Simulasi Numerik Prediksi Erosi Aliran Fasa Cair-Gas Berpasir Pada Belokan Pipa Sumur Minyak Mentah Menggunakan Model Finnie, McLaury dan Oka

https://doi.org/10.22146/jmdt.v2i1.53724

Haryadi Jaya Atmaja(1*), Samsul Kamal(2), S Sugiyono(3)

(1) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika No. 2, Yogyakarta 55281 Indonesia
(2) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika No. 2, Yogyakarta 55281 Indonesia
(3) Departemen Teknik Mesin dan Industri, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada Jalan Grafika No. 2, Yogyakarta 55281 Indonesia
(*) Corresponding Author

Abstract


Keberadaan pasir dalam fluida produksi di industri perminyakan merupakan hal yang tak dapat dihindari. Pada kecepatan fluida tertentu, pasir berpotensi menimbulkan erosi pada dinding perpipaan yang apabila proses tersebut terjadi secara terus menerus maka dapat menyebabkan penipisan dinding pipa, mengurangi tekanan kerja maksimum fluida yang diijinkan, kegagalan pipa dan akhirnya fluida hidrokarbon keluar dari sistem tertutup pipa. Kondisi ini berpotensi menimbulkan kerugian dalam hal keselamatan kerja, kehilangan finansial dan isu lingkungan. Kompleksitas mekanisme erosi akibat fluida berpasir didalam perpipaan memerlukan bantuan perangkat lunak untuk menghitung besaran dan profil erosi didalam pipa. Makalah ini memprediksi laju erosi aliran multifasa cair-gas-padat pada belokan pipa yang didominasi fasa cair dengan CFD menggunakan ANSYS Fluent 18.2 dengan validasi berdasarkan eksperimen yang dilakukan peneliti lain yang sudah dipublikasi. Dari hasil simulasi, laju erosi dengan model Oka lebih mendekati hasil eksperimen dibandingkan model Finnie dan McLaury. Hal ini dimungkinkan karena kondisi eksperimen lebih sesuai dengan model erosi yang dibangun oleh Oka. Hasil simulasi lanjutan menunjukkan bahwa laju erosi pada pipa meningkat dengan kenaikan laju alir dari minyak mentah dan gas, ukuran partikel dan laju alir partikel. Laju erosi menurun dengan meningkatnya diameter pipa.

Keywords


Komputasi dinamika fluida, laju erosi maksimum, laju alir minyak mentah, laju alir gas, laju alir partikel, ukuran partikel, diameter pipa.

Full Text:

PDF


References

ANSYS Fluent 18.2. ANSYS Workbench Help.

Arabnejad H., A.Mansouri, S.A. Shirazi, B.S. McLaury, 2015, Evaluation of solid particle erosion equations and models for oil and gas industry applications, Journal Paper of SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Society of Petroleum Engineers, SPE-174987-MS.

Chen X., B.S. McLaury, S.A. Shirazi, 2004, Application and Experimental Validation of a Computational Fluid Dynamics (CFD)-based Erosion Prediction Model in Elbows and Plugged-Tees, Journal of Computers & Fluids, Vol. 33, pp. 1251-1272.

Desale, G.R., Gandhi, B.K., Jain, S.C, 2009, Particle Size Effects on The Slurry Erosion of Aluminum Alloy (AA 6063). Journal of Wear, Vol. 266, Page 1066-1071.

Edwards J.K. B.S McLaury, S.A. Shirazi, 2001, Modeling solid particle erosion in elbows and plugged tees. ASME Journal of Energy Resources Technology, Vol. 123, Page 277-284.

Finnie I, 1960,  Erosion of Surface by Solid Particles, Journal of Wear, Vol. 3, Page 87-103.

Fluent 6.0 User’s Guide, 2001.

Oka Y.I., K.Okamura, T.Yoshida, 2005, Practical estimation of erosion damage caused by solid particle impact Part 1: Effects of impact parameters on a predictive equation, Journal of Wear, Vol. 259, Page 95-101.

Oka Y.I., K.Okamura, T.Yoshida, 2005, Practical estimation of erosion damage caused by solid particle impact Part 2: Mechanical Properties of Materials Directly Associated with Erosion Damage, Journal of Wear, Vol. 259, Page 102-109.

Okita, R., Y. Zhang, B.S. McLaury, S.A. Shirazi, 2012, Experimental and Computational Investigation to Evaluate the Effect of Fluid Viscosity and Particle Size on Erosion Damage. Journal of Fluids Engineering, Vol. 134.

Parsi M., K. Najmi, F. Najafifard, S. Hassani, B.S. McLaury, S.A. Shirazi, 2014, A comprehensive review of solid particle erosion modeling for oil and gas wells and pipelines applications, Journal of Natural Gas Science and Engineering, Vol. 21, pp. 850-873.

Sedrez, T.A., S.A. Shirazi., Y.R. Rajkumar, K. Sambath, H.J. Subramani, 2019, Experiments and CFD Simulations of Erosion of a 900 elbow in liquid-dominated liquid-solid and dispersed-bubble-solid flows. Journal of Wear, 426-427. Page 570-580.

Vieira, R.E., A. Mansouri, B.S. McLaury, S.A. Shirazi, 2016, Experimental and computational study of erosion in elbows due to sand particles in air flow, Journal of Powder Technology, Vol. 288, pp. 339-353.

Xu, J., Z. Lian, J. Hu, M. Luo, 2018, Prediction of Maximum Erosion Rate of Gas-Solid Two-Phase Flow Pipelines. Journal of Energies.

Yadav, M. S., 2013, Interfacial Area Transport Across Vertical Elbows in Air-Water Two Phase Flow, Dissertation, Department of Mechanical and Nuclear Engineering, The Pennsylvania State University.

Zhang, Y., E.P. Reuterfors, B.S. McLaury, S.A. Shirazi, E.F. Rybicki, 2007, Comparison of Computed and Measured Particle Velocities and Erosion in Water and Air Flows, Journal of Wear, Vol. 263, pp. 330-338.



DOI: https://doi.org/10.22146/jmdt.v2i1.53724

Article Metrics

Abstract views : 74 | views : 144

Refbacks

  • There are currently no refbacks.