Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο

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 σ...

Πλήρης περιγραφή

Λεπτομέρειες βιβλιογραφικής εγγραφής
Κύριος συγγραφέας:	Κουζούπης, Σπύρος
Άλλοι συγγραφείς:	Μάργαρης, Διονύσιος
Μορφή:	Thesis
Γλώσσα:	Greek
Έκδοση:	2019
Θέματα:	Υποθαλάσσια διαρροή Πετρέλαιο Δυτικό Κατάκολο Subea blowout Oil West Katakolo
Διαθέσιμο Online:	http://hdl.handle.net/10889/12653

id	nemertes-10889-12653
record_format	dspace
institution	UPatras
collection	Nemertes
language	Greek
topic	Υποθαλάσσια διαρροή Πετρέλαιο Δυτικό Κατάκολο Subea blowout Oil West Katakolo
spellingShingle	Υποθαλάσσια διαρροή Πετρέλαιο Δυτικό Κατάκολο Subea blowout Oil West Katakolo Κουζούπης, Σπύρος Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο
description	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.
author2	Μάργαρης, Διονύσιος
author_facet	Μάργαρης, Διονύσιος Κουζούπης, Σπύρος
format	Thesis
author	Κουζούπης, Σπύρος
author_sort	Κουζούπης, Σπύρος
title	Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο
title_short	Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο
title_full	Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο
title_fullStr	Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο
title_full_unstemmed	Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο
title_sort	αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό κατάκολο
publishDate	2019
url	http://hdl.handle.net/10889/12653
work_keys_str_mv	AT kouzoupēsspyros arithmētikēprosomoiōsēypothalassiōnapeleutherōseōnpetrelaioustodytikokatakolo AT kouzoupēsspyros numericalsimulationofsubseaoilspillinthewestofkatakolo
_version_	1771297314209529856
spelling	nemertes-10889-126532022-09-05T20:36:25Z Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο Numerical simulation of subsea oil spill in the west of Katakolo Κουζούπης, Σπύρος Μάργαρης, Διονύσιος Μάργαρης, Διονύσιος Πανίδης, Θρασύβουλος Παπαδόπουλος, Πολύκαρπος Kouzoupis, Spiros Υποθαλάσσια διαρροή Πετρέλαιο Δυτικό Κατάκολο Subea blowout Oil West Katakolo 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. The flow of oil and gas following submarine explosions or releases in general has been an important subject of research. This is because, in oil and gas extraction operations carried out locally and through time, there may be instability in the flow through the mining pipelines or the phenomena of the flow itself or the external environment, which can lead to a failure of the mining pipes. Such an example of flowing phenomena took part in the Gulf of Mexico, at the Deepwater Horizon dock at oil extraction. The flow resulting from these releases is a complex phenomenon, which influenced by factors such as depth or height of the flow (distance from the rift to the surface of the fluid) pressure and temperature factors? Water salinity, cross-flow sea currents, oil and gas density etc. The result of these is water pollution, which is a serious problem for the ecosystem and therefore for humans. Therefore, research and work were divided into two categories: 1) Study of the behavior of the oil and gas flow to the surface of the water. 2) Study systems for the collection of oil and natural gas from the sea. This paper focuses on the study of the flow, how the phases of water and oil are being affected when lifting them up to the surface, applying the model developed in the Western Katakolo region. The study will be based on the experimental data of Engebretsen et al. and the computational results of M. Bakli [17] for verifying and developing the computational model of this paper. Then, making small adjustments to the model, and the up-scaling methodology proposed by Sintef's reference by P. J. Brandvik et al. [21] will be the computational study for the Katakolo area. Flow simulation and analysis will be carried out in the ANSYS FLUENT program, where appropriate multiphase and turbulent models will be selected for the optimum flow approach. Initially, the correct geometry (height, width) should be chosen and a study of the appropriate cell density should be carried out in order to obtain reliable results and to avoid spatial changes of the variables of interest that cannot be identified by the grid. Finally, the models will be selected to approximate the actual flow. This work aims firstly to understand as much as possible the variables that affect the flow, the understanding of the flow itself as a two-phase flow in large sea depths, the study of the variables that help us to provide a timely and valid forecast of its location and time oil and gas after their release. The main axes of the work: FOREWORD: Thanks to third parties, to those who helped the writer, in their own unique way in the proper and proper education of this, to be able to write clearly and scientifically the present work. EXECUTIVE SUMMARY : Refers to the reason for the occurrence of such flows and the importance of prevention because of the devastating effects on the ecosystem. It also refers to the points of emphasis of the work and the structure of the work. INTRODUCTION : Accidents occurring on oil extraction platforms, with reference to their occurrence as well as their impact on the environment. Next, will be referenced the importance of studying and developing experimental and theoretical work that will further analyze the flow and collection systems. THEORY OF SUBSEA FLOWS : Defining multiphase flows, describes the equilibrium of forces in a bubble-drop with the development of all the variables that affect it. Finally, analyzing the underwater flow in a theoretical context along with the variables that shape it to its ultimate destination on the surface of the sea. EXPERIMENTAL WORK : The experimental work on which the present work is based, that is, the mapping of all the initial flow conditions such as the initial velocity, though how and how the surfactant is applied to the geometric characteristics such as depth of the crack, etc. ANSYS FLUENT : The details to create a computational model in the Ansys Fluent program. WORK RESULTS : Αll diagrams and tables resulting from the solution of the computational problem as well as the conclusions from the observations made, are presented. SUMMARY OF SIGNIFICANT RESULTS : Summarizing all important variables and conclusions that help in understanding and predicting the flow (position and time of the rise of bubbles, droplets). Thereafter, reference made to the need to prevent accidents and to prepare work to study similar flows. BIBLIOGRAPHY : The names of writers who have done similar work with the present are listed alphabetically and helped to develop it. 2019-10-12T17:37:54Z 2019-10-12T17:37:54Z 2019-07 Thesis http://hdl.handle.net/10889/12653 gr 0 application/pdf

Αριθμητική προσομοίωση υποθαλάσσιων απελευθερώσεων πετρελαίου στο δυτικό Κατάκολο

Παρόμοια τεκμήρια