NUMERICAL SIMULATION OF TWO-PHASE GAS PIPELINE BLOWDOWN WITH HOMOGENEOUS MODEL

• Main Author: FERNANDO MARTINS CAMPOS COELHO
• Other Authors: ANGELA OURIVIO NIECKELE
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2016
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=27171@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=27171@2

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO === COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DO PESSOAL DE ENSINO SUPERIOR === PROGRAMA DE EXCELENCIA ACADEMICA === O Brasil possui uma já extensa malha offshore de gasodutos e, no desenvolvimento da produção do Pré-Sal, esta deve continuar se expandindo em razão das necessidades de aumento da capacidade de escoamento de gás e também da sua reinjeção nos próprios reservatórios (seja apenas como descarte ou como um método de recuperação avançado). Uma vez instalada, esta malha deve ser periodicamente passar por manutenção, o que implica em eventos esporádicos de esvaziamento destes dutos, normalmente operando a altas pressões. Devido ao custo elevado de tais operações, deve-se estimar com boa precisão o tempo total necessário para despressurização, que pode levar várias horas ou até dias. Além disso, também é importante a previsão do inventário de líquido remanescente nos dutos após a despressurização. No presente trabalho, foi desenvolvido um modelo numérico para prever a despressurização de gasodutos considerando escoamento bifásico homogêneo e unidimensional. A formação e o consumo de condensado é obtida a partir de um inventário inicial de fluido supercrítico, com premissa de equilíbrio entre as fases. As propriedades termodinâmicas dos fluidos são determinadas utilizando-se pacotes comerciais e pré-tabuladas em função de pressão e temperatura. As equações de conservação foram discretizadas pelo método das diferenças finitas, utilizando o método de Euler implícito para o termo temporal e aproximação upwind nas derivadas espaciais. O sistema algébrico resultante foi resolvido diretamente de forma acoplada. Os resultados obtidos mostram boa concordância ao compará-los a dados reais de campo e resultados de simuladores comerciais de referência. === Although Brazilian gas pipeline grid is already quite extensive, it continues to expand due to the Pre Salt development, since there is a growing need to increase the flowing capacity towards onshore facilities and injection wells (gas to be discarded or used for advanced oil recovery). Once pipelines are installed, maintenance operation must be performed quite often to guarantee process efficiency. Usually these operations demand depressurization from very high pressures. Considering the costs involved in such operations it is mandatory to accurately predict the total time for a complete blowdown, which may take several hours or even a couple of days. Furthermore, it is also important to evaluate the condensate content in the pipeline after the depressurization event. In the present work, a numerical model was developed to simulate gas pipeline depressurization considering unidimensional two-phase homogeneous flow. The formation and consumption of condensate from an initial supercritical state is obtained assuming phase equilibrium. Fluid properties are taken from tables generated by PVT packages. Conservation equations are discretized through the finite difference method employing Euler implicit approximation for the time derivatives and upwind scheme for spatial terms. A coupled direct algorithm was adopted to solve the resulting algebraic system. The results are compared to real field data and commercial software showing good agreement.