CFD Applied to Process Development in the Oil and Gas Industry- A Review

Ludovic Raynal (1) , Frédéric Augier (1) , Frédéric Bazer-Bachi (1) , Yacine Haroun (1) , Claudio Antonio Pereira da Fonte (1)

1 IFPEN - IFP Energies nouvelles

— Computational Fluid Dynamics (CFD) is increasingly used in the oil and gas industry. The present article aims to show how CFD can be used at all steps of the development of a new process, with a focus on refining technologies. Those different steps consist first of setting up tools that will be used during the development phase, second of obtaining data in complement with experiments required for the process development, and finally, of troubleshooting actions or technology developments that will make the process even more efficient. A large number of applications corresponding to various flow configurations, single-phase or gas-liquid, gas-solid or even gas-liquid-solid, characterised by significantly different scales and requiring adapted simulation approaches, are discussed based on original results and a review of the literature. Perspectives are given in particular on the multi-scale approach and physical phenomena coupling. Résumé — La simulation numérique des écoulements appliquée au développement de procédés dans le monde de l'industrie du pétrole et du gaz – une revue — La simulation numérique des écoulements, ou Computational Fluid Dynamics (CFD), est un outil de plus en plus employé dans les secteurs pétrolier et gazier. Cet article permet d'illustrer comment l'outil numérique est utilisé lors des différents stades de développement d'un nouveau procédé, en particulier dans le monde du raffinage. Ces différentes phases correspondent tout d'abord à la mise au point des équipements qui seront utilisés pour le développement, puis au complément des essais lors de la phase de développement proprement dite et enfin à des actions support pour la résolution de problèmes opératoires ou l'amélioration de technologies qui permettront d'optimiser le procédé. De nombreuses applications correspondant à différents types d'écoulements, monophasique ou gaz-liquide, gaz-solide et gaz-liquide-solide, caractérisées par des échelles de résolution différentes et requérant des approches de simulations adaptées sont discutées sur la base de résultats originaux et d'une revue de travaux déjà publiés. Des perspectives sont aussi données tant sur les aspects approche multi-échelles que sur le couplage de phénomènes.

Mots clés: CFD

Domaines: Chimie

Ludovic Raynal, Frédéric Augier, Frédéric Bazer-Bachi, Yacine Haroun, Claudio Antonio Pereira da Fonte. CFD Applied to Process Development in the Oil and Gas Industry- A Review. Oil & Gas Science and Technology - Revue d'IFP Energies nouvelles, 2016, 71 (3), ⟨10.2516/ogst/2015019⟩. ⟨hal-01395142⟩