Análisis del comportamiento fluidodinámico de equipos desarenadores de alta presión mediante simulaciones computacionales tridimensionales

Abstract

Uno de los principales desafı́os a los que se enfrenta la industria petrolera y gası́fera de yacimientos no convencionales es la presencia de materiales sólidos en el flujo de producción. Ante la necesidad concreta de una empresa especializada en procesos de flowback, FLOWBACK C&S, se estudió el comportamiento fluidodinámico de equipos Desarenadores de Alta Presión mediante simulaciones computacionales tridimensionales aplicando el Método de Volúmenes Finitos. El modelo numérico contempló un flujo de dos fases formado por las partı́culas de arena (modeladas de forma Lagrangiana) y una fase continua gaseosa (representada de forma Euleriana). Se analizó la eficiencia de separación de arena en función del tamaño de las partı́culas en un Desarenador tipo ciclónico operando en distintas condiciones de caudal y presión de trabajo. Se estudiaron dos de las geometrı́as empleadas en la actualidad: geometrı́a cónica y geometrı́a cilı́ndrica. Con el objetivo de realizar una investigación referente a modelos de turbulencia y convergencia en malla de la solución, se utilizó la geometrı́a cilı́ndrica, por poseer las caracterı́sticas geométricas más simples respecto a las otras geometrı́as de Desarenadores. Se analizó el comportamiento de dos modelos de turbulencia: RANS k-epsilon estándar y LES Smagorinsky. El análisis de convergencia en malla se realizó con el objetivo de determinar la cantidad de celdas necesarias que permite obtener resultados con independencia de la malla. En todos los casos analizados, se presentan los resultados de la respuesta de ambos equipos, los cuales son contrastados de manera relativa en cada uno.