùng một giá  
trị θS Lmt ngay cả khi giá trị áp suất đầu  
ra thay đổi. Ngoài ra, thay đổi giá trị θS  
và Lmt không ảnh hưởng đến khối lượng  
dòng sơ cấp. Góc hội tụ buồng trộn tối  
ưu theo nghiên cứu của Wu và cộng sự  
[48], W.Chen và cộng sự [49] là 14o. Còn  
trong nghiên cứu của Hassan Amin,  
Elbadawy và cộng sự, 2019 thì giá trị tối  
ưu θS là 13,5o. Áp dụng các kích thước  
khác theo nghiên cứu của Hassan Amin  
và cộng sự [7] cho điều kiện tại mỏ Hải  
Thạch giá trị tối ưu θS cũng là 13,5o.  
-0,4  
-0,9  
-37%  
Poly. (Entrainment (%))  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
LP (kg/s)  
Hình 12. Kết quả mô hình với bộ thông số B-11 đến B-21 trong điều kiện áp suất ngược = 4 MPa  
Kết quả mô hình B-31 tới B -  
0,4  
0,35  
0,3  
0,25  
0,2  
0,15  
0,1  
120  
104,22  
102,67  
87,61  
100  
80  
60  
40  
20  
0
74,17  
56,26  
51,23  
47,68  
39,7  
32,32  
25,39  
12,01  
7,78  
0,05  
0
6,64 7,47 7,885 8,3 8,715 9,13 9,96 11,62 12,45 13,28 14,11 14,94  
Ngoài ra, các nghiên cứu về tỷ lệ  
Poly. (Entrainment (%))  
LP (kg/s)  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
giữa  
tối ưu có các kết quả rất khác  
nhau. Tỷ lệ này tối ưu tại 4,0 theo Chong  
và cộng sự [42]; 5,0 theo Wu và cộng sự  
[48] và W.Chen và cộng sự [49]; trong  
khoảng từ 2 - 8 theo W.Chen và cộng sự  
[28]. Trong khi đó, giá trị Lmt tối ưu theo  
nghiên cứu của Hassan Amin và cộng sự  
Hình 13. Kết quả mô hình với bộ thông số B-31 đến B-42 trong điều kiện áp suất ngược = 4 MPa  
Kết quả mô hình B -51 tới B-  
74,12  
100  
80  
0,4  
0,3  
0,2  
0,1  
0
[7] là 72,4mm và tỷ lệ  
= 15,739. Khi  
56,26  
áp dụng kích thước từ nghiên cứu của  
Hassan Amin và cộng sự [7] vào điều kiện  
mỏ HT thì giá trị Lmt gần như không tạo  
ra khác biệt trong dải thay đổi từ 14,48 -  
60  
47,68  
39,7  
32,32  
40  
25,38  
22,8  
12,01  
20  
0
130,32 mm, tương ứng với tỷ lệ  
khoảng từ 3,15 - 28,3.  
trong  
6,64 7,47 7,885 8,3 8,715 9,13 9,96 11,62 12,45 13,28  
-11,81  
-20  
-40  
-60  
-0,1  
-0,2  
5.2. Tối ưu ứng dụng gia tăng thu hồi  
khí condensate tại mỏ Hải Thạch  
-47,65  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
LP (kg/s)  
Poly. (Entrainment (%))  
Với từng điều kiện thông số vận  
hành thiết bị, luôn có một bộ thông số  
cấu trúc giúp đạt được tỷ lệ hút tối ưu.  
