Modelado y análisis de temperatura y composición del gas para la evaluación del riesgo de formación de hidratos en gasoductos submarinos
DOI:
https://doi.org/10.17268/scien.inge.2026.02.02Keywords:
Offshore operations, Natural gas processing, Hydrate formation, Critical conditions, Simulation_ PythonAbstract
Gas hydrates (HGs), also known as clathrates, represent a critical operational threat in natural gas transportation systems in offshore environments, especially under high-pressure, low-temperature conditions. Therefore, a computational framework is presented to assess the risk of hydrate formation in deep-water gas pipelines under offshore operating conditions in Peru. Three Python models are integrated: (1) a predictive tool based on the Towler and Mokhatab correlation, extended to simulate sensitivity to variations in specific gravity; (2) a thermal gradient model calibrated with local oceanographic data, representing the exponential attenuation of temperature with depth; and (3) a compositional adjustment algorithm that transforms multicomponent gas mixtures from a dry to a wet basis, quantifying the impact of water content on hydrate stability. The models are validated with representative field data from Talara, allowing the identification of thermodynamic instability zones and critical compositional thresholds. The results show that mixtures with higher ethane content shift the formation temperature to higher values and provide technical criteria for risk management in subsea pipelines.
References
Aminnaji, M., Tohidi, B., Burgass, R. W., & Atilhan, M. (2017). Effect of injected chemical density on hy-drate blockage removal in vertical pipes: Use of MEG/MeOH mixture to remove hydrate blockage. Jour-nal of Natural Gas Science and Engineering, 45, 840–847. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2017.06.030
Antonieta, Z. H. M., Jeremías, M. S., & Ricardo, M. S. (2023). Modelado de la formación de los hidratos de gas en mezclas binarias de hidrocarburos ligeros y gas natural. Universidad Autónoma Metropolitana, Unidad Azcapotzalco, México. https://zaloamati.azc.uam.mx/bitstreams/fb12ccbd-8511-4df7-93fe-fc732399e70b/download
Chu, P. C., & Fan, C. (2019). Global ocean synoptic thermocline gradient, isothermal-layer depth, and other upper ocean parameters. Scientific Data, 6(119). https://doi.org/10.1038/s41597-019-0125-3
Cubillos Ramírez, L. M., Sanjuanelo Salas, S. S., Guerrero Martin, C. A., & Céspedes Zuluaga, S. (2022). Evaluación técnico financiera del aprovechamiento de energía hidrocinética en el calentamiento eléctri-co de ductos Pipe-in-Pipe para el control de formación de hidratos en agua ultraprofundas, caso de estu-dio: Presal-Comperj Rota 3 en el sudeste brasilero [Artículo de grado, Fundación Universidad de Améri-ca]. Repositorio Institucional Lumieres. https://hdl.handle.net/20.500.11839/9116
Elechi, V. U., Ikiensikimama, S. S., Ajienka, J. A., Akaranta, O., & Okon, O. E. (2021). Mitigation capacity of an eco-friendly locally sourced surfactant for gas hydrate inhibition in an offshore environment. Journal of Petroleum Exploration and Production Technology, 11(4), 1797–1808. https://doi.org/10.1007/s13202-021-01127-z
Elhenawy, S., Khraisheh, M., Almomani, F., Al-Ghouti, M. A., Hassan, M. K., & Al-Muhtaseb, A. (2022). Towards gas hydrate-free pipelines: A comprehensive review of gas hydrate inhibition techniques. Ener-gies, 15(22), 8551. https://doi.org/10.3390/en15228551
Fonte, S. S. D., Simonelli, G., & Santos, L. C. L. (2018). A review of the main techniques to avoid the for-mation of hydrates. Brazilian Journal of Petroleum and Gas, 12(1), 61–73. https://doi.org/10.5419/bjpg2018-0006
Ibrahim, I. (2023). Hydrate control in subsea natural gas production. Journal of Engineering Research and Reports, 25(12), 150–161. https://doi.org/10.9734/jerr/2023/v25i121048
Jiang, X., Li, Y., & Wang, H. (2025). A review of gas hydrate formation characteristics at interfaces. Fuel, 392, 134863. https://doi.org/10.1016/j.fuel.2025.134863
Knauss, J. A., & Garfield, N. (2016). Introduction to physical oceanography. Waveland Press.
Lemoine, C., & Elaine, M. Estudio de compatibilidad del inhibidor de incrustaciones INTAV™ con otros aditivos, a fin de generar un tratamiento químico multifuncional para el aseguramiento de flujo (Docto-ral dissertation).
Ninalowo, I., & Tohidi, B. (2024). Hydrate prevention strategies and the associated cost in the Gulf of Mexi-co. World Journal of Engineering and Technology, 12(02), 286–309. https://doi.org/10.4236/wjet.2024.122019
Umuteme, O. M., Islam, S. Z., Hossain, M., & Karnik, A. (2023). Modelling hydrate deposition in gas-dominant subsea pipelines in operating and shutdown scenarios. Sustainability, 15(18), 13824. https://doi.org/10.3390/su151813824
Umuteme, O. M., Islam, S. Z., Hossain, M., & Karnik, A. (2024). Prediction of gas-water multiphase flow behaviour and hydrates severity in gas-dominant subsea pipeline. Preprints. https://doi.org/10.20944/preprints202409.1227.v1
Yoo, H., & Lee, J. (2025). Prevention of hydrate plugging in the subsea pipeline of an LNG-FPSO. Interna-tional Journal of Offshore and Polar Engineering, 35(4), 376–384. https://doi.org/10.17736/ijope.2025.jc958
Zheng, Z., Cao, Y., & Chen, D. (2026). Hydrate sealing of overpressured gas: delaying methane leakage. Journal of Oceanology and Limnology. https://doi.org/10.1007/s00343-025-5117-x
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