Experimental and CFD study of an Electrical Submersible Pump's (ESP) operating under two-phase liquid-liquid flow and water-oil emulsions (2018)
Las bombas sumergibles eléctricas (ESP) son uno de los métodos de levantamiento artificial más comunes empleados en la extracción de petróleo crudo en todo el mundo. El objetivo principal de este trabajo es estudiar el desempeño de la ESP bajo flujo de líquido-líquido en dos fases y emulsiones O / W. En este trabajo se consideraron los enfoques tanto experimental como de dinámica de fluidos computacional (CFD). Se construyó una instalación de prueba con un Franklin Electric 1HP ESP de 4 etapas en un tanque de 250 L, con una recirculación de la tubería para llevar a cabo experimentos a una velocidad de rotación constante de 3450 rpm. El rendimiento de la bomba se estudió experimentalmente mediante la medición de parámetros como torque, la potencia mecánica e hidráulica, caudal, la corriente eléctrica y la presión de salida. La caracterización de la emulsión se realizó midiendo el comportamiento reológico y la distribución del tamaño de las partículas. El software comercial STAR-CCM + se utilizó para las simulaciones de CFD. Las simulaciones monofásicas de agua y aceite estuvieron de acuerdo con los datos experimentales (MSE de 3.58% para agua y 2.38% y 3.68% para el girasol y aceite mineral, respectivamente). Para las simulaciones de flujo bifásico L-L, también se observó una buena concordancia con los datos experimentales (MSE de 5.38%) que tienen el punto de inversión al 50% v / v de aceite y, finalmente, se encontró que la inversión de la fase de emulsión estable se produjo a un 90% v /v Concentración de aceite, donde la distribución del tamaño de partícula es mono-dispersa perfecta y aumenta la viscosidad.