Obstruction of pipelines due to paraffin deposition during the flow of crude oils

Ribeiro, Flávio S.; Mendes, Paulo R. Souza; Braga, Sergio Leal

doi:10.1016/s0017-9310(97)00082-3

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“…Nesta pesquisa, considerou-se os modelos matemáticos propostos na literatura especializada (Souza Mendes & Braga,1996;Ribeiro et al, 1997;Bouceta & Kessal, 2011). As equações governantes descrevem o problema, associando as análises fluidodinâmica, térmica, de transição de fases e transporte de massa.…”

Section: Modelagem Matemáticaunclassified

“…Desta forma, para cada tempo fixo, resolve-se o problema em marcha, para todo o comprimento do duto. Para a solução de um caso genérico, em que os valores adimensionais permitem simular o fenômeno, sem a obtenção de valores pré-fixados das propriedades do óleo, variáveis que precisariam ser medidas experimentalmente, adotou-se os dados de entrada reportados na literatura (Bouceta & Kessal, 2011;Ribeiro et al, 1997). Para isso, consideramos ainda.…”

Section: Solução Numéricaunclassified

“…Apesar de não ter sido apresentado o resultado de validação, vale ressaltar que toda a formulação foi validada com os resultados de campo obtidos por Ribeiro et al, (1997) e com os resultados analíticos de Fox, Philip e Alan (2014), desenvolvidos para um escoamento monofásico, sem precipitação de parafina. Reduzindo-se, no simulador numérico, o parâmetro S* para o valor de 10 −4 , pôde-se observar a diferença entre os resultados numéricos e analíticos, da ordem de − caracterizando elevada precisão.…”

Section: Distribuição De Temperaturaunclassified

“…Os Resultados apresentam o processo na forma adimensional, a qual pode ser aplicada em várias condições de operação, que obedeçam às considerações feitas na formulação matemática e na solução numérica. A concordância destes resultados com os apresentados por Souza Mendes & Braga (1996) e por Ribeiro et al (1997), que apresentam uma boa concordância com os resultados experimentais, revelam as viabilidades desta pesquisa e do tipo de solução, bem como a necessidade de estudos que aprofundem o entendimento desse processo, via métodos numéricos.…”

Section: Conclusõesunclassified

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Escoamento Transiente De Óleo Parafínico Em Duto De Seção Circular: Modelagem E Simulação

Porto

Lima

2017

HOLOS

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A deposição de cristais estáveis de parafina nas paredes das linhas de produção, é um problema atual na indústria do petróleo. Isto impulsiona pesquisas em dutos e equipamentos, que buscam ampliar o entendimento sobre esse fenômeno e desenvolver atividades de manutenção preventiva, com maior eficiência. Este trabalho apresenta um estudo teórico do transporte de óleo parafínico em um duto horizontal de seção circular. Para descrição do fenômeno, em um sistema bidimensional, utilizou-se um modelo matemático que considera a difusão molecular como mecanismo dominante na deposição da parafina. O escoamento do óleo em regime laminar, completamente desenvolvido, é analisado a partir da consideração de que, para temperaturas superiores a temperatura de início de aparecimento dos cristais (TIAC), o petróleo (solvente) e a parafina (soluto) formam uma mistura binária e homogênea. As equações que descrevem o problema são formuladas e resolvidas, numericamente. Resultados de espessura da camada de parafina, distribuição de temperatura e pressão do óleo, ao longo do duto, no decorrer do tempo, são apresentados e analisados para diferentes condições de operação, descritas pelos valores iniciais dos números de Reynolds (Re c ), Peclet (Pe c ) e coeficiente de solubilidade adimensional (S * ). Verificou-se que a variação do Re c , em regime laminar, é irrelevante para o comportamento da camada de parafina depositada. Uma redução no Pe c , promove a concentração da deposição em uma pequena região do duto, o que se evidencia em quedas bruscas na pressão do óleo, no decorrer do tempo. O parâmetro S * mostrou estar diretamente ligado a um maior alcance da espessura do depósito, em relação ao raio do tubo, sendo o mesmo, função do gradiente de temperatura entre o óleo e o ambiente externo e de propriedades físicas do depósito formado. PALAVRAS-CHAVE:Escoamento, temperatura, parafina, numérico. TRANSIENT FLOW OF WAXY OIL IN A CIRCULAR PIPELINE: MODELING AND SIMULATION ABSTRACTThe deposition of wax crystals in the wall of production lines, is an actual problem of petroleum industry. It promoting researches on pipelines and equipments that increases the knowledge about this phenomenon and promove preventive maintenance activities, with more efficiency. This work presents a theoretical study of wax oil transport in horizontal tube with a circular section. For describe the phenomenon, in a two-dimensional system, was used a mathematical model which consider the molecular diffusion as a dominate mechanism in the wax deposition process. The oil flow, in a laminar regime, full developed, is analyzed by considering that, for temperatures below of the temperature of initial appearance of crystals (TIAC), the petroleum (solvent) and the wax (solute) make a binary and homogenous mixture. The equations that describes the problem are formulated and solved numerically. Results of wax layer thickness, distribution of temperature and pressure drop, along the tube, at diferent times, are presents and analyzed for operational Reynolds number (Re c ), ...

