Inverse method based on vibration and strain structural signals for the determination of two-phase flow patterns in pipes

• Grant number: 09/17424-2
• Support Opportunities: Scholarships in Brazil - Doctorate
• Start date: May 01, 2010
• End date: April 30, 2014
• Field of knowledge: Engineering - Mechanical Engineering - Transport Phenomena
• Principal Investigator: Oscar Mauricio Hernandez Rodriguez
• Grantee: Luis Enrique Ortiz Vidal
• Host Institution: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brazil

Abstract

O monitoramento em tempo real (well logging) da produção de petróleo e gás é um dos aspectos mais importantes no gerenciamento de um campo. Como exemplo, o monitoramento é responsável pelo provimento de informações sobre os padrões de escoamento e taxas de produção de cada um dos poços de um determinado reservatório, o que é critico para a otimização da vida útil dos poços. A aplicação de modelos físicos dependentes do padrão de escoamento é a abordagem comumente observada na prática. Por outro lado, inúmeras técnicas inversas baseadas em métodos heurísticos têm sido propostas para a determinação dos padrões de escoamento e taxas de produção. Uma característica marcante quando se observa escoamentos em tubulações e a vibração induzida por escoamento, comum no setor industrial. As vibrações produzem instabilidades estruturais que devem ser evitadas. A vibração induzida por escoamento (FIV) e a interação fluido-estrutura (FSI) dependem sobremaneira de uma série de parâmetros do escoamento bifásico, incluindo o padrão de escoamento. Não foi encontrado nenhum trabalho na literatura sobre modelagem inversa para predição de padrões de escoamento a partir de sinais de tensão ou deformação estrutural. Isso posto, os objetivos principais deste projeto de pesquisa são: (i) estudo experimental da vibração induzida pelos diversos padrões de escoamento gás-líquido em tubulações vertical e horizontal; (ii) modelagem fenomenológica unidimensional para a previsão dos parâmetros do escoamento bifásico (padrão de escoamento, fração de vazio e deslizamento das fases); (iii) modelagem unidimensional do problema dinâmico de tensões, deformações, vibrações mecânicas e da interação fluido bifásico-estrutura; e (iv) modelagem inversa, baseada em modelos físicos, para predição de padrões de escoamento a partir de sinais de vibração, tensão ou deformação estrutural. A bateria de testes experimentais será conduzida nas instalações multifásicas do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos (NETeF) da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo. O foco será dirigido a escoamentos de misturas ar-água em tubulações de aço de 2 polegadas horizontal e vertical com 10 metros de altura.

Scientific publications

(References retrieved automatically from Web of Science and SciELO through information on FAPESP grants and their corresponding numbers as mentioned in the publications by the authors)

ORTIZ VIDAL, LUIS ENRIQUE; HERNANDEZ RODRIGUEZ, OSCAR MAURICIO; ESTEVAM, VALDIR; LOPES, DIVONSIR. Experimental investigation of gravitational gas separation in an inclined annular channel. EXPERIMENTAL THERMAL AND FLUID SCIENCE, v. 39, p. 17-25, MAY 2012. (09/17424-2)

Academic Publications

(References retrieved automatically from State of São Paulo Research Institutions)

VIDAL, Luis Enrique Ortiz. Inverse method based on structural vibration signals for the determination of two-phase flow patterns, homogeneous void fraction and mixture velocity in pipes. 2014. Doctoral Thesis - Universidade de São Paulo (USP). Escola de Engenharia de São Carlos (EESC/SBD) São Carlos.