Modelling and simulation of electrically heated pipes

ABSTRACT This thesis initially gives an overview of the Direct Electrical Heating system and its necessity in subsea flowlines to enhance the flow efficiency by preventing the formation of hydrates and wax under various operating conditions during production. A study was done with several research models and real systems to observe and document the primary considerations to design an effective DEH system and the optimal operating parameters by comparing the data obtained from various real applications that are installed over the production in flowlines. The modeling assumptions along with the mathematical formulations were developed and the models are created with the usage of relevant software and control strategies. Temperature data obtained from the simulations to replicate the temperature profile of the real systems. The simulation results that are carried out under different operating conditions of production along with the need for effective control of the system’s temperature were published and the research towards enhancing the system maintenance strategies could be a subsequent research direction for my work.

SOMMARIO Questa tesi fornisce inizialmente una panoramica del sistema di riscaldamento elettrico diretto e della sua necessità nelle linee di flusso sottomarine per migliorare l'efficienza del flusso prevenendo la formazione di idrato e cera in varie condizioni operative durante la produzione. Studio condotto con diversi modelli di ricerca e sistemi reali per osservare e documentare le considerazioni primarie per progettare un sistema DEH efficace e i parametri operativi ottimali confrontando i dati ottenuti da applicazioni reali trasportate sulle linee di flusso di produzione. Le ipotesi di modellazione insieme alle formulazioni matematiche sono state sviluppate e i modelli sono stati creati con l'utilizzo di software e strategie di controllo pertinenti. I dati di temperatura ottenuti dalle simulazioni vengono confrontati con i dati sperimentali di sistemi reali. Sono stati pubblicati i risultati delle simulazioni che vengono effettuate in diverse condizioni operative di produzione insieme alla necessità di un efficace controllo della temperatura del sistema e la ricerca per migliorare le strategie di manutenzione del sistema potrebbe essere una successiva direzione di ricerca per il mio lavoro.