Estabilidade hidrodinâmica do escoamento bifásico anular vertical ascendente com misturas de líquido e gás denso em tubo grande

• Processo: 22/16561-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de março de 2023
• Data de Término da vigência: 28 de fevereiro de 2026
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
• Pesquisador responsável: Oscar Mauricio Hernandez Rodriguez
• Beneficiário: Edson Orati da Silva
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Vinculado ao auxílio: 13/07375-0 - CeMEAI - Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria, AP.CEPID
• Assunto(s): Escoamento bifásico Experimentação Modelos matemáticos Padrões de escoamento Mecânica dos fluidos
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: escoamento bifásico | Estabilidade hidrodinâmica | Experimentos | modelagem matematica | Padrão anular | padrões de escoamento | Mecânica dos Fluidos

Resumo

Os complexos requisitos atuais de fornecimento de energia suscitam vários desafios significativos para a sociedade. Por um lado, há a necessidade contínua de extrair petróleo e gás de forma eficiente e responsável, enquanto, por outro lado, existem novas exigências relacionadas à busca do "Net Zero", incluindo a Captura e o Armazenamento de Carbono (CCS, na sigla em inglês). No cenário de produção offshore brasileiro do pré-sal, há complexidades únicas, como pressões extremamente altas e alta fração volumétrica de dióxido de carbono (CO2). Atualmente, o CO2 é reinjetado não apenas para manter a pressão do reservatório, mas também para CCS. Cada vez mais, diagnósticos sofisticados são necessários para monitorar e controlar a operação e diminuir a incerteza metrológica da medição in-situ. Esses diagnósticos dependem, entre outras coisas, da previsão dos padrões de escoamento bifásico. Entretanto, os modelos matemáticos de escoamento bifásico são ajustados ou calibrados com bancos de dados incompatíveis com a condição de produção do pré-sal. Propõe-se um levantamento de dados experimentais que permitam identificar padrões de escoamento de misturas de óleo e gás em uma linha vertical de 2 polegadas, com foco na avaliação do efeito da densidade do gás nos padrões de escoamento. A utilização de gás