Técnicas de Fluidodinámica Computacional Aplicadas al Estudio de la Deposición de Parafinas en Tuberías

Abstract

Los depósitos sólidos de parafina en las paredes de las tuberías de producción y de transporte de crudos reducen la capacidad de circulación y en algunos casos pueden llegar a obstruir totalmente el área de flujo.
En condiciones de reservorio, alta temperatura y alta presión, las moléculas de parafina se encuentran disueltas en el crudo. Para que ocurra la deposición es necesario que en algún punto del flujo la temperatura alcance valores por debajo de la WAT (Wax Appearance Temperature).
En este trabajo se estudia la formación de depósitos de parafinas en ductos empleando técnicas de fluidodinámica computacional (Computational Fluid Dynamics, CFD). La deposición de las parafinas es un problema de flujo turbulento y multifásico, con transferencia de calor y de masa. El depósito es un medio poroso cuya porosidad cambia con el tiempo. El modelo de deposición se basa en la resolución de un sistema de dos ecuaciones diferenciales acopladas, una para el espesor del depósito y otra para la fracción másica de la parafina sólida depositada. Se emplea el método de Runge-Kutta para resolver el sistema de ecuaciones y técnicas de malla dinámica para modelar el efecto de la formación del depósito sólido sobre el comportamiento del flujo.
Se utiliza un código comercial de CFD (Fluent, versión 15) para simular el flujo en el ducto y se implementan funciones definidas por el usuario (User Defined Functions, UDF) dentro del código de Fluent para modelar el fenómeno de deposición. Se validan los resultados numéricos con datos experimentales de deposición de parafinas en “flow loops” disponibles en bibliografía.
Contar con estimaciones del espesor y del contenido de parafina sólida a lo largo del ducto en función del tiempo, permite seleccionar y optimizar los métodos de prevención y de remediación.