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Section: Modelagem Matemáticaunclassified

Section: Solução Numéricaunclassified

Section: Distribuição De Temperaturaunclassified

Section: Conclusõesunclassified

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Escoamento Transiente De Óleo Parafínico Em Duto De Seção Circular: Modelagem E Simulação

Porto

Lima

2017

HOLOS

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“…Wax deposition prediction has always been a hot and important research topic for scholars at home and abroad (Hunt, 1962;Matlach et al,1983;Agrawal et al,1990;Bern et al, 1980;Burger and Perkins, 1981;Brown, Niesen and Erickson, 1993;Svendsen, 1993;Nazar et al, 2001;Mehrotra and Bhat, 2007;Zhang and Liu, 2010;RamirezJaramillo et al, 2004;Ribeiro et al, 1997;Lee, 2008).Based on respective purposes of measurement, scholars developed many equipments for measuring the amount of sediments on pipeline, including cold finger, cold plate, rotating disk and flow loop which was used more often than others. Through these devices, scholars had acquired some achievements.…”

Section: Introductionmentioning

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The Study of Temperature Profile Inside Wax Deposition Layer of Waxy Crude Oil in Pipeline

Tian¹,

Jin²,

Wang³

et al. 2014

Frontiers in Heat and Mass Transfer

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Taking the axial heat conduction of wax deposition layer into account, a two-dimensional heat transfer model of calculating the temperature profile inside wax deposition layer was deduced and established based on the energy balance equation, the finite difference method was used to solve this model, and the influence of axial heat conduction on the distribution law of temperature profile inside the wax deposition layer under different boundary conditions and thickness were discussed. The results showed that: Temperature profile inside wax deposition layer in middle region of testing pipe section was mainly influenced by axial heat conduction under boundary conditions of constant wall temperature while the region near the inlet was mainly influenced under boundary conditions of variable wall temperature. With the increasing thickness of wax deposition layer, the influence of axial heat conduction became more conspicuous. All in all, in laboratory flow loop experiment of wax deposition, although axial heat conduction had an influence on the temperature profile inside wax deposition layer under different conditions, the influence was small, thus could be ignored.

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Wax deposition modeling of oil/water stratified channel flow

et al. 2011

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in Wiley Online Library (wileyonlinelibrary.com).Wax deposition modeling becomes complicated when multiphase flow is involved. Empirical heat and mass transfer correlations are unreliable for multiphase deposition modeling and full scale computational fluid dynamics calculations require expensive computational intensity. In this work, numerical methods are used to study wax deposition in oil/water stratified flow through a channel. A unidirectional flow analysis is used to calculate the nonisothermal hydrodynamics and mass transfer. It was found that the change in the position of the oil/water interface throughout the channel must be taken into accounted for the mass balance to be valid. Unfortunately, this change has not been accounted for in all previous studies. In addition, the growth of the wax deposit as a function of time along with the effect of oil/water flow rate ratio is discussed. The presence of water significantly reduces the severity of wax deposition by altering the heat and mass transfer characteristics.

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Obstruction of pipelines due to paraffin deposition during the flow of crude oils

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Escoamento Transiente De Óleo Parafínico Em Duto De Seção Circular: Modelagem E Simulação

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The Study of Temperature Profile Inside Wax Deposition Layer of Waxy Crude Oil in Pipeline

Wax deposition modeling of oil/water stratified channel flow

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