Hình 14. Kết quả mô hình với bộ thông số B-51 đến B-60 trong điều kiện áp suất ngược = 4,5 MPa  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
13  
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
Kết quả mô hình C -41 tới C-  
41,48  
42  
0,4  
41,22  
40,87  
40,67  
40,51  
40,03  
39,97  
0,35  
0,3  
39,7  
39,59  
40  
39,69  
39,17  
39,05  
38  
36  
34  
32  
30  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
0,25  
0,2  
34,96  
0,15  
0,1  
LP (kg/s)  
0,05  
0
3,5288 5,55786 7,0576 7,9398 8,822 9,7042 10,5864 11,4686 12,3508 14,1152 17,644 26,466 35,288  
Chiều dài NXP (mm)  
Hình 15. Kết quả mô hình với bộ thông số C-41 đến C-53 trong điều kiện áp suất ngược = 4 MPa  
Bất kỳ sự thay đổi lớn nào của điều kiện vận  
hành đường sơ cấp và thứ cấp (thường là  
giảm so với ban đầu) thì hiệu suất làm việc  
của Ejector sẽ thay đổi đột ngột, có thể  
phải thay đổi hình dạng và kích thước các  
bộ phận bên trong thiết bị Ejector để có  
thể duy trì và cải thiện hiệu suất làm việc.  
Để giải quyết vấn đề thay đổi áp suất, lưu  
lượng của đường sơ cấp và thứ cấp, Peeran  
và Sarsha đề xuất phương án thiết kế tổng  
quát [47] cho phép thay đổi các bộ lõi bên  
trong như: vòi phun, họng hội tụ (mixing  
tube) mà không cần phải thiết kế lại thiết  
bị Ejector (như đầu kết nối, thân thiết bị  
hay bệ đỡ). Một bộ lõi sẽ được thiết kế tối  
ưu tương ứng cho một dải vận hành nhất  
định. Bằng cách thay đổi các bộ phận bên  
trong, thiết bị Ejector có thể gia tăng hiệu  
suất trở lại nhanh chóng và tiết kiệm. Tại  
các thời điểm khác nhau ứng với việc suy  
giảm áp suất dòng sơ cấp, có thể chế tạo  
các bộ phận bên trong để sẵn sàng thay  
thế. Phương pháp được sử dụng để tính  
toán được số lượng các bộ lõi bên trong  
Ejector theo nghiên cứu của Maulana  
Araci, Al-Ashaab và cộng sự, được gọi là  
Set-Based Concurrent Engineering (SBCE).  
Phương pháp này rất cần thiết trong việc  
gia tăng thu hồi khí trong thời gian dài với  
các điều kiện vận hành liên tục thay đổi  
hoặc có nhiều giếng khác nhau cần được  
gia tăng thu hồi. Thực tế, việc thu hồi khí  
Kết quả mô hình D - 21 tới D -  
39,7  
39,8  
39,6  
39,4  
39,2  
39,0  
38,8  
38,6  
0,4  
39,71  
39,6  
39,59  
0,35  
0,3  
39,52  
0,25  
0,2  
39,26  
39,13  
18,9  
39  
0,15  
0,1  
0,05  
0
9,45  
10,8 12,15 13,5 14,85 16,2  
21,6  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
Góc hội tụ buồng trộn (độ)  
LP (kg/s)  
Hình 16. Kết quả mô hình với bộ thông số D-21 đến D-28 trong điều kiện áp suất ngược = 4 MPa  
Kết quả mô hình D-31 tới D-  
39,8  
39,6  
39,4  
39,2  
39,0  
38,8  
38,6  
0,4  
39,71  
39,7  
39,6  
39,59  
0,35  
0,3  
39,52  
0,25  
0,2  
39,26  
39,13  
39  
0,15  
0,1  
0,05  
0
9,45 10,8 12,15 13,5 14,85 16,2 18,9 21,6  
HP (kg/s)  
Góc hội tụ buồng trộn (độ)  
Entrainment (%)  
LP (kg/s)  
Hình 17. Kết quả mô hình với bộ thông số D-31 đến D-38 trong điều kiện áp suất ngược = 4,5 MPa  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
14  
PETROVIETNAM  
Kết quả mô hình E -21 tới E-  
39,85  
39,80  
39,75  
39,70  
39,65  
39,60  
39,55  
39,50  
0,4  
0,35  
0,3  
0,25  
