Simulasi CFD Dinamika Kecepatan Gelombang Aliran Stratified Wavy Dua Fasa Minyak-Air pada Pipa Horizontal

Abstract

Dalam praktik di industri hulu minyak dan gas (migas), permasalahan aliran dua fasa merupakan bagian penting di semua siklus kegiatan dari desain hingga operasi. Fluida dari sumur produksi menghasilkan campuran minyak, air, gas, dan juga pasir yang sangat mungkin membentuk berbagai macam pola aliran. Sehingga dapat disimpulkan bahwa pemahaman akan pola aliran dan sifat fluida sangat penting untuk analisis, prediksi, dan mitigasi perubahan kondisi reservoir untuk menjaga stabilitas proses produksi. Untuk meningkatkan pemahaman pola aliran salah satunya pola stratified dilakukan penelitian mencari konfigurasi simulasi 2 dimensi campuran minyak dan air menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD). Penelitan yang dilakukan menghasilkan analisis sifat dinamika kecepatan gelombangmelalui perpaduan permodelan simulasi CFD serta image processing-cross correlation serta perbandingan hasil dengan eksperimen.Model yang dipilih untuk memprediksi antarmuka minyak-air di dalam pipa horizontal berdiameter 24 mm dan panjang 1200 mm adalah multiphase Eulerian Multi-Fluid VOF yang dipasangkan dengan model turbulensi shear stress transport (SST) k-ω yang dilengkapi dengan turbulence damping. Analisis dilakukan pada titik dari inlet dengan jarak 10 x diameter (10 D) dan 40 x diameter (40 D) dengan 4 variasi kecepatan. Hasil menunjukkan peningkatan rerata ketebalan film dan kecepatan gelombang seiring denganmeningkatnya kecepatan superfisial air dengan kecepatan superfisial minyak tetap.  Dapat disimpulkan model multiphase Eulerian Multi-Fluid VOF yang dipasangkan dengan model turbulensi shear stress transport (SST) k-ω dan turbulence damping pada Ansys Fluent 19 mampu mensimulasikan aliran minyak dan air pada stratified regime denganbentuk gelombang serta dinamika kecepatan gelombang yang saling bersesuaian dengan hasil eksperimen.