Application of a wax deposition model in oil production pipelines

Abstract

espanolEl objetivo de este trabajo es estudiar el proceso de deposicion de parafinas sobre la superficie interna de las tuberias de produccion de petroleo y la influencia de parametros como la velocidad de flujo y la temperatura de la pared sobre el espesor del deposito para un crudo ligero con alto contenido parafinico considerando tres condiciones de frontera sobre la pared de la tuberia; dos de las cuales suponen un perfil de temperatura en la frontera, hecho que no ha sido considerado en trabajos anteriores, y la tercera un valor constante. El analisis se realizo suponiendo condiciones seudo-estables en la fase fluida. El metodo de diferencias finitas se aplico para resolver el sistema de ecuaciones diferenciales y la solucion se llevo a cabo numericamente utilizando el lenguaje de programacion C++. El modelo fue validado a partir de los resultados experimentales reportados por Singh et al. (2000) y posteriormente utilizados para simular el crecimiento de los depositos de parafina como una funcion de la velocidad de flujo y la temperatura de la tuberia. Los resultados mostraron que el aumento de la velocidad de flujo reduce el maximo espesor del deposito, pero este se extiende sobre una distancia mas larga sobre la tuberia cuando se considera una temperatura de pared constante o cuando se considera el gradiente de temperatura axial con pendiente positiva; mientras que se observa el efecto contrario cuando se considera el gradiente de temperatura axial con pendiente negativa. portuguesEsse trabalho objetiva estudar o processo de deposicao de parafinas sobre a superficie interna dos tubos de producao de petroleo e a influencia de parâmetros como a velocidade de fluxo e a temperatura da parede sobre a espessura do deposito para um petroleo leve com alto conteudo parafinico considerando tres condicoes fronteira sobre a parede do tubo; sendo que dois delas pressupoem um perfil de temperatura na fronteira, fato que nao foi considerado em trabalhos anteriores, e a terceira um valor constante. A analise foi feita com a presuncao de condicoes pseudo-estaveis na fase fluida. O metodo de diferencas finitas foi aplicado para a resolucao do sistema de equacoes diferenciais e a solucao foi atingida de forma numerica utilizando a linguagem de programacao C++. O modelo foi validado com base nos resultados experimentais relatados por Singh et al. (2000) e posteriormente utilizados para a simulacao do crescimento dos depositos de parafina como uma funcao da velocidade de fluxo e da temperatura do tubo. Os resultados demonstraram que o aumento da velocidade de fluxo reduz a espessura maxima do deposito, no entanto, ele se estende sobre uma distância maior sobre o tubo quando considerada a temperatura de parede constante ou o gradiente de temperatura axial com inclinacao positiva; enquanto se verifica o efeito contrario quando considerado o gradiente de temperatura axial com inclinacao negativa. EnglishThis work is aimed to study the wax deposition process on the internal surface of oil production pipelines and the influence of parameters such as flow rate and pipe wall temperature on the deposit thickness for a light crude oil with high paraffinic content considering three different temperature boundary conditions on the pipe wall; two of which assumed a profile temperature on the boundary, fact that has not been considered in previous works, and the third a constant value. The analysis was conducted assuming pseudo steady conditions on the fluid phase. The finite differences method was applied to solve the differential equation system and the solution was implemented numerically using the C++ programming language. The model was validated with the experimental results reported by Singh et al. (2000) and subsequently used to simulate the growth of the paraffin deposits as a function of flow rate and pipe temperature. The results showed that increased flow rates reduce the maximum deposit thickness, as it spreads on a longer distance in the pipe when considering a constant wall temperature or the axial thermal gradient with a positive slope, and the opposite effect is observed when considering the axial thermal gradient with a negative slope.