Qu'est-ce que le flux annulaire?

L'écoulement annulaire est une méthode de flux liquide et de gaz dans un pipeline où le matériau de poids moléculaire plus léger circule dans le centre du tuyau et le matériau de poids moléculaire plus lourd forme un film mince qui coule le long de la paroi du tuyau.On le voit souvent dans l'industrie du pétrole où les débits sont élevés et peuvent se produire dans les tuyaux horizontaux et verticaux.Le liquide de masse ou le gaz plus léger peut également être sous la forme d'une brume ou d'une suspension colloïdale connue sous le nom d'émulsion.L'interface entre les matériaux fluide peut ne pas être précise et peut impliquer des mélanges de gaz et de liquide.

Les variations de l'écoulement annulaire sont classées comme un flux ondulé, où des irrégularités se produisent, ou un écoulement annulaire vaporeux.Dans le flux annulaire vaporeux, à mesure que le débit augmente, la suspension colloïdale des globules gazières dans le noyau augmente et conduit les globules à se propager dans les stries et les grumeaux vaporeux.Plusieurs autres types de régimes d'écoulement existent également, notamment la bulle, la limace et le débatdu diamètre intérieur du pipeline.Cela varie parce que le débit annulaire a une frontière sans flux en lui qui modifie le diamètre effectif de l'intérieur du tuyau.Les valeurs précises sont difficiles à trouver en fonction de la méthode de calcul utilisée.

Deux séries d'équations sont couramment utilisées pour déterminer le flux annulaire.Le premier est connu sous le nom d'écoulement du périmètre mouillé, où le diamètre effectif du tuyau est divisé par un produit carré de zones d'écoulement intérieure et externe.Les calculs du périmètre mouillé ne sont pas idéaux, car ils sont entièrement basés sur le flux intérieur soustrait de l'écoulement externe sans allocation pour la région sans flux.La méthode d'ingénierie pétrolière utilise une méthode plus complexe pour comparer l'écoulement intérieur et extérieur, et il est connu pour produire des résultats de débit qui sont environ 40% plus élevés que la méthode du périmètre mouillé.Les équations d'ingénierie pétrolière semblent refléter mieux le débit mesuré réel que la méthode du périmètre mouillé, mais la méthode mouillée est la norme utilisée en génie académique.

Les facteurs de friction doivent également être pris en compte dans le flux annulaire.L'utilisation de la surface extérieure du tuyau pour estimer la frottement est une méthode.La création d'une friction moyenne basée sur des données pondérées est également effectuée et sont toutes deux considérées comme des approches légitimes.

Il existe également différentes étapes du débit de gaz-liquide dans le tuyau où des transitions se produisent entre les différents types de schémas de débit.Les transitions peuvent inclure des déplacements de l'annulaire à Wispy-Annulaire, et le bouchon à l'écoulement annulaire dans le tuyau vertical.Dans les tuyaux horizontaux, les transitions communes dans les schémas d'écoulement comprennent la transition de limace à annulaire.Ceux-ci, ainsi que de nombreux autres types d'états d'écoulement et de transitions, ont tous des modèles mathématiques uniques pour calculer ce qu'est réellement le débit actuel dans le tuyau.