CIC-Erosión: herramienta computacional para la predicción del desgate erosivo en líneas de producción y transporte de hidrocarburos

• Díaz Álvarez, Juan C. ^[1] ; Caballero Esteban, Alexi ^[1] ; Corzo Álvarez, Fernando ; Gelves Jerez, Leidy M. ^[1] ; Juzga León, Giovanni ^[1] ; Ariza Quitian, Christian A. ^[1]
  1. [1] Corporación para la Investigación de la Corrosión, CIC, Piedecuesta, Santander, Colombia.
• Localización: Revista ION: Investigación, Optimización y Nuevos Procesos en Ingeniería, ISSN-e 2145-8480, ISSN 0120-100X, Vol. 31, Nº. 2, 2018 (Ejemplar dedicado a: Revista ION), págs. 7-26
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • CIC-Erosion: ferramenta computacional para previsão do desgate erosivo nas linhas de produção e de transporte de hidrocarbonetos
  • CIC-Erosion: computational tool for predicting erosive wear in transport and production pipelines of hydrocarbons
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• Resumen
  • español

    La presencia de daño mecánico por erosión en la pared de la tubería, daño debido al impacto de partículas sólidas, puede afectar gradualmente la integridad de los componentes que conforman los sistemas de producción y transporte de hidrocarburos. La implementación de métodos o modelos para predecir el desgate erosivo es una actividad de interés para la industria del petróleo, debido a que sus resultados son usados para el estudio, valoración y seguimiento de los procesos erosivos, además de ser considerados en el dimensionamiento de las líneas y determinación de velocidades máximas de flujo, con el fin de mitigar y controlar la erosión. En este sentido, considerando la necesidad de mejorar la implementación de modelos, y análisis e interpretación de resultados de erosión, se presenta en este trabajo una metodología de cálculo, estructurada y de carácter selectivo, para predecir el desgaste erosivo en líneas de producción y transporte de hidrocarburos. Para conducir la metodología hasta un estado operativo práctico, se desarrolló una herramienta computacional (CIC-Erosion), usando el lenguaje de programación C#. En la fase de desarrollo y aseguramiento de la funcionalidad operativa de la herramienta se realizaron las siguientes subfases: a) definición de la arquitectura del software; b) codificación de los fundamentos teóricos de la metodología de cálculo y de la interfaz del usuario, y c) diagnóstico de la funcionalidad operativa del software usando datos experimentales de tasa de erosión reportados en la literatura e información de casos de estudio hipotéticos. Finalmente, se evaluó el comportamiento predictivo de la metodología de cálculo de erosión usando información de un caso de estudio asociado a un campo de producción de petróleo crudo ubicado en Colombia.

    En la evaluación de la capacidad de predicción del software se observó que existe concordancia entre los resultados obtenidos con la metodología de cálculo de erosión y la información experimental de campo usada en el estudio. De esta manera, la herramienta computacional CIC-Erosion puede ser considerada una alternativa eficiente y confiable para la predicción del desgaste erosivo en infraestructura usada para la recolección y transporte de hidrocarburos.

  • English

    The mechanical integrity of pipeline walls in the system components used in hydrocarbons production and transportation can be compromised by the erosion caused by the continuous impact of suspended solids. The implementation of methods or models to monitor and predict erosive wear is an important tool for the oil industry. The results from simulations and prediction models can aid in the calculation and determination of line sizes and maximum flow velocities to control and regulated wall erosion. In this work, we present a structured and selective calculation methodology to improve the implementation of models and the analysis and interpretation of erosion data for the prediction of erosive wear in transport pipelines. A computational tool (CIC-Erosion) written in C# programming language was developed to bring the methodology to a practical operational state. To develop and assure the operational functionality of the CICErosion tool, the following activities were performed: a) definition of software architecture, b) programming of the user interface and theoretical foundations, c) evaluation of the software operational functionality; using experimental erosion rate data reported in the literature and information from hypothetical case studies. Finally, the capacity to predict the behavior of the erosion calculation methodology was assessed using experimental data from case studies identified in the crude oil production of a field located in Colombia. When the predictive capacity of the software was evaluated, a good agreement between results obtained with the erosion calculation methodology and the experimental data was observed. Therefore, the CIC-Erosion computational tool can be considered an efficient and reliable alternative for the prediction of erosive wear in infrastructure used in the hydrocarbon industry.

  • português

    A presença de dano mecânico por erosão na parede da tubulação, devido ao impacto das partículas sólidas, pode afetar gradativamente a integridade dos componentes que fazem parte dos sistemas de produção e transporte de hidrocarbonetos. A implementação de métodos ou modelos para prever o desgaste erosivo é uma atividade de interesse para a indústria do petróleo, já que seus resultados são utilizados para o estudo, avaliação e monitoramento de processos erosivos, além de ser considerada no dimensionamento de linhas e na determinação das taxas de fluxo máximo, com o intuito de mitigar e controlar a erosão. Nesse sentido, considerando a necessidade de melhorar a implementação de modelos, a análise e a interpretação dos resultados de erosão, neste trabalho é apresentada uma metodologia de cálculo, estruturada e seletiva, a fim de prever o desgaste erosivo em linhas de produção e de transporte hidrocarbonetos. Para conduzir a metodologia para um estado operacional prático, foi desenvolvido uma ferramenta computacional (CIC-Erosion), utilizando C# como linguagem de programação. Na fase de desenvolvimento e garantia de funcionalidade operacional da ferramenta, foram executadas as seguintes etapas: a) definição da arquitetura de software, b) codificação dos fundamentos teóricos da metodologia de cálculo e da interface do usuário, e c) diagnóstico da funcionalidade operacional do software usando dados de taxa de erosão experimentais relatados na informação bibliográfica coletada e informações sobre casos hipotéticos. Finalmente, foi avaliado o desempenho preditivo da metodologia de cálculo da erosão usando informações de um estudo de caso de um campo associado à produção de petróleo localizado na Colômbia.

    Na avaliação do poder preditivo do software, observou-se que existe concordância entre os resultados obtidos com a metodologia de cálculo da erosão e os dados experimentais de campo utilizados no estudo. Assim, a ferramenta computacional CIC-Erosion pode ser considerada uma alternativa eficiente e confiável para prever o desgaste erosivo em infraestruturas utilizadas para a produção e transporte de hidrocarbonetos.