Estudo computacional do deslocamento de fluidos em tubulações na etapa de comissionamento das linhas de produção de petróleo offshore

• Autor(a) principal: Silva, Rafaella Casado
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• 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/1/31181
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA; Fluidodinâmica computacional; Escoamento multifásico; Petróleo; Computational fluid dynamics; Multiphase flow; Petroleum

A importância do petróleo no cenário atual está relacionada a sua aplicação tanto no setor energético como em inúmeros outros produtos, tais como plástico, fibras e borrachas. O petróleo é definido como uma mistura naturalmente formada por hidrocarbonetos e derivados orgânicos sulfurados, nitrogenados, oxigenados, entre outros. Dentro da indústria de petróleo, a paralização da produção em plataformas offshore pode causar problemas relacionados ao fluxo bloqueado da linha de produção devido a presença de petróleo altamente viscoso, o que dificulta a reinicialização da planta. O deslocamento de fluidos por flushing é uma das soluções aplicadas nesta situação e consiste em bombear um fluido para a linha de fluxo com a intenção de limpar o óleo. Dessa forma, o presente estudo de caso teve como objetivo utilizar a dinâmica dos fluidos computacional (CFD) para investigar o escoamento e o tempo de limpeza de uma seção de teste horizontal de acrílico com 8,15 m de comprimento e diâmetro interno de 26 mm. Além disso, também foi possível validar o melhor modelo de turbulência de acordo com as condições analisadas. Para isso, foram utilizadas duas misturas de água e glicerina de baixa viscosidade (3,5 cP e 8,5 cP) para deslocar água da torneira presente na seção de teste com velocidades de injeção da mistura de 0,2 m/s, 0,5 m/s e 1 m/s. Os dados experimentais de fração mássica de glicerina foram coletados a partir de dois sensores posicionados estrategicamente na seção de teste e comparados com os dados retirados das simulações. A comparação entre os dados experimentais e os dados da simulação permitiu a validação do modelo de turbulência SST Gamma – Theta como o mais adequado para as condições simuladas. A partir da análise dos resultados, verificou-se um padrão de escoamento estratificado para a menor velocidade de injeção de ambas as misturas. Já para o tempo de limpeza da tubulação horizontal, a mistura com viscosidade de 8,5 cP e 1 m/s mostrou-se mais efetiva, já que a limpeza da tubulação ocorreu em menor tempo. Sendo assim, o estudo de caso atingiu seus objetivos e os resultados foram satisfatórios, tendo em vista que foi possível a comparação com dados retirados da literatura.