Análise dinâmica de escoamento bifásico em sistemas oleoduto-riser

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Miranda Junior, Adilson Paulo de
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFABC
Texto Completo: http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126327
Resumo: Orientador: Prof. Dr. Karl Peter Burr
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spelling Análise dinâmica de escoamento bifásico em sistemas oleoduto-riserESCOAMENTO BIFÁSICOSISTEMA OLEODUTO RISERANÁLISE DINÂMICAINTERMITÊNCIA SEVERATWO-PHASE FLOWRISER PIPELINE SYSTEMDYNAMIC ANALYSISSEVERE SEVERE SLUGGINGPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA MECÂNICA - UFABCOrientador: Prof. Dr. Karl Peter BurrDissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Santo André, 2023.O sistema de produção de petróleo offshore pode ter um comportamento intermitente ao longo de sua vida útil com a redução da vazão de massa de óleo e gás proveniente dos campos de petróleo. Esse escoamento será estudo como escoamento bifásico no sistema oleoduto-riser e modelado via abordagem de volume de controle. Ambos oleoduto e riser são considerados volumes de controle. No oleoduto o escoamento é considerado sempre como estratificado. As equações de governo do oleoduto são as equações de conservação de massa do líquido e do gás. A pressão do gás é uniforme ao longo do oleoduto, mas varia com o tempo. A pressão no líquido é hidrostática. A fração de vazio no oleoduto é dada por uma relação de equilíbrio local entre as forças de atrito do líquido e do gás com a parede do tubo, e na interface líquido-gás, além da força gravitacional. As equações de governo do riser resultam da conservação de massa do líquido/gás e da conservação da quantidade de movimento linear. Para fechar o modelo utiliza-se uma relação cinemática que especifica a velocidade relativa entre as fases. As equações de governo do escoamento bifásico em sistema oleoduto-riser de acordo com o modelo descrito acima são compostas por um sistema de três equações diferenciais mais um conjunto de equações algébricas. Esse conjunto de equações é um sistema de equações algébrico-diferenciais (DAE). O principal objetivo desse trabalho é estudar a dinâmica da DAE que modela de forma simplificada o escoamento bifásico do sistema oleoduto-riser em função dos parâmetros do sistema e condições de contorno. O modelo apresenta somente um estados estacionário cuja estabilidade é estudada via análise de estabilidade linear. A contribuição deste trabalho, além da análise de estabilidade do estado estacionário do modelo, é o estudo qualitativo do campo de vetores na vizinhança do estado estacionário, que nos permite ter uma ideia qualitativa das regiões do espaço de parâmetros e condições de contorno onde provavelmente há comportamento intermitente sem bloqueio da passagem de gás (região do espaço de parâmetros onde o estado estacionário perde estabilidade via bifurcação de Hopf) e com bloqueio da passagem de gás (região onde o estado estacionário se comporta como ponto de sela) e a participação do segundo conjunto de equações de governo para o oleoduto.The offshore oil production system may have an intermittent behavior throughout its useful life with the reduction of the mass flow of oil and gas from the oil fields. These flow will be studied as two-phase flow in the pipeline-riser system and modeled via a control volume approach. Both pipeline and riser are considered control volumes. In the pipeline, the flow is always considered as stratified. The pipeline’s governing equations are the mass conservation equations for the liquid and the gas phases. Gas pressure is assumed uniform along the pipeline but varies with time. The pressure in the liquid is hydrostatic. The void fraction in the pipeline is given by a local equilibrium relations between the friction forces of the liquid and the gas with the pipe wall, and at the liquid-gas interface, in addition to the gravitational force. The riser governing equations result from the conservation of liquid/gas mass and the conservation of linear momentum. To close the model, a kinematic relation is used, which specifies the relative velocity between the phases. The governing equations for two-phase flow in a pipeline-riser system result in a system of three differential equations plus a set of algebraic equations. This set of equations form a system of algebraic-differential equations (DAE). The main objective of this work is to study the dynamics of the DAE that models, in a simplified way, the two-phase flow in the pipeline-riser system as a function of the system parameters and boundary conditions. The contribution of this work, in addition to the stability analysis of the model’s steady state, is the qualitative study of the vector field in the vicinity of the steady state, which allows us to have a qualitative idea of the regions of the parameter space and boundary conditions where there are likely to be intermittent behavior without blocking the gas passage (region of the parameter space where the steady state loses stability via the Hopf bifurcation) and with blocking the gas passage (region where the steady state behaves as a saddle point) and the participation of the second set of govern equations for the pipeline.Burr, Karl PeterGouvea, Cristiane Mileo BatistelaCorrea, Diego Paolo FerruzzoMiranda Junior, Adilson Paulo de2023info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf107 f. : il.http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126327http://biblioteca.ufabc.edu.br/index.php?codigo_sophia=126327&midiaext=81188Cover: http://biblioteca.ufabc.edu.br/php/capa.php?obra=126327porreponame:Repositório Institucional da UFABCinstname:Universidade Federal do ABC (UFABC)instacron:UFABCinfo:eu-repo/semantics/openAccess2024-02-15T15:42:13Zoai:BDTD:126327Repositório InstitucionalPUBhttp://www.biblioteca.ufabc.edu.br/oai/oai.phpopendoar:2024-02-15T15:42:13Repositório Institucional da UFABC - Universidade Federal do ABC (UFABC)false
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