Avaliação experimental do reinício de escoamento de fluidos dependentes do tempo em tubulações

• Autor(a) principal: Pereira, Lucas Garcia
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4186
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Escoamento; Viscoelasticidade; Viscosidade; Engenharia do petróleo; Poços de petróleo - Perfuração; Engenharia mecânica; Runoff; Viscoelasticity; Viscosity; Petroleum engineering; Oil well drilling; Mechanical engineering; Engenharia Mecânica

Durante a produção de petróleo em águas profundas e ultraprofundas, o petróleo com alto teor de parafinas pode se gelificar em função de perdas de calor para o leito do oceano. Para reiniciar o escoamento do fluido gelificado são requeridas pressões superiores às usuais de operação, o que pode levar ao superdimensionamento dos dutos submarinos. Segundo a literatura, as propriedades desse gel são altamente dependentes do histórico térmico e de cisalhamento, e as pressões no reinício de escoamento são influenciadas principalmente pela dissipação viscosa, compressibilidade, tensão limite de escoamento e dependência temporal das propriedades do material gelificado. O objetivo do trabalho é avaliar experimentalmente os efeitos de viscosidade, viscoplasticidade e dependência temporal na intensidade e desenvolvimento das pressões de fluidos dependentes do tempo em tubulações. Com a intenção de simplificar o problema, são estudadas soluções de glicerina, Carbopol® e Laponita®, para que cada efeito seja avaliado separadamente e comparado. Os ensaios experimentais são realizados através de um aparato experimental, composta por longa tubulação helicoidal inserida em uma câmara térmica isolada. O aparato conta ainda com sistemas de refrigeração e aquecimento, além de dispositivos para controle e aquisição de dados. O presente estudo abrange as curvas de escoamento dos materiais, testes de reinício de escoamento por imposição de vazão, reinício de escoamento por imposição de pressão e imposição de patamares de vazão. Para glicerina foi evidenciado que a vazão no final da tubulação inicia após a formação de um gradiente de pressão uniforme logo no início dos experimentos, que aumenta até atingir regime permanente. Para os fluidos viscoplásticos as pressões internas da tubulação responderam com atraso ao aumento da pressão na entrada, de tal forma que um gradiente de pressão uniforme só é observado quando as pressões estão próximas do regime permanente. No material tixotrópico, foi observado que um gradiente de pressão uniforme se estabelece após os picos de pressão, coincidindo com o reinício do escoamento. Os resultados obtidos na unidade experimental foram comparados com resultados de simulações numéricas, apresentando boa concordância.