Modelagem numérica do escoamento multifásico transiente composicional em poços de petróleo usando modelo de dois fluidos

• Autor(a) principal: Nascimento, Júlio César Santos
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFRN
• Texto Completo: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25240
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICA; Escoamento multifásico; Simulador de poço transiente composicional; Modelo de dois fluidos; Problema de segregação de fases; Solução totalmente implícita

O escoamento multifásico transiente em tubulações é um fenômeno comum nas indústrias química, nuclear e petróleo. A simulação numérica desse fenômeno é uma ferramenta essencial para análise econômica e de segurança ligadas ao dimensionamento e gerenciamento de projetos produção e exploração de petróleo. Este trabalho propõe uma solução numérica totalmente implícita para simulação do escoamento bifásico transiente composicional em poços de petróleo usando o modelo de dois fluidos. O sistema de equações governantes é composto pelas equações de conservação de massa para cada componente, uma equação de energia total para mistura, e uma equação de quantidade de movimento para cada fase. Além das equações de conservação, o sistema inclui as equações de equilíbrio termodinâmico e equações de restrição (frações molares dos componentes por fase e frações volumétricas). A equação de estado cúbica de Peng-Robinson é usada nos cálculos das propriedades físicas, teste de estabilidade e flash bifásico.As equações governantes na forma unidimensional são discretizadas através do método dos volumes finitos em um arranjo de malhas desencontradas. O esquema upwind de primeira ordem é utilizado para interpolar os fluxos de massa, quantidade de movimento e energia nas faces do volume de controle. O método implícito de Euler de primeira ordem é usado para discretização temporal. O sistema de equações algébricas não-linear resultante é resolvido simultaneamente usando o método de Newton-Raphson. Finalmente, os resultados numéricos obtidos com as soluções propostas foram comparadas com soluções de referência e também com resultados numéricos obtidos com um simulador comercial, permitindo uma verificação detalhada das soluções propostas. Além disso, uma nova solução de referência para o problema de segregação de fases sem atrito foi proposta e comparada com as soluções numéricas.