Estudo teórico e experimental sobre o escoamento líquido-líquido transiente em tubulações submarinas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Leuchtenberger, Roberto Fernando, 1994-
Data de Publicação: 2019
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640323
Resumo: Orientadores: Antonio Carlos Bannwart, Jorge Luiz Biazussi
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spelling Estudo teórico e experimental sobre o escoamento líquido-líquido transiente em tubulações submarinasTheoretical and experimental study on the transient liquid-liquid flow in submarine pipelinesEscoamento bifásicoDinâmica dos fluidosVisualizaçãoBiphasic flowFluid dynamicsVisualizationOrientadores: Antonio Carlos Bannwart, Jorge Luiz BiazussiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de GeociênciasResumo: Ao longo dos últimos anos, a indústria brasileira de petróleo avançou consideravelmente sobre os mares em busca de novas descobertas. Apesar da grande quantidade de óleo encontrada em campos como o grande polígono do pré-sal, sua exploração e produção é acompanhada de cenários adversos com lâminas d¿água muito profundas, baixas temperaturas e longas tubulações. Além disso, fatores reológicos do petróleo encontrado, como o grau API e a viscosidade, aliados ao cenário descrito acima, podem comprometer sua produção e transporte. Assim, o gerenciamento de campos produzindo petróleo pesado em águas profundas se apresenta como uma tarefa de difícil planejamento e execução, visto que as instalações são submetidas a condições muito adversas e assim, requerem manutenções mais frequentes. Durante essas manutenções, a produção tem de ser interrompida por algumas horas, ou até mesmo semanas, e durante esse tempo de cessa, o petróleo pesado e viscoso sofre uma grande troca de calor devido à sua exposição ás baixas temperaturas no fundo do mar, levando a um aumento exponencial de sua viscosidade e, consequentemente a um bloqueio das linhas de fluxo. Normalmente, opta-se por um procedimento de substituição do petróleo por um fluido menos sensível a temperatura. Como são poucos os trabalhos que abordam esse tipo de escoamento, este trabalho tem o intuito de realizar um estudo teórico e experimental sobre o deslocamento líquido-líquido transiente e assim compreender os fenômenos envolvidos durante o processo. Os experimentos foram realizados através de uma bancada experimental que consiste em um tubo de acrílico horizontal com 10 m de comprimento e 19 mm de diâmetro interno, onde transdutores de pressão e câmeras de alta velocidade foram posicionadas ao longo da linha de testes. O estudo ainda leva em conta diferentes viscosidades do fluido a ser deslocado (17 e 236 cP à 25°C) e diferentes velocidades de água injetada (0.43 m/s até 1.45 m/s). Alguns fenômenos do processo, como o arrasto, encapsulamento, quebra de gotas e diferentes configurações geométricas foram observados durante os testes. Curvas de evolução da fração volumétrica de água in situ foram levantadas através do uso de duas técnicas (imagem e registros de pressão) e assim tempos de limpeza para cada teste foram obtidosAbstract: Over the last few years, the Brazilian oil industry has advanced considerably over the seas in search of new discoveries. Despite the large amount of oil found in fields such as the large pre-salt polygon, its exploration and production are accompanied by adverse scenarios as very deep-water depths, low temperatures and long pipelines. In addition, rheological factors of the oil found, such as API gravity and viscosity, allied to the scenario described above, may compromise its production and transportation. The management of fields producing heavy oil in deep waters is a difficult task to plan and execute, since the facilities are subjected to very adverse conditions and consequently require more frequent maintenance. During these maintenances, the production has to be interrupted for a few hours, or even weeks, and during this time of cessation, the heavy and viscous oil faces a great heat exchange due to its exposure to the low temperatures at the bottom of the sea, taking it to an exponential increase of its viscosity and, thus, to a blockage of the flow lines. Typically, a procedure of replacing the oil with a less temperature sensitive fluid is performed. As there are few studies that address this type of flow, this work intends to perform a theoretical and experimental study on the transient liquid-liquid displacement and thus understand the phenomena involved during the process. The experiments were carried out through an experimental workbench consisting of a horizontal acrylic tube of 10 m long and 19 mm internal diameter, where pressure transducers and high-speed cameras were positioned along the test line. The study also considers different viscosities of the fluid to be displaced (17 and 236 cP at 25 ° C) and different injected water velocities (0.43 m/s to 1.45 m/s). Some phenomena of the process, such as drag, encapsulation, droplet breakup and different geometric configurations were observed during the tests. In-situ water fraction evolution curves were drawn using two techniques (image and pressure registers) and thus cleaning times for each test were obtainedMestradoExplotaçãoMestre em Ciências e Engenharia de PetróleoCNPQ134628/2017-9[s.n.]Bannwart, Antonio Carlos, 1955-Biazussi, Jorge Luiz, 1984-Castro, Marcelo Souza deHernandez Rodriguez, Oscar MauricioUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de GeociênciasPrograma de Pós-Graduação em Ciências e Engenharia de PetróleoUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASLeuchtenberger, Roberto Fernando, 1994-20202019-07-29T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdf1 recurso online (152 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640323LEUCHTENBERGER, Roberto Fernando. Estudo teórico e experimental sobre o escoamento líquido-líquido transiente em tubulações submarinas. 2020. 1 recurso online (152 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1640323. 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