Industrie pétrolière

Simulation numérique pour l’industrie pétrolière

Auprès des industriels producteur de gaz et de pétrole, la simulation numérique de mécanique des fluides (CFD) trouve également une place de choix, notamment pour optimiser les opérations, réduire les coûts et améliorer la sécurité. Elle permet une analyse approfondie des écoulements complexes de fluides, des échanges thermiques, et des phénomènes multiphasiques, indispensables pour la gestion efficace des systèmes d’extraction, de transport et de traitement des hydrocarbures. OptiFluides intervient historiquement auprès des acteurs de l’industrie pétrolière, de par l’expérience à l’IFP de son fondateur et gérant, Nicolas Boisson.

Voici quelques-unes des applications clés de la CFD dans ce domaine.

Simulation des écoulements multiphasiques dans les pipelines

• Écoulements gaz-liquide dans les pipelines : Les écoulements multiphasiques dans les pipelines, communs dans le transport de pétrole brut, posent de nombreux défis, tels que les risques de formation de bouchons et la séparation des phases. La CFD permet de simuler ces écoulements complexes pour optimiser la conception des pipelines et améliorer l’efficacité du transport.
• Prévention de l’érosion dans les pipelines : La modélisation CFD aide à identifier les zones à risque de corrosion ou d’érosion dans les pipelines, causées par l’interaction entre les fluides et la paroi du tuyau. Des solutions correctives tel que l’ajustement des débits ou le revamping des systèmes peuvent être proposées pour prolonger la durée de vie des infrastructures.
• Analyse des vibrations induites par vortex : des instabilités générant des fluctuations périodiques de pression type VIV peuvent apparaître dans les pipelines, notamment au niveau des coudes ou des raccords. Lorsque la fréquence de ces fluctuations est identique à la fréquence propre de la structure, des vibrations apparaissent et peuvent générer des dommages importants : la simulation permet de prévoir et supprimer ces phénomènes.

Plateformes offshore

• Optimisation des systèmes de production sous-marine : La CFD est utilisée pour modéliser les écoulements dans les risers et blowout preventers (BOPs), afin de garantir un contrôle optimal des flux pendant les phases d’extraction. Cela permet de réduire les risques de fuites et de stabiliser les débits dans les environnements difficiles dans lesquels ces dispositifs sont utilisés.
• Simulation des conditions météorologiques réelles : Les plateformes offshore sont installées dans des environnements très sollicitant. Afin de garantir le bon dimensionnement de la structure, la simulation CFD permet de déterminer les efforts du vent ou de la houle et de vérifier sa tenue. Les chargements vibratoires générés par le vent ou l’eau peuvent également être quantifiés.

Simulation des fuites et des scénarios d’accidents

• Modélisation des rejets de gaz : Par la simulation des scénarios de fuite de gaz ou d’hydrocarbures dans l’atmosphère ou sous l’eau, et de la dispersion des fluides et les impacts environnementaux, il devient possible de définir des stratégies de confinement et de réponse en cas d’incident. OptiFluides simule notamment les phénomènes de vaporisation-flash, apparaissant lors de la rupture d’une conduite de gaz liquéfié, afin de quantifier correctement les débits de fuite.
• Simulation d’explosions et de risques industriels : La CFD est également utilisée pour modéliser des explosions de gaz et des scénarios d’accidents majeurs. OptiFluides travaille notamment sur la simulation d’impact de jets inflammés sur des sphères de stockage d’hydrocarbures.

Gestion des énergies

• Technologies de captage et stockage du carbone : Afin d’être efficace, les technologies de captage du CO₂ doivent être installées au plus près des sources. La simulation CFD permet de modéliser ces systèmes, de déterminer leur efficacité et de proposer des améliorations pour limiter l’empreinte carbone lors des phases d’extraction et de production des hydrocarbures.
• Optimisation des échangeurs de chaleur : Les échangeurs de chaleur sont essentiels dans les processus de raffinage et traitement du gaz naturel. Comme pour tout équipement industriel, la simulation CFD permet d’optimiser les transferts thermiques à l’intérieur de ces équipements, améliorant leur rendement et réduisant les zones de surchauffe ou de surpression ou améliorant l’équilibrage des débits.

Conclusion

Qu’il s’agisse des opérations ou des structures, dans le secteur Oil and Gas, la CFD permet d’améliorer les rendements et la sécurité, tout en réduisant les risques.

Contactez-nous afin de nous présenter votre projet et de déterminer comment nous pouvons vous accompagner dans vos démarches d’innovation, d’amélioration et de sécurisation de vos procédés, structures et produits.