Ecoulements diphasiques instables dans les systèmes pipeline/riser

Unsteady Two-Phase Flows in Pipeline/Riser Systems

¹ IMFT
² MIMFT
³ Institut Français du Pétrole
⁴ Total-CFP
⁵ SNEA (P)

Résumé

Les instabilités hydrodynamiques de l'écoulement dans les systèmes pipeline/riser ont été étudiées sur une boucle d'essais en tubes transparents de diamètre intérieur 0,053 m, longueur 25 m pour la partie pipeline et 13,5 m pour la partie riser. Les expériences effectuées sur de l'eau et de l'air, à différentes pentes du pipeline et pour plusieurs valeurs du débit d'entrée, ont permis l'observation d'instabilités à grande échelle à faible débit de liquide et de gaz. Les cartes de configuration d'écoulement ont été établies pour trois pentes différentes du pipeline. Le modèle numérique développé à partir de ces données résout les équations locales instantanées de bilan de masse et de quantité de mouvement de ces écoulements par la méthode des caractéristiques. L'évolution des pressions, fraction de vide, débit de gaz et de liquide au cours du temps, prévue par le modèle, est généralement en bon accord avec les données expérimentales.

Abstract

Hydrodynamic instabilities of flow in pipeline/riser systems were studied on a test loop made of transparent tubes with an ID of 0. 053 m and 25 m long for the pipeline part and 13. 5 m long for the riser. Experiments performed with water and air, with different slopes of the pipeline and with several inlet flow rates, reveal large-scale instabilities at low liquid and gas flow rates. Flow configuration maps were compiled for three different pipeline slopes. The numerical model developed from these data solves instantaneous local equations for the mass balance and amount of movement of such flows by the method of characteristics. Variations in pressures, in the void fraction and in gas and liquid flow in the time forecast by the model are generally in good agreement with experimental data.