Met behulp van ultrasone simulaties kan Baker Hughes het gedrag van akoestische golven bestuderen, wat helpt bij het optimaliseren van transducers die worden gebruikt voor het testen van olie- en gaswinning.

ZOETERMEER, NL (12 september 2025) — In de olie- en gasindustrie is het beoordelen van de kwaliteit van gas tijdens de winning een cruciale stap om ervoor te zorgen dat het product aan de kwaliteitsnormen voldoet. Deze beoordeling moet worden gedaan voordat het verdere raffinageproces wordt voortgezet. Om dit te doen vertrouwt Baker Hughes, een energietechnologiebedrijf, op puls-echo- en pitch-catch-tests, waarbij ultrasone transducers worden gebruikt om onzuiverheden te identificeren. Om het ontwerp van zijn transducers te verbeteren, wendde Baker Hughes zich tot COMSOL^®, een wereldleider op het gebied van modellerings- en simulatiesoftware.

“Simulaties hebben ervoor gezorgd dat we in totaal rond de 30% op prototypekosten hebben bespaard,” aldus Haiqi Wen, hoofdwetenschapper bij Baker Hughes. "In het verleden, wanneer we nieuwe transducers moesten aanschaffen, kozen we meestal een verzameling met verschillende transducers met verschillende specificaties. Maar nu we simulatiesoftware zoals COMSOL Multiphysics^® gebruiken, hoeven we alleen maar te controleren of er een paar goede ontwerpen bij zitten. Vervolgens hoeven we alleen die ontwerpen te bestellen en te testen welke daarvan het beste presteert."

Door piëzo-elektrische transducers te modelleren met de COMSOL Multiphysics^® software kon het team vloeistof koppelen aan de transducers, elastische golven aan drukakoestiek, en een extern elektrisch circuit koppelen aan de aansluiting van het piëzo-elektrische element. Hierdoor kon nauwkeurig worden onderzocht hoe meerdere fysische verschijnselen op elkaar inwerken en kon de omzetting van spanningssignalen in elastische golven worden gemodelleerd, evenals de interactie tussen vloeistof en structuur aan de grens van de transducer met aangepaste circuitparameters.

Het team bouwde een vereenvoudigd, axisymmetrisch 2D-transducermodel en een volledig 3D-model en valideerde beide modellen aan de hand van experimentele tests. De simulatie zendt een kort pulssignaal uit dat het cementoppervlak van de put raakt. De golfpropagatie was vrijwel identiek bij beide modellen, en er was een goede overeenstemming tussen de druk in verschillende punten.

Het 3D-transducermodel met een pulssignaal (links) en de grafiekresultaten laten een goede overeenstemming laten zien tussen de druk in verschillende punten van de 2D- en 3D-modellen (rechts).

Om hun werk voort te zetten, gebruikten Wen en zijn team COMSOL Multiphysics^® om puls-echo- en pitch-catch-tests te simuleren en te optimaliseren. Hun puls-echo-simulatie bevat een ultrasone niet-destructieve testtechniek (NDT) waarbij ultrasone pulsgolven worden uitgezonden. Hiermee worden defecten in materialen geïdentificeerd, en de reflecterende golfvormen worden geanalyseerd voor informatie. Door de twee testmethoden in COMSOL Multiphysics te simuleren, kunnen gegevens uit de ultrasone pulsgolven efficiënter worden verzameld en kan de transducer worden gemodelleerd, waardoor middelen worden bespaard en het ontwerp wordt geoptimaliseerd.

Lees het volledige artikel

OVER COMSOL

COMSOL is een wereldwijde leverancier van simulatiesoftware voor productontwerp en onderzoek aan technische ondernemingen, onderzoekslaboratoria, en universiteiten. Het product COMSOL Multiphysics^® is een geïntegreerde softwareomgeving voor het creëren van op fysica gebaseerde modellen en simulatie-apps. Een bijzonder sterk punt is de mogelijkheid om rekening te houden met gekoppelde of multifysische verschijnselen. Add-on producten breiden het simulatieplatform uit voor elektromagnetische, structurele, akoestische, vloeistofstroom-, warmteoverdracht- en chemische toepassingen. Interfacing tools maken de integratie mogelijk van COMSOL Multiphysics^® simulaties met alle belangrijke technische reken- en CAD tools op de CAE markt. Simulatie-experts vertrouwen op COMSOL Compiler™ en COMSOL Server™ om apps te verspreiden naar hun ontwerpteams, productieafdelingen, testlaboratoria, en klanten over de hele wereld. COMSOL, opgericht in 1986, heeft 16 kantoren wereldwijd en breidt haar bereik uit met een netwerk van distributeurs.

COMSOL, COMSOL Multiphysics, COMSOL Compiler, and COMSOL Server are either registered trademarks or trademarks of COMSOL AB.