El modelado de mediciones de pulso-eco ultrasónico en tuberías de petróleo es crucial para evaluar la integridad de los pozos y las propiedades de los materiales ocultos. Sin embargo, simular estos escenarios en 3D plantea un gran desafío computacional debido a las altas frecuencias y las complejas geometrías involucradas, requiriendo incluso hasta varias horas por simulación.

Para superar este obstáculo, investigadores del grupo de Acústica de SINTEF desarrollaron una metodología eficiente en COMSOL Multiphysics^® utilizando una simplificación axisimétrica en 2D alineada con el eje del transductor (Figura de la portada, que muestra los resultados del modelado 3D en cuatro pasos temporales, haciendo uso de dos ejes de simetría) [1,2]. Mediante el modo de tiempo explícito (time-explicit) y el acoplamiento multifísico Pair Acoustic–Structure Boundary, lograron reducir el tiempo de cómputo a solo 13 minutos por simulación, manteniendo una excelente precisión en comparación con los resultados en 3D.

Esta drástica reducción de tiempo permitió crear una base de datos masiva con más de 1,400 simulaciones paramétricas utilizando LiveLink™ para MATLAB^®. Gracias a la flexibilidad de COMSOL, se analizaron de forma automatizada variables como el espesor de la tubería, distancias y propiedades de los materiales, impulsando el desarrollo de técnicas de inspección no destructiva en la industria energética.

Un excelente ejemplo de cómo COMSOL Multiphysics^® permite acelerar simulaciones complejas de propagación de ondas, realizar estudios paramétricos avanzados y optimizar procesos de inspección industrial en el sector energético.

Puede conocer más detalles en el blog de COMSOL [3].

Referencias

[1] A. Diez, T.F. Johansen, E.M. Viggen, “From 3D to 1D: Effective numerical modelling of pulse-echo measurements in pipes,” Proc. 46th Scandinavian Symposium on Physical Acoustics, pp. 1–23, 2023; ISBN 978-82-8123-023-1.
[2] A. Diez, E.M. Viggen, T.F. Johansen, “Ultrasonic pulse-echo dataset from numerical modelling for oil and gas well integrity investigations,” Sci Data 12, 544, 2025; https://doi.org/10.1038/s41597-025-04851-x
[3] COMSOL blog: https://www.comsol.com/blogs/reduced-order-modeling-of-ultrasonic-pipe-measurements