Influence of Real-Fluid Properties in Modeling Decompression Wave Interacting with Ductile Fracture Propagation
Influence des propriétés du fluide réel dans la modélisation de l'onde de détente interférant avec la propagation de la fracture ductile
Snamprogetti SpA
Corresponding author: alessandro.terenzi@snamprogetti.eni.it
The force causing the ductile fracture propagation in pipelines containing pressurized compressible fluids is given by the residual pressure of the discharging fluid, acting on the internal wall downstream of the crack tip, in the opening flap area. The value of this force is determined by the pressure profile of the rarefaction wave propagating in the pipeline. The classical treatment of this phenomenon is based on the assumption of perfect gas behaviour and similarity flow, in which conservation of entropy holds. In this context real hydrocarbon fluids are considered, and simulated by using real EOS with special focusing on two-phase flow conditions in the gas-condensate regime, assuming a homogeneous thermodynamic equilibrium model. Real-fluid properties influence the decompression wave propagation, through condensation/vaporization phenomena, sound velocity trend and frictional effects. A treatment of the thermodynamics and fluid mechanics of this problem is presented, as well as simulation results relevant to industrial applications.
Résumé
La force à l'origine de la propagation de la fracture ductile dans un conduit contenant un fluide compressible est déteminée par la pression résiduelle du fluide (qui agit contre les parois internes) tandis qu'il s'écoule à l'extérieur. L'intensité de la force est définie par le profil de pression de l'onde de détente qui se propage dans le conduit. Le traitement classique de ce phénomène est fondé sur l'hypothèse du gaz parfait et de la similarité des écoulements, avec conservation de l'entropie. Dans cet article, on considère une équation d'état des fluides réels d'hydrocarbures, avec une attention particulière sur les conditions d'écoulement diphasique en régime gaz-condensat, sous l'hypothèse d'un modèle homogène en équilibre thermodynamique. Les propriétés du fluide réel influencent la propagation de l'onde de détente via des phénomènes de condensation et de vaporisation, la vitesse du son et des effets de friction. Une approche thermodynamique et mécanique des fluides de ce problème est ici présentée, ainsi que des résultats de simulation issus d'applications industrielles.
© IFP, 2005