0,2  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
0,15  
0,1  
LP (kg/s)  
0,05  
0
14.48  
28,96  
43,44  
50,68  
57,92  
65,16  
72,4  
86,88 101,36 115,84 130,32  
Chiều dài thiết diện không đổi (mm)  
Hình 18. Kết quả mô hình với bộ thông số E-21 đến E-31 trong điều kiện áp suất ngược = 4 MPa  
Kết quả mô hình E-41 tới E -  
39,85  
39,80  
39,75  
39,70  
39,65  
39,60  
39,55  
39,50  
0,4  
39,83  
39,82  
39,81  
0,35  
0,3  
39,77  
39,72  
14,48  
39,71  
39,7  
0,25  
0,2  
39,7  
Entrainment (%)  
HP (kg/s)  
39,69  
39,67  
39,62  
0,15  
0,1  
LP (kg/s)  
0,05  
0
28,96  
43,44  
50,68  
57,92  
65,16  
72,4  
86,88  
101,36 115,84 130,32  
Chiều dài thiết diện không đổi (mm)  
Hình 19. Kết quả mô hình với bộ thông số E-41 đến E-51 trong điều kiện áp suất ngược = 4,5 MPa  
của nhiều giếng khí như của BIENDONG POC sẽ cần nhiều  
bộ lõi Ejector được tính toán và thiết kế trước nhằm tối ưu  
khả năng thu hồi cũng như đảm bảo việc vận hành thiết  
bị thường xuyên. Nhóm tác giả đã đánh giá việc áp dụng  
phương pháp SBCE trong nghiên cứu phát triển sản phẩm  
và mô phỏng CFD đạt được hiệu quả tốt do giảm các mẫu  
thử, đẩy nhanh quá trình nghiên cứu và tối ưu được lượng  
sản phẩm thu hồi [50].  
thông số khác của cấu tạo thiết bị có ảnh hưởng rất nhỏ  
hoặc không có ảnh hưởng. Do đó, để có thể tìm được cấu  
tạo (hoặc nhiều bộ cấu tạo) Ejector tối ưu cho điều kiện  
mỏ Hải Thạch thì hàm ràng buộc phải gồm:  
=
,
,
,
,
,
,
,
=
> 0  
= 4,5  
Dựa trên kết quả của mô hình CFD, nghiên cứu này  
đã chỉ ra kích thước đường kính họng vòi phun sơ cấp Dt,  
đường kính vùng thiết diện không đổi Dt có ảnh hưởng  
lớn nhất đến tỷ lệ hút entrainment. Trong khi đó, các giá trị  
khác là vị trí vòi hội tụ NXP, góc hội tụ buồng trộn và chiều  
dài vùng thiết diện không đổi chỉ có ảnh hưởng nhỏ đến  
hiệu suất thiết bị. Kết quả này tương đồng với nghiên cứu  
của Carrilo, Sanchez và cộng sự khi nghiên cứu tối ưu hóa  
đặc điểm cấu tạo thiết bị Ejector một pha sử dụng cho hệ  
thống làm lạnh [44]. Nhóm tác giả nhận định đường kính  
vòi phun sơ cấp và đường kính phần thiết diện không  
đổi có ảnh hưởng lớn nhất đến hiệu suất thiết bị. Những  
Trong đó, mp-max là giá trị lưu lượng tối đa của phương  
án 1 (40 triệu ft3 chuẩn/ngày) và phương án 2 (10,5 triệu  
ft3 chuẩn/ngày). Hàm đa mục tiêu gồm việc đảm bảo tỷ lệ  
hút entrainment ω là tối đa. Ngoài ra, giá trị của áp suất  
thứ cấp mà tại đó Ejector vẫn cho tỷ lệ hút dương (gọi  
là Ps-min) phải là tối thiểu. Như vậy, Ejector có thể tận thu  
giếng tới áp suất thấp nhất. Do đó, hàm mục tiêu như sau:  
à
à
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
15  
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
6. Kết luận  
Tài liệu tham khảo  
Việc xây dựng mô hình hoạt động chính xác của thiết  
bị Ejector bằng phương pháp mô phỏng CFD hỗn hợp khí  
tự nhiên hỗ trợ hiệu quả cho việc nghiên cứu triển khai  
giải pháp gia tăng thu hồi cho mỏ khí, condensate. Tại  
mỏ Hải Thạch, 2 phương án lấy khí từ giếng tốt nhất hoặc  
dùng khí tại đầu ra của máy nén khí cao áp để làm nguồn  
dẫn động để gia tăng thu hồi sử dụng thiết bị Ejector đã  
được mô phỏng CFD.  
