Moldi(Tm): a Fluid Permeation Model to Calculate the Annulus Composition in Flexible Pipes
MOLDI(TM) : un modèle de perméation pour calculer la composition de fluides dans l'annulaire de conduites flexibles
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CSO
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Institut Français du Pétrole
Corresponding author: zakia. benjelloun-dabaghi@ifp. fr
In the offshore petroleum industry, flexible pipes, used as risers or flowlines, are made with internal and external polymer sheaths that ensure internal fluid and outer seawater integrity. These polymers exhibit permeability towards some gases which can create potential damage mechanisms (CO2 corrosion and hydrogen attack) and reduce the lifetime of the steel layers located between the internal and the external plastic sheath. These damage mechanisms are associated with water condensation, which must therefore be predicted. The following paper describes a finite element model named MOLDI(tm) used to predict diffusion of gases through layers of flexible pipe versus time. The temperature gradient in the pipe is taken into account, as permeation rates depend on temperature. It is coupled with a thermodynamic flash calculation that gives vapor and liquid phases, compositions and volumes in the annulus. Associated mathematical models and resolution methods are examined, as well as the coupling of diffusion and phase prediction. MOLDI(tm) was programmed under Matlab, with a friendly graphical user interface that helps input and output of data and results. This paper illustrates the possibilities of this software.
Résumé
Les pipelines flexibles employés dans la production d'hydrocarbures offshore utilisent des gaines de polymères pour assurer l'étanchéité interne et externe. Ces couches de polymères laissent cependant diffuser certains gaz qui peuvent fragiliser, par corrosion, les couches métalliques situées entre les deux gaines et affecter la durée de vie d'une conduite flexible. Cette fragilisation ne s'opère qu'en présence d'eau liquide, qui doit donc aussi être prédite. Cette publication décrit la modélisation par éléments finis des phénomènes de diffusion de fluides à travers les conduites flexibles. Le gradient de température dans la structure, élément important dans les vitesses de diffusion, est pris en compte. Cette diffusion est couplée à un calcul thermodynamique qui permet de prédire les phases liquides et gazeuses qui peuvent être présentes dans l'annulaire de flexibles. Ces modèles sont regroupés dans le logiciel MOLDI(tm), programmé sous Matlab et doté d'une interface graphique conviviale pour gérer les entrées-sorties du programme. Cet article illustre les possibilités de ce logiciel.
© IFP, 2002