Simulación CFD del bombeo superficial de petróleo crudo pesado en el este de Ecuador
DOI:
https://doi.org/10.29019/enfoqueute.1034Palabras clave:
crudo pesado, CFD, simulaciónResumen
La investigación aborda el estudio del intercambio
de calor del crudo pesado con el ambiente en el bombeo superficial,
específicamente de un crudo con gravedad API de 17.5, bajo
las condiciones atmosféricas particulares del Oriente ecuatoriano.
El principal objetivo del estudio es evaluar la pérdida de temperatura
en un segmento de 50 metros de tubería SCH-80, con 4 pulgadas
de diámetro, utilizado para el transporte de crudo pesado. Con
esto se busca entender cómo el crudo pesado pierde temperatura
y determinar el coeficiente convectivo sabiendo que el calor que
pierde el fluido con el ambiente se da principalmente por convección.
Esto permitirá determinar cuáles van a ser las pérdidas de temperatura en tramos de tubería mayores. Para ello se empleó
una metodología que utiliza la simulación por dinámica de fluidos
computacional (CFD), una herramienta clave para predecir el
comportamiento térmico del crudo en interacción con el ambiente.
Se determinó que el coeficiente convectivo es de 52 W/m2.K, y
que existe una pérdida de temperatura de 3.2 K en el tramo de
50 metros. Con esta base de datos se podría en investigaciones
futuras evaluar potenciales tecnologías de calefacción que faciliten
el transporte del crudo pesado. Este enfoque permitiría explorar
soluciones innovadoras para mejorar la eficiencia y efectividad en
el manejo del crudo pesado, enfrentando uno de los principales
desafíos en su transporte: la gestión de su alta viscosidad.
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Citas
J. G. Speight, “Chapter 1-occurrence and formation of crude oil and natural gas,” Subsea and Deepwater Oil and Gas Science and Technology, pp. 1–43, 2015.
C. Zou, “Heavy oil and bitumen,” Unconventional petroleum geology, pp. 345–370, 2017.
J. Ramírez, A. Zambrano and N. Ratkovich, “Prediction of Temperature and Viscosity Profiles in Heavy-Oil Producer Wells Implementing a Downhole Induction Heater,” Processes, vol. 11, no. 2, 2023, https:// doi.org/10.3390/pr11020631
Cazorla and J. J., “Evaluación de la producción y el factor de recobro en yacimientos de crudo extra pesado a través de la aplicación de ondas electromagnéticas en pozos horizontales,” Sep. 2013, http://saber.ucv. ve/handle/10872/4261
S. L. Tolentino, S. Caraballo, Á. Duarte and J. Mendoza, “Calentamiento de yacimientos petrolíferos mediante cápsulas de reacción nuclear,” Universidad, Ciencia y Tecnología, vol. 20, no. 79, pp. 58–68, 2016, Online]. Available https://bit.ly/3WT8qgS
A. Pinilla, M. Asuaje, C. Pantoja, L. Ramirez, J. Gomez and N. Ratkovich, “CFD study of the water production in mature heavy oil fields with horizontal wells,” PLoS One, vol. 16, no. 10, pp. 1–24, Apr. 2021, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0258870
L. Zhang, C. Du, H. Wang and J. Zhao, “Three-dimensional numerical simulation of heat transfer and flow of waxy crude oil in inclined pipe,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 37, p. 102237, 2022, https://doi.org/10.1016/j.csite.2022.102237
R. Kumar R et al., “Investigation of nano composite heat exchanger annular pipeline flow using CFD analysis for crude oil and water characteristics,” Case Studies in Thermal Engineering, vol. 49, p. 103297, 2023, https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103297
Q. Tu, Z. Ma and H. Wang, “Investigation of wet particle drying process in a fluidized bed dryer by CFD simulation and experimental measurement,” Chemical Engineering Journal, vol. 452, p. 139200, 2023, https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.139200.
E. Getahun, M. A. Delele, N. Gabbiye, S. W. Fanta, P. Demissie and M. Vanierschot, “Importance of integrated CFD and product quality modeling of solar dryers for fruits and vegetables: A review,” Solar Energy, vol. 220, pp. 88–110, 2021, https://doi.org/10.1016/j.solener. 2021.03.049
P. D. Tegenaw, M. G. Gebrehiwot and M. Vanierschot, “On the comparison between computational fluid dynamics (CFD) and lumped capacitance modeling for the simulation of transient heat transfer in solar dryers,” Solar Energy, vol. 184, pp. 417–425, 2019, https://doi. org/10.1016/j.solener.2019.04.024.
José Cabrera-Escobar, David Vera Francisco Jurado, Manolo Córdova- Suárez, Gonzalo Santillán-Valdiviezo, Antonio Rodríguez-Orta and R. Cabrera-Escobar, “Optimization of olive pomace dehydration process through the integration of computational fluid dynamics and deep learning,” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, vol. 46, no. 1, pp. 4756–4776, 2024, https://doi.org/10. 1080/15567036.2024.2331563
ANSYS Inc, Ansys Fluent Tutorial Guide, 2023 R1. Canonsburg, 2023.
ANSYS Inc, “ANSYS Meshing User’s Guide,” 2024. [Online]. Available: http://www.ansys.com
K. Garg, S. Singh, M. Rokade and S. Singh, “Experimental and computational fluid dynamic (CFD) simulation of leak shapes and sizes for gas pipeline,” J Loss Prev Process Ind, vol. 84, p. 105112, 2023, https://doi.org/10.1016/j.jlp.2023.105112
Y. Xiao et al., “Bionic pipeline transport characteristics with transverse protuberances in slurry shield circulation system based on CFD-DEM,” Powder Technol, vol. 432, p. 119133, 2024, https://doi. org/10.1016/j.powtec.2023.119133.
A. Benhamza, A. Boubekri, A. Atia, T. Hadibi and M. Arıcı, “Drying uniformity analysis of an indirect solar dryer based on computational fluid dynamics and image processing,” Sustainable Energy Technologies and Assessments, vol. 47, p. 101466, 2021, https://doi. org/10.1016/j.seta.2021.101466.
ANSYS Inc, Ansys Fluent Theory Guide, 2023 R1. Canonsburg, 2023.
T. L. Bergman, A. S. Lavine, F. P. Incropera and D. P. DeWitt, Introduction to Heat Transfer. Wiley, 2011. [Online]. Available: https:// books.google.com.ec/books?id=YBaNaLurTD4C
A. J. Ghajar, D. Yunus. and A. Cengel, Heat and Mass Transfer: Fundamentals and Applications. McGraw-Hill Education, 2014. [Online]. Available: https://books.google.com.ec/books?id=B89MnwEACAAJ
F. Hussain, M. Jaskulski, M. Piatkowski and E. Tsotsas, “CFD simulation of agglomeration and coalescence in spray dryer,” Chem Eng Sci, vol. 247, p. 117064, 2022, https://doi.org/10.1016/j.ces.2021.117064
J. Cabrera-Escobar, D. Vera, F. Jurado and R. Cabrera-Escobar, “CFD investigation of the behavior of a solar dryer for the dehydration of olive pomace,” Energy Sources, Part A: Recovery, Utilization, and Environmental Effects, vol. 46, no. 1, pp. 902–917, Dec. 2024, https://doi. org/10.1080/15567036.2023.2292242
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