[1] A.J.Green, Kevin Ashton, and A.T.Reade, “Gas  
production improvements using ejectors, Offshore  
Europe, Aberdeen, United Kingdom, 7 - 10 September, 1993.  
DOI: 10.2118/26684-MS.  
[2] M.M.Sarshar, “Jet-boosting the profitability of  
marginal oil and gas fields, World Pumps, Vol. 387, pp. 24 -  
26, 1998. DOI: 10.1016/S0262-1762(99)80605-1.  
[3] 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.  
DOI: 10.2118/59091-PA.  
Kết quả nghiên cứu đã đưa ra mô hình có độ tin  
cậy cao và được sử dụng để nghiên cứu ảnh hưởng các  
thông số kích thước cấu tạo đến hiệu suất Ejector trong  
điều kiện làm việc tại mỏ Hải Thạch. Thông qua kết quả  
mô hình, đường kính họng vòi phun sơ cấp (Dt) và đường  
kính vùng thiết diện không đổi (Dmt) có ảnh hưởng lớn  
nhất đến hiệu suất của Ejector. Đường kính họng vòi  
phun sơ cấp ảnh hưởng chính đến khối lượng dòng chất  
lưu sơ cấp. Trong khi đó, đường kính vùng thiết diện  
không đổi tác động đến khối lượng dòng thứ cấp. Luôn  
có một giá trị tối ưu của Dt và Dmt tương ứng với điều kiện  
áp suất sơ cấp, thứ cấp và áp suất ngược. Việc tăng hay  
giảm so với giá trị tối ưu của nó sẽ làm giảm hiệu suất  
thiết bị hoặc gây ra hiện tượng dòng chảy đảo lưu tại  
cổng thứ cấp. Trong khi đó, vị trí vòi hội tụ NXP, góc hội  
tụ buồng trộn cấp θS và chiều dài vùng thiết diện không  
đổi Lmt có ảnh hưởng rất nhỏ đến tỷ lệ hút entrainment,  
khối lượng dòng sơ cấp và thứ cấp. Trong điều kiện tại  
mỏ Hải Thạch, luôn có một giá trị tối ưu của bộ thông  
số bao gồm đường kính họng vòi phun sơ cấp (Dt) và  
đường kính vùng thiết diện không đổi (Dmt), vị trí vòi hội  
tụ NXP, góc hội tụ buồng trộn cấp θS và chiều dài vùng  
thiết diện không đổi Lmt cho mỗi giá trị áp suất ngược  
tương ứng với áp suất đầu vào hệ thống công nghệ. Cuối  
cùng, bài toán tối ưu quy hoạch phi tuyến đa mục tiêu  
cho ứng dụng gia tăng thu hồi khí và condensate cho mỏ  
Hải Thạch được xây dựng thông qua kết quả mô phỏng  
các mô hình.  
[4] P.Andreussi, S.Sodini, V.Faluomi, P.Ciandri,  
A.Ansiati, F.Paone, C.Battaia, and G.De Ghetto,Multiphase  
ejector to boost production: First application in the Gulf of  
Mexico, Offshore Technology Conference, Houston, Texas, 5  
- 8 May, 2003. DOI: 10.4043/15170-MS.  
