Flujos de aire-espuma-agua estratificados horizontalmente: intentos de modelado preliminar con OLGA
Autores: Ferretto, William; Carraretto, Igor Matteo; Tiozzo, Andrea; Montini, Marco; Colombo, Luigi Pietro Maria
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Flujos de aire-espuma-agua estratificados horizontalmente: intentos de modelado preliminar con OLGA
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Agua
Espuma
Tuberías de gas
Inyección de surfactantes
Flujo multifásico
OLGA
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La acumulación de agua es un problema importante en la garantía de flujo de los oleoductos de gas. Para limitar los problemas de carga líquida, la deshidratación mediante la inyección de surfactantes es una alternativa prometedora a los métodos mecánicos consolidados. Sin embargo, el comportamiento macroscópico del flujo de espuma en tuberías en presencia de otras fases apenas ha sido explorado. El objetivo de este trabajo fue proponer un enfoque para simular flujos de aire-agua-espuma en tuberías horizontales utilizando OLGA de Schlumberger, una herramienta estándar de la industria para la simulación transitoria de flujo multifásico. Los resultados de la simulación se compararon con datos experimentales para tuberías horizontales de 60 mm y 30 mm de diámetro interno (DI). Se llevó a cabo una validación preliminar para el flujo de dos fases aire-agua, que mostró que el reconocimiento correcto del patrón de flujo es esencial para reproducir con precisión los datos experimentales. Luego, se investigaron flujos estratificados de aire-espuma-agua, asumiendo diferentes modelos para la distribución de velocidad local de la espuma. La reología de la espuma se consideró a través del modelo de Herschel-Bulkley con el esfuerzo de fluencia variando en el tiempo debido a la degradación de la espuma. Los resultados mostraron un buen acuerdo para un perfil de velocidad uniforme y propiedades de espuma fresca en el caso de la tubería de 60 mm de DI, mientras que para la de 30 mm de DI, que se caracterizó por velocidades significativamente más altas, un perfil de velocidad lineal y un envejecimiento de espuma de 2000 s proporcionaron el mejor acuerdo. En ambos casos, el gradiente de presión fue sobreestimado, y el error de predicción absoluto medio osciló entre aproximadamente el 5% y el 30%.
Descripción
La acumulación de agua es un problema importante en la garantía de flujo de los oleoductos de gas. Para limitar los problemas de carga líquida, la deshidratación mediante la inyección de surfactantes es una alternativa prometedora a los métodos mecánicos consolidados. Sin embargo, el comportamiento macroscópico del flujo de espuma en tuberías en presencia de otras fases apenas ha sido explorado. El objetivo de este trabajo fue proponer un enfoque para simular flujos de aire-agua-espuma en tuberías horizontales utilizando OLGA de Schlumberger, una herramienta estándar de la industria para la simulación transitoria de flujo multifásico. Los resultados de la simulación se compararon con datos experimentales para tuberías horizontales de 60 mm y 30 mm de diámetro interno (DI). Se llevó a cabo una validación preliminar para el flujo de dos fases aire-agua, que mostró que el reconocimiento correcto del patrón de flujo es esencial para reproducir con precisión los datos experimentales. Luego, se investigaron flujos estratificados de aire-espuma-agua, asumiendo diferentes modelos para la distribución de velocidad local de la espuma. La reología de la espuma se consideró a través del modelo de Herschel-Bulkley con el esfuerzo de fluencia variando en el tiempo debido a la degradación de la espuma. Los resultados mostraron un buen acuerdo para un perfil de velocidad uniforme y propiedades de espuma fresca en el caso de la tubería de 60 mm de DI, mientras que para la de 30 mm de DI, que se caracterizó por velocidades significativamente más altas, un perfil de velocidad lineal y un envejecimiento de espuma de 2000 s proporcionaron el mejor acuerdo. En ambos casos, el gradiente de presión fue sobreestimado, y el error de predicción absoluto medio osciló entre aproximadamente el 5% y el 30%.