| Περίληψη: | Η ροή του πετρελαίου και του φυσικού αερίου έπειτα από υποθαλάσσιες εκρήξεις ή
γενικότερα απελευθερώσεις, έχει αποτελέσει σημαντικό αντικείμενο ερευνών. Αυτό
συμβαίνει διότι, στις εξορύξεις πετρελαίου και φυσικού αερίου που πραγματοποιούνται κατά
τόπους και χρόνους, μπορεί να υπάρξουν αστάθειες στην ροή μέσα στους αγωγούς εξόρυξης
ή φαινόμενα της ίδιας της ροής και του εξωτερικού περιβάλλοντος, που μπορούν να
οδηγήσουν σε αστοχία των σωλήνων εξόρυξης. Τέτοιο παράδειγμα φαινομένων ροής, πήρε
μέρος στον κόλπο του Μεξικό, στην αποβάθρα Deepwater Horizon κατά την εξόρυξη
πετρελαίου. Οι ροές που προκύπτουν από αυτές τις απελευθερώσεις, αποτελούν ένα
πολύπλοκο φαινόμενο, το οποίο επηρεάζεται από παράγοντες όπως το βάθος και ύψος της
ροής (απόσταση από το ρήγμα μέχρι την επιφάνεια του ρευστού), συνεπάγονται οι
παράγοντες της πίεσης και θερμοκρασίας, η αλατότητα του νερού, εγκάρσια στην ροή
θαλάσσια ρεύματα, πυκνότητα του πετρελαίου και φυσικού αερίου κ.α. Το αποτέλεσμα
αυτών, είναι οι μολύνσεις των υδάτων που αποτελεί σοβαρό πρόβλημα για το οικοσύστημα
και συνεπώς για τον άνθρωπο. Επομένως, οι έρευνες και οι εργασίες χωρίζονται σε δυο
κατηγορίες:
1) Μελέτη της συμπεριφοράς της ροής του πετρελαίου και φυσικού αερίου μέχρι την
επιφάνεια του νερού
2) Μελέτη συστημάτων για την συλλογή του πετρελαίου και φυσικού αερίου από την
θάλασσα.
Η παρούσα εργασία επικεντρώνεται στην μελέτη της ροής, πώς επηρεάζονται οι φάσεις
του νερού και πετρελαίου, κατά την άνοδό τους μέχρι την επιφάνεια, με εφαρμογή του
μοντέλου που αναπτύσσεται στην περιοχή του Δυτικού Κατάκολου. Η μελέτη βασίστηκε στα
πειραματικά δεδομένα του Engebretsen et al. και τα υπολογιστικά αποτελέσματα από την
εργασία του M. Bakli [17] για την επαλήθευση και την ανάπτυξη του υπολογιστικού
μοντέλου της παρούσας εργασίας. Έπειτα, κάνοντας μικρές προσαρμογές στο μοντέλο, και
με την μεθοδολογία up-scaling που προτείνεται από την αναφορά του Sintef από τους P. J.
Brandvik et al. [21] θα γίνει η υπολογιστική μελέτη για την περιοχή του Κατάκολου.
Η προσομοίωση της ροής και η ανάλυσή της πραγματοποιούνται στο πρόγραμμα Ansys
Fluent, όπου θα επιλεχθούν τα κατάλληλα πολυφασικά και τυρβώδη μοντέλα για το βέλτιστο
αποτέλεσμα στην προσέγγιση της ροής. Θα πρέπει να επιλεχθεί αρχικά, η σωστή γεωμετρία
(ύψος, πλάτος), να γίνει μελέτη για την κατάλληλη πυκνότητα κελίων ώστε να εξαχθούν
αξιόπιστα αποτελέσματα και να μην υπάρχουν χωρικές μεταβολές των μεταβλητών
ενδιαφέροντος που να μην μπορούν να προσδιοριστούν από το πλέγμα. Τέλος, θα γίνει η
επιλογή των μοντέλων για την προσέγγιση της πραγματικής ροής.
