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Prevenire l’accumulo di idrocarburi nei sistemi sottomarini

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Credito: Unsplash/CC0 di dominio pubblico

La dott.ssa Keshawa Shukla del College of Engineering della Texas A&M University ha pubblicato un documento, “A New Transient Model for Predicting Cooling Temperature and Cooldown Time of a Subsea Pipe-in-Pipe Flowline System Transporting Waxy Hydrocarbons” seguendo l’American Society of Mechanical Ingegneri 2021 Conferenza internazionale sulla meccanica offshore e l’ingegneria artica. Il documento è pubblicato in Volume 4: Condutture, colonne montanti e sistemi sottomarini.

Professore della pratica presso il Dipartimento di ingegneria multidisciplinare, il documento di Shukla lavora per comprendere e prevedere le temperature di raffreddamento e i tempi di raffreddamento dei sistemi sottomarini che trasportano idrocarburi.

I sistemi di produzione sottomarini sono pozzi trovati sul fondo del mare utilizzati per estrarre e trasportare petrolio, costituito da idrocarburi cerosi, da giacimenti petroliferi di acque profonde. Sebbene i sistemi sottomarini semplifichino l’estrazione da acque profonde precedentemente irraggiungibili, sono incredibilmente complessi e richiedono un’elevata manutenzione. Non è raro che questi sistemi vengano chiusi per diversi giorni o settimane a causa di emergenze mentre il pozzo è “chiuso” e chiuso in modo che smetta di produrre.

Durante un arresto, il sistema di tubazioni sottomarine, che in genere opera a temperature fino a 100 gradi Celsius, alla fine si raffredderà per adattarsi all’acqua di mare ambiente circostante. Tuttavia, questo cambiamento di temperatura significa anche che i materiali rimanenti all’interno del sistema di tubazioni si raffredderanno e si induriranno, provocando rapidamente un accumulo di cera idrocarburica e intasando il sistema.

“Questa temperatura di raffreddamento può portare alla deposizione di cera solida che può intasare i sistemi di tubazioni e quindi causare una perdita di produzione di idrocarburi”, ha affermato Shukla. “Per prevenire l’accumulo di cera, il sistema di tubazioni dovrebbe avere un isolamento termico adeguato per aiutare a trattenere il calore durante il tempo di raffreddamento. Quindi, l’operatore può adottare misure attive per spegnere il sistema prima che la temperatura del fluido si avvicini alla temperatura della cera”.

Per aiutare a combattere questo problema, Shukla ha sviluppato un modello termico analitico transitorio per determinare meglio la temperatura di raffreddamento e il tempo di raffreddamento per gli arresti di emergenza nei sistemi sottomarini.

“Il modello analitico si basa su un metodo transitorio disomogeneo che incorpora un gradiente di temperatura interno”, ha affermato Shukla. “L’intenzione di questo lavoro era di sviluppare un modello semplice basato su una termodinamica e un trasferimento di calore rigorosi. Questo approccio si occupa della transizione del calore per creare temperature stabili e costanti durante le operazioni di chiusura”.

Questa è la prima volta che un metodo come questo viene applicato ai sistemi di linee di flusso pipe-in-pipe per applicazioni in acque profonde e il modello può essere applicato a qualsiasi applicazione sottomarina in acque profonde.

Il modello analitico di Shukla ha il potenziale per ottimizzare l’isolamento a secco e i requisiti di tempo di raffreddamento per le configurazioni pipe-in-pipe, il che potrebbe portare a ambienti sottomarini più efficienti ed economici sia per le società di ingegneria che per gli operatori.


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