Simulación de Dinámica de Fluidos Computacional de la Eficiencia de Combustión para Experimentos de Antorchas de Tamaño Completo en la Corriente Ascendente
Autores: Wang, Anan; Sadovnik, Isaac; Tao, Chong; Chow, Jon; Sui, Lei; Bottino, Gerard; Venuturumilli, Raj; Evans, Peter; Newman, David; Lowe, Jon; Liekens, Johan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Emisiones de metano
Producción de petróleo y gas
Quema
Eficiencia de combustión
Eficiencia de destrucción y eliminación
Simulación CFD
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
Las emisiones de metano de la producción de petróleo y gas pueden ocurrir a lo largo de la cadena de valor, pero para muchos productores, una de las fuentes más significativas es la quema de gas. Comprender la influencia de las condiciones operativas y los factores ambientales en la eficiencia de combustión y la eficiencia de destrucción y eliminación (CE/DRE) de las antorchas es esencial si se quiere entender y mitigar mejor su papel en las emisiones de metano, un gas de efecto invernadero potente pero de corta duración. Un estudio experimental a escala industrial se centró en las emisiones de antorchas no asistidas comúnmente encontradas en la producción de petróleo y gas en la etapa de extracción. Este documento simula las combustiones de dos puntas de antorchas no asistidas utilizando el paquete de software comercial de dinámica de fluidos computacional (CFD) Fluent 21R2 para complementar las pruebas experimentales físicas. Se construyen dos modelos de puntas de antorchas tridimensionales (3D), y se aplica el modelo de turbulencia k-omega SST y el modelo de combustión de manifold generado por llamas (FGM) para simular la combustión de la antorcha. El modelo CFD se valida primero contra pruebas de antorchas industriales a escala completa que utilizan muestreo extractivo del penacho de combustión. Los resultados de CFD están en buena concordancia con los resultados medidos cuando el valor calorífico neto del gas de ventilación (NHV) es mayor de 300 BTU/SCF. Existe una mayor incertidumbre tanto para los resultados de CFD como para los datos medidos si el NHV es menor de 300 BTU/SCF. Luego, el modelo CFD se amplía para incluir estados de viento cruzado altos de hasta 50 m/s que no pueden ser examinados empíricamente de manera fácil o segura. Los resultados enfatizan el papel crítico del valor calorífico neto del gas de ventilación (NHV) en la combustión de la antorcha y el viento cruzado en la reducción de la CE. La comparación ayuda a allanar el camino para un mayor uso de la simulación CFD para mejorar los diseños de antorchas y los modos de operación, y apoya el uso de modelos paramétricos para rastrear e informar las pérdidas de metano por quema.
Descripción
Las emisiones de metano de la producción de petróleo y gas pueden ocurrir a lo largo de la cadena de valor, pero para muchos productores, una de las fuentes más significativas es la quema de gas. Comprender la influencia de las condiciones operativas y los factores ambientales en la eficiencia de combustión y la eficiencia de destrucción y eliminación (CE/DRE) de las antorchas es esencial si se quiere entender y mitigar mejor su papel en las emisiones de metano, un gas de efecto invernadero potente pero de corta duración. Un estudio experimental a escala industrial se centró en las emisiones de antorchas no asistidas comúnmente encontradas en la producción de petróleo y gas en la etapa de extracción. Este documento simula las combustiones de dos puntas de antorchas no asistidas utilizando el paquete de software comercial de dinámica de fluidos computacional (CFD) Fluent 21R2 para complementar las pruebas experimentales físicas. Se construyen dos modelos de puntas de antorchas tridimensionales (3D), y se aplica el modelo de turbulencia k-omega SST y el modelo de combustión de manifold generado por llamas (FGM) para simular la combustión de la antorcha. El modelo CFD se valida primero contra pruebas de antorchas industriales a escala completa que utilizan muestreo extractivo del penacho de combustión. Los resultados de CFD están en buena concordancia con los resultados medidos cuando el valor calorífico neto del gas de ventilación (NHV) es mayor de 300 BTU/SCF. Existe una mayor incertidumbre tanto para los resultados de CFD como para los datos medidos si el NHV es menor de 300 BTU/SCF. Luego, el modelo CFD se amplía para incluir estados de viento cruzado altos de hasta 50 m/s que no pueden ser examinados empíricamente de manera fácil o segura. Los resultados enfatizan el papel crítico del valor calorífico neto del gas de ventilación (NHV) en la combustión de la antorcha y el viento cruzado en la reducción de la CE. La comparación ayuda a allanar el camino para un mayor uso de la simulación CFD para mejorar los diseños de antorchas y los modos de operación, y apoya el uso de modelos paramétricos para rastrear e informar las pérdidas de metano por quema.