[5] Trần Ngọc Trung, Triệu Hùng Trường, Ngô Hữu  
Hải, Trần Vũ Tùng, và Lý Văn Dao, “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, Tp chí Dầu khí, Số 5,  
tr. 14 - 24, 2020.  
[6] 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. DOI: 10.1016/j.  
apenergy.2019.01.185.  
[7] Amin Hassan Amin, Ibrahim Elbadawy, E.Elgendy,  
and M.Fatouh, “Effect of geometrical factors interactions  
on design optimization process of a natural gas ejector,  
Advances in Mechanical Engineering, Vol. 11, No. 9, 2019.  
DOI: 10.1177/1687814019880368.  
[8] Daotong Chong, Mengqi Hu, Weixiong Chen,  
Jinshi Wang, Jiping Liu, and Junjie Yan, “Experimental  
and numerical analysis of supersonic air ejector, Applied  
Energy, Vol. 130, pp. 679 - 684, 2014. DOI: 10.1016/j.  
apenergy.2014.02.023.  
Phương hướng nghiên cứu tiếp theo về gia tăng thu  
hồi khí condensate bằng thiết bị Ejector bao gồm việc tối  
ưu hóa cấu tạo hình học Ejector khí tự nhiên với bộ thông  
số vận hành của mỏ Hải Thạch và Mộc Tinh trong tương lai  
gần với bài toán quy hoạch phi tuyến đa mục tiêu. Ngoài  
ra, việc gia tăng thu hồi khí kéo dài tại 2 mỏ có thể sẽ đòi  
hỏi nhiều bộ lõi khác nhau. Vì vậy, hướng nghiên cứu nữa  
là tối ưu được số lượng thiết kế bộ lõi này và qua đó thu  
hồi được lượng sản phẩm lớn hơn tại cụm mỏ Hải Thạch  
- Mộc Tinh.  
[9] Dariusz Butrymowicz, Kamil Śmierciew, Jarosław  
Karwacki, and Jerzy Gagan, “Experimental investigations  
of low-temperature driven ejection refrigeration cycle  
operating with isobutane, International Journal of  
Refrigeration, Vol. 39, pp. 196 - 209, 2014. DOI: 10.1016/j.  
ijrefrig.2013.10.008.  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
16  
PETROVIETNAM  
[10] Kanjanapon  
Chunnanond  
and  
Satha  
[19] Michal Palacz, Michal Haida, Jacek Smolka,  
Andrzej J.Nowak, Krzysztof Banasiak, and Armin  
Hafner, “HEM and HRM accuracy comparison for the  
simulation of CO2 expansion in two-phase ejectors for  
supermarket refrigeration systems, Applied Thermal  
Engineering, Vol. 115, pp. 160 - 169, 2017. DOI: 10.1016/j.  
applthermaleng.2016.12.122.  
Aphornratana, “An experimental investigation of a  
steam ejector refrigerator: the analysis of the pressure  
profile along the ejector, Applied Thermal Engineering,  
Vol. 24, No. 2, pp. 311 - 322, 2004. DOI: 10.1016/j.  
applthermaleng.2003.07.003.  
[11] Satha Aphornratana and Ian W.Eames, “A  
small capacity steam-ejector refrigerator: Experimental  
investigation of a system using ejector with movable  
primary nozzle, International Journal of Refrigeration,  
Vol. 20, No. 5, pp. 352 - 358, 1997. DOI: 10.1016/S0140-  
7007(97)00008-X.  
[20] Lei Wang, Jia Yan, Chen Wang, and Xianbi Li,  
“Numericalstudyonoptimizationofejectorprimarynozzle  
geometries, International Journal of Refrigeration, Vol. 76,  
pp. 219 - 229, 2017. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2017.02.010.  
[21] Kangkang Xue, Kaihua Li, Weixiong Chen,  
Daotong Chong, and Junjie Yan, “Numerical investigation  
on the performance of different primary nozzle structures  
in the supersonic Ejector, Energy Procedia, Vol. 105, pp.  
4997 - 5004, 2017. DOI: 10.1016/j.egypro.2017.03.1000.  
[12] R.Yapıcı, H.K.Ersoy, A.Aktoprakoğlu, H.S.Halkacı,  
and O.Yiğit, “Experimental determination of the optimum  
performance of ejector refrigeration system depending  
on ejector area ratio, International Journal of Refrigeration,  
Vol. 31, No. 7, pp. 1183 - 1189, 2008. DOI: 10.1016/j.  
ijrefrig.2008.02.010.  
[22] Moon Soo Lee, Hoseong Lee, Yunho Hwang,  
Reinhard Radermacher, and Hee-Moon Jeong,  
“Optimization of two-phase R600a ejector geometries  
using a non-equilibrium CFD model, Applied Thermal  
Engineering, Vol. 109, pp. 272 - 282, 2016. DOI: 10.1016/j.  
applthermaleng.2016.08.078.  
[13] JiaYan, Wenjian Cai, andYanzhong Li,Geometry  
parameters effect for air-cooled ejector cooling systems  
with R134a refrigerant, Renewable Energy, Vol. 46, pp. 155  
- 163, 2012. DOI: 10.1016/j.renene.2012.03.031.”  
[14] E.Rusly, Lu Aye, W.W.S.Charters, and A.Ooi, “CFD  
analysis of ejector in a combined ejector cooling system,  
International Journal of Refrigeration, Vol. 28, No. 7,  
pp. 1092 - 1101, 2005. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2005.02.005.  
[23] K.Pianthong,  
W.Seehanam,  
M.Behnia,  
T.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. DOI: 10.1016/j.enconman.2007.03.021.  
[15] I.W.Eames, S.Wu, M.Worall, and S.Aphornratana,  
“An experimental investigation of steam ejectors for  
applications in jet-pump refrigerators powered by low-  
grade heat, Proceedings of the Institution of Mechanical  
Engineers, Part A: Journal of Power and Energy, Vol. 213, pp.  
351 - 361, 1999. DOI: 10.1243/0957650991537734.  
[24] J.H.Keenan and E.P.Neumann, “A Simple air  
Ejector, Transactions of American Society of Mechanical  
Engineers, Vol. 64, 1942.  
[25] Heuy-Dong Kim, Toshiaki Setoguchi, Shen Yu,  
and S.Raghunathan, “Navier-Stokes computations of the  
supersonic ejector-diffuser system with a second throat,  
Journal of Thermal Science, Vol. 8, No. 2, pp. 79 - 8 3, 1999.  
DOI:10.1007/s11630-999-0028-2.  
[16] Szabolcs Varga, Armando C.Oliveira, and  
Bogdan Diaconu, “Influence of geometrical factors on  
steam ejector performance - A numerical assessment,  
International Journal of Refrigeration, Vol. 32, No. 7,  
pp. 1694 - 1701, 2009. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2009.05.009.  
[26] James R.DeBonis, “Full Navier-Stokes analysis  
of a two-dimensional mixer/ejector nozzle for noise  
suppression, AIAA/SAE/ASME/ASEE 28th Joint Propulsion  
Conference and Exhibit, Nashville, Tennessee, 6 - 8 July, 1992.  
DOI:10.2514/6.1992-3570.  
[17] Yan Jia and Cai Wenjian,Area ratio effects to the  
performance of air-cooled ejector refrigeration cycle with  
R134a refrigerant, Energy Conversion and Management,  
Vol. 53, No. 1, pp. 240 - 246, 2012. DOI: 10.1016/j.  
enconman.2011.09.002.  
[27] Weixiong Chen, Huiqiang 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.  
DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2015.10.067.  
[18] Tony Utomo, Myongkuk Ji, Pilhwan Kim,  
Hyomin Jeong, and Hanshik Chung, “CFD analysis on the  
influence of converging duct angle on the seam ejector  
performance, 2008.  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
17  
THĂM DÒ - KHAI THÁC DẦU KHÍ  
[28] 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, pp. 21 - 29,  
2013. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2013.04.036.  
[37] 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. DOI: 10.1016/j.applthermaleng.2008.04.025.  
[38] NIST Chemistry WebBook, NIST standard  
reference database number 69, 2018. DOI: 10.18434/  
T4D303.  
[29] Weixiong Chen, Huiqiang Chen, Chaoyin  
Shi, Kangkang Xue, Daotong Chong, and Junjie Yan,  
“Impact of operational and geometrical factors on  
ejector performance with a bypass, Applied Thermal  
Engineering, Vol. 99, pp. 476 - 484, 2016. DOI: 10.1016/j.  
applthermaleng.2016.01.074.  
[39] 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. DOI:  
10.1115/1.2910291.  
[30] Weixiong Chen, Kangkang Xue, Yingchun Wang,  
Daotong Chong, and Junjie Yan, “Numerical assessment  
on the performance of two-stage ejector to boost the low-  
pressure natural gas, Journal of Natural Gas Science and  
Engineering, Vol. 34, pp. 575 - 584, 2016. DOI: 10.1016/j.  
jngse.2016.07.031.  
[40] P.J.Roache, “Quantification of uncertainty in  
computational fluid dynamics, Annual Review of Fluid  
Mechanics, Vol. 29, pp. 123 - 160, 1997. DOI: 10.1146/  
annurev.fluid.29.1.123.  
[41] P.J.Roache, “Verification of codes and  
calculations, AIAA Journal, Vol. 36, No. 5, pp. 696 - 702,  
1998. DOI: 10.2514/2.457.  
[31] Weixiong Chen, Chenxi Huang, Daotong Chong,  
and Junjie Yan 2019, “Numerical assessment of ejector  
performance enhancement by means of combined  
adjustable-geometry and bypass methods, Applied  
Thermal Engineering, Vol. 149, pp. 950 - 959, 2019. DOI:  
10.1016/j.applthermaleng.2018.12.052.  
[42] 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, pp. 2799 - 2807, 2009. DOI: 10.1016/j.  
applthermaleng.2009.01.014.  
[32] G.W.Clanton, “Design and application of the gas  
jet Ejector on marginal gas wells, Journal of Petroleum  
Technology, Vol. 18, No. 4, pp. 419 - 423, 1966. DOI:  
10.2118/1274-PA.  
[43] 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, 2014. DOI:  
10.1080/01457632.2013.838069.  
[33] Yann  
Bartosiewicz,  
Philippe  
Desevaux,  
Zine Aidoun, and Yves Mercadier, “CFD-Experiments  
integration in the evaluation of six turbulence models for  
supersonic Ejectors modeling, Proceedings of Integrating  
CFD and Experiments Conference, Glasgow, UK, 2003.  
[44] José Antonio Expósito Carrillo, Francisco José  
Sánchez de La Flor, and José Manuel Salmerón Lissén,  
“Single-phase ejector geometry optimisation by means of  
a multi-objective evolutionary algorithm and a surrogate  
CFD model, Energy, Vol. 164, pp. 46 - 64, 2018. DOI:  
10.1016/j.energy.2018.08.176.  
[34] Yinhai Zhu and PeixueJiang, “Experimental  
and numerical investigation of the effect of shock wave  
characteristics on the ejector performance, International  
Journal of Refrigeration, Vol. 40, pp. 31 - 42, 2013. DOI:  
10.1016/j.ijrefrig.2013.11.008.  
[45] 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.  
DOI: 10.1115/1.3239802.  
[35] Adrienne B.Little and Srinivas Garimella,  
“Shadowgraph visualization of condensing R134a flow  
through ejectors, International Journal of Refrigeration,Vol.  
68, pp. 118 - 129, 2016. DOI: 10.1016/j.ijrefrig.2016.04.018.  
[36] Y.Bartosiewicz,  
ZineAidoun,  
P.Desevaux,  
[46] Jianyong Chen, Sad Jarall, Hans Havtun, and  
Björn Palm, “A review on versatile ejector applications  
in refrigeration systems, Renewable and Sustainable  
Energy Reviews, Vol. 49, pp. 67 - 90, 2015. DOI: 10.1016/j.  
rser.2015.04.073.  
and Yves Mercadier, “Numerical and experimental  
investigations on supersonic ejectors, International  
Journal of Heat and Fluid Flow, Vol. 26, No. 1, pp. 56 - 70,  
2005. DOI: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2004.07.003.  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
18  
PETROVIETNAM  
[47] 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. DOI: 10.2118/165382-MS.  
[49] 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. DOI:  
10.1016/j.ijthermalsci.2011.02.026.  
[48] Gesheng Wu, Daotong Chong, Weixiong Chen,  
and Junjie Yan, “Supersonic ejector to boost production  
from low pressure natural gas field, International  
Conference on Computer Distributed Control and Intelligent  
Environmental Monitoring, 19 - 20 February, 2011. DOI:  
10.1109/CDCIEM.2011.146.  
[50] Zehra C.Araci, Ahmed Al-Ashaab, Piotr  
W.Lasisz, Jakub W.Flisiak, Muhd I.I.Maulana, Najam Beg,  
and Abdullah Rehman, "Trade-off curves applications  
to support Set-based design of a surface jet pump",  
Procedia CIRP, Vol. 60, pp. 356 - 361, 2017. DOI: 10.1016/j.  
procir.2017.01.028.  
STRUCTURAL INVESTIGATION OF SUPERSONIC EJECTOR FOR BOOSTING  
LOW PRESSURE WELLS IN HAI THACH GAS CONDENSATE FIELD  
Tran Ngoc Trung1, Tran Vu Tung1, Ly Van Dao1, Ngo Huu Hai1, Trieu Hung Truong2  
1Bien Dong Petroleum Operation Company (BIENDONG POC)  
2Hanoi University of Mining and Geology  
Email: trungtn@biendongpoc.vn  
Summary  
To recover gas and condensate at pressure-reducing wells simultaneously with other wells which still give stable flow rate and pressure, a  
method using a surface device called ejector has been studied to evaluate its technical feasibility and economic efficiency. Ejector is a simple,  
low-cost solution which can be deployed quickly to increase recovery for pressure-reduced gas condensate wells.  
The paper presents a numerical method to study the ejector’s performance based on a set of parameters (entrainment and compression  
ratios). The fluid flowing inside the Ejector is simulated using computational fluid dynamic (CFD) technique. The results of the CFD model was  
used to study the effect of geometrical dimensions on the ejector’s performance under Hai Thach field’s operating conditions. The primary  
nozzle (Dt) and the constant cross-sectional area diameter (Dmt) have the highest impact on the ejector’s performance. The diameter of the  
primary nozzle (Dt) mainly affects the primary fluid flow. Meanwhile, the constant cross-sectional diameter (Dmt) affects the secondary  
fluid flow. The multi-objective nonlinear programming optimisation technique for ejector application to increase the recovery of gas and  
condensate for Hai Thach field was developed based on the simulation results of CFD models.  
Key words: Ejector, CFD, boosting gas and condensate production, Hai Thach Field.  
DẦU KHÍ - SỐ 9/2020  
19  
pdf 16 trang yennguyen 16/04/2022 1220
Bạn đang xem tài liệu "Ảnh hưởng cấu tạo thiết bị Ejector trong ứng dụng gia tăng thu hồi khí và Condensate tại mỏ hải thạch", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfanh_huong_cau_tao_thiet_bi_ejector_trong_ung_dung_gia_tang_t.pdf