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Título : Simulación Numérica-Térmica De La Línea De Flujo Submarina Del Campo Amistad
Autor : Gallo Cruz, Félix Patricio
Sola Naranjo, Andrés Leonardo
Palabras clave : MECÁNICA DE FLUIDOS
FLUJO MULTIFÁSICO
SIMULACIONES
Fecha de publicación : 20-abr-2018
Editorial : Quito, 2018.
Citación : Gallo Cruz, F. P., & Sola Naranjo, A. L. (2018). Simulación Numérica-Térmica De La Línea De Flujo Submarina Del Campo Amistad. 126 hojas. Quito : EPN.
Resumen : In this work, the thermodynamic and heat transfer analysis was developed for the undersea flowlines, AMS-10 and AMS-11, from the wellhead to the riser of the offshore platform of the Amistad Field. The heat losses of the production fluid were determined by numerical methods of the computational fluid dynamics (CFD), using the ANSYS-CFX software with academic license. The thermodynamic analysis of the fluid was carried out based on the thermal and mechanical properties of the phases, together with the study of the equilibrium curves of precipitation of methane hydrates, obtained through five analytical correlations, an Industrial Process Simulator and a commercial software named Hydrate-Plus; in addition, the pressure-temperature diagram of the gas was determined. The thermal gradient of the flowlines was presented as result of the heat transfer analysis, which shows the critical points where the gas reaches its lowest temperature, i.e. the temperature of the submarine stream. The critical point for the AMS-10 line was determined at 5560 [ft] and for the AMS-11 line, at 5300 [ft]. From the analysis of these points, two scenarios of precipitation risk were established during the gas transportation; and it was shown that the probability strictly depends on the operating conditions. To complete the study, it was concluded that there exists hydrate formation in both pipelines inside the worst scenario; while in the best scenario the operating pressure must exceed 1800 [Psia] for precipitation to occur. The results of the CFD simulation were validated by a one-dimensional analytical correlation of heat transfer and with data from simulations of the Amistad Field. Additionally, the effects of the hydrodynamic phenomenon caused by the multiphase flow were studied, determining a Mist flow pattern, where the liquid phase of the fluid is dispersed inside the gas in form of droplets of water. The study of the pressure drop was carried out by means of the Beggs & Brill correlation (1973) and validated with the results of the open source software DWSIM and the Simulator of Industrial Processes.
Descripción : En este trabajo se desarrolló el análisis termodinámico y de transferencia de calor en las líneas submarinas de transporte de gas AMS-10 y AMS-11 desde el cabezal hasta el riser de la plataforma de aguas profundas del Campo Amistad. Las pérdidas de calor del fluido de producción se determinaron mediante métodos numéricos pertenecientes a la dinámica de fluidos computacional o CFD, utilizando el software ANSYS-CFX con licencia académica. El análisis termodinámico del fluido se realizó en función de las propiedades térmicas y mecánicas de las fases, junto con el estudio de las curvas de equilibrio de precipitación de hidratos de metano, obtenidas mediante cinco correlaciones analíticas, un Simulador de Procesos Industriales (SPI) y un software comercial denominado Hydrate-Plus; además, se determinó el diagrama de presión-temperatura del gas. El gradiente térmico de las líneas de flujo se obtuvo como resultado del análisis de la trasferencia de calor, el cual muestra los puntos críticos donde el gas alcanza su temperatura más baja, es decir la temperatura de la corriente submarina. El punto crítico para la línea AMS-10 se determinó a los 5560 [ft] y para la línea AMS-11, a los 5300 [ft]. A partir del análisis de estos puntos, se establecieron dos escenarios de riesgo de precipitación durante el trasporte de gas; y se demostró que la probabilidad depende estrictamente de las condiciones de operación. Para ultimar, se concluyó que existe formación de hidratos en ambas tuberías dentro del peor escenario; mientras que en el mejor escenario la presión de operación debe superar los 1800 [Psia] para que se produzca precipitación. Los resultados de la simulación CFD fueron validados mediante una correlación analítica unidimensional de trasferencia de calor y con data de simulaciones del Campo Amistad. Adicionalmente se estudiaron los efectos del fenómeno hidrodinámico ocasionados por el flujo multifásico, determinando un patrón de flujo Niebla, donde la fase líquida del fluido se encuentra dispersa en el gas en forma de gotas pequeñas de agua. El estudio de la caída de presión se realizó mediante la correlación de Beggs & Brill (1973) y se validó con los resultados del software libre DWSIM y del Simulador de Procesos Industriales (SPI).
URI : http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/19362
Aparece en las colecciones: Tesis Ingeniería en Petróleos (IPET)

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