Simulación numérica de reductores de presión de sección transversal variable

Abstract

En este trabajo, realizado en PDVSA INTEVEP, se estudia el comportamiento fluidodinámico del gas dentro de tres modelos de reductores de presión ubicados en los cabezales de pozos petroleros. Lo que se busca es minimizar los daños causados principalμente por erosión, o en su defecto estudiar cual podría ser el coμportaμiento del flujo si se utilizan nuevos modelos para el control del caudal y presión en los cabezales de los pozos. El análisis se realizó utilizando la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) coμo herramienta capaz de proporcionar vectores, líneas de corriente y gráficos de superficie de las variables que controlan el movimiento del fluido. El método de resolución numérica esta basado en la técnica de los Volúμenes Finitos (FVM). Priμero se simuló el gas dentro de un equipo reductor de presión tradicional con condiciones de contorno similares a las condiciones de operación de un pozo productor principalmente de gas. Luego se μodificó la geometría del reductor tradicional y se simuló el nuevo modelo obtenido. Finalmente se estudió un μodelo de reductor que evita el cambio de dirección de 90º presente en los reductores tradicionales. El estudio demostró que la simulación numérica utilizando CFD genera resultados confiables en la predicción de caudales de flujo μásico y volumétrico del gas que pasa a través de los reductores. Se obtuvo además una buena representación del comportamiento fluidodinámico del gas con la utilización del μodelo de turbulencia de Ecuación Cero (Zero Equation Model). Por otro lado las modificaciones al reductor tradicional hicieron posible la disminución de zonas problemáticas o propensas a daños por erosión en el reductor.