Rilevazione ai raggi X dei flussi nelle condotte
Un flusso polifasico è caratterizzato dal fluire combinato di liquidi immiscibili a fase differente, come acqua, petrolio e gas. La forma in cui fluidi diversi coesistono nella tubazione, nota come regime di flusso, riveste un ruolo importante nel comportamento idrodinamico di un sistema di produzione sia nei pozzi di petrolio che di gas. La corrente a stantuffo è un regime di flusso comunemente reperibile nelle condotte di flusso polifasico delle piattaforme petrolifere. È caratterizzato da una serie di sacche liquide (nuclei) separate da grandi sacche di gas (bolle). La corrente a stantuffo, a causa della sua natura transitoria e intermittente, può provocare gravi instabilità e problemi operativi in un sistema di produzione. Sono stati impiegati modelli matematici di flusso e strumenti di simulazione software per produrre apprezzati strumenti per l'analisi e la realizzazione di sistemi di trasporto basati sulla tecnologia polifase. Nell'ambito di un progetto patrocinato dall'UE, THREEPLEX, è stata sviluppata una strumentazione a raggi gamma e X per misurare le caratteristiche del flusso trifasico o la distribuzione dei nuclei. La strumentazione contiene un'ampia varietà di densitometri a raggi gamma (a raggio singolo e multiplo, energia duale e singola, con meccanismo d'orientamento e fisso). Comprende anche un sistema di tomografia a raggi X con sviluppo dei relativi algoritmi tomografici per l'interpretazione dei dati. Questa nuova strumentazione ha permesso di determinare la media e le frazioni di variazione nel tempo (petrolio, acqua e gas), e il monitoraggio e la misurazione dei nuclei in una sezione di test. Inoltre sono stati raccolti i dati sui processi che portano alla formazione di nuclei e allo sviluppo di geometrie orizzontali e a forma di V. Nella corrente orizzontale, sia bi che trifasica, all'ingresso nel tubo è stata rilevata un'alta percentuale di nuclei, che andava diminuendo a misura che aumentava la distanza nella tubazione. Si è anche scoperto che nel flusso trifasico la presenza di nuclei aumentava con la viscosità del liquido. Nelle tubazioni a V, la formazione di nuclei dipendeva dal taglio dell'acqua. Dove il taglio dell'acqua era alto, i nuclei si formavano dal lato discendente della V. Se invece il taglio dell'acqua era basso, predominava la corrente stratificata. L'attrezzatura sviluppata e i dati d'evoluzione dei nuclei hanno un'ampia gamma di applicazioni potenziali nella misurazione dei flussi delle correnti polifasiche complesse. Questo apre nuove opportunità di collaborazione con i fabbricanti di strumenti simili o i ricercatori nei rispettivi campi.