Η εργασία αυτή, αποσκοπεί πρώτον στην όσο το δυνατόν καλύτερη κατανόηση των
μεταβλητών που επηρεάζουν την ροή, την κατανόηση της ίδιας της ροής ως διφασική ροή σε
μεγάλα θαλάσσια βάθη, την μελέτη των μεταβλητών που μας βοηθούν στην έγκαιρη και
έγκυρη πρόβλεψη της θέσης του πετρελαίου μετά την απελευθέρωσή του.
Οι βασικοί άξονες της εργασίας :
ΠΡΟΛΟΓΟΣ : Ευχαριστίες σε τρίτους, σε άτομα που βοήθησαν τον συγγραφέα, με τον
μοναδικό δικό τους τρόπο στην ομαλή και σωστή διαπαιδαγώγηση αυτού, ώστε να
βρίσκεται σε θέση να γράψει με σαφήνεια και επιστημονική εγκυρότητα την παρούσα
εργασία.
ΣΥΝΟΨΗ : Αναφέρεται περιεκτικά στον λόγο εμφάνισης τέτοιων ροών αλλά και στην
σημαντικότητα πρόληψης αυτής, ως αποτέλεσμα των καταστροφικών επιπτώσεων στο
οικοσύστημα. Επίσης, αναφέρεται στα σημεία έμφασης της εργασίας αλλά και στην δομή
της εργασίας.
ΕΙΣΑΓΩΓΗ : Έμφαση σε ατυχήματα που έχουν συμβεί σε πλατφόρμες εξόρυξης
πετρελαίου, με αναφορά στα αίτια εμφάνισης τους αλλά και στις επιπτώσεις στο
περιβάλλον. Έπειτα, πραγματεύεται η σημαντικότητα μελέτης και εκπόνησης
πειραματικών και θεωρητικών εργασιών που θα αναλύουν περαιτέρω την ροή και τα
συστήματα συλλογής.
ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΥΠΟΘΑΛΑΣΣΙΩΝ ΔΙΑΡΡΟΩΝ : Ορίζει την πολυφασική ροή,
περιγράφει την ισορροπία των δυνάμεων σε μια φυσαλίδα - σταγόνα με ανάπτυξη όλων
των μεταβλητών που την επηρεάζουν. Τέλος, αναλύει την υποθαλάσσια ροή σε
θεωρητικό πλαίσιο μαζί με τις μεταβλητές που την διαμορφώνουν μέχρι τον τελικό
προορισμό της στην επιφάνεια της θάλασσας.
ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ : Αναφορά στην πειραματική εργασία στην οποία
βασίζεται η παρούσα εργασία, δηλαδή στην αποτύπωση όλων των αρχικών συνθήκων
της ροής όπως η αρχική ταχύτητα, αν, πώς και που εφαρμόζεται η επιφανειοδραστική
ουσία, στα γεωμετρικά χαρακτηριστικά, όπως το βάθος στο οποίο βρίσκεται το ρήγμα
κ.α.
ANSYS FLUENT : Αναλυτική εξήγηση των βημάτων που ακολουθούνται στην
δημιουργία που υπολογιστικού μοντέλου στο πρόγραμμα Ansys Fluent.
ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΕΡΓΑΣΙΑΣ : Παρουσίαση όλων των διαγραμμάτων και
πινάκων που προέκυψαν από την λύση του υπολογιστικού προβλήματος καθώς και τα
συμπεράσματα από τις παρατηρήσεις που έγιναν.
ΣΥΝΟΨΗ ΣΗΜΑΝΤΙΚΩΝ ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΩΝ : Σύνοψη όλων των
σημαντικών μεταβλητών και συμπερασμάτων που βοηθάνε στην κατανόηση και
πρόβλεψη της ροής (θέση και χρόνο ανόδου των σταγονιδίων). Στην συνέχεια, γίνεται
αναφορά στην αναγκαιότητα της πρόληψης ατυχημάτων και της εκπόνησης εργασιών
που θα μελετάνε παρόμοιες ροές.
ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ : Αναφορά αλφαβητικά των ονομάτων των συγγραφέων που
εκπονήσαν εργασίες παρόμοιες με την παρούσα και βοήθησαν στην ανάπτυξη της.
|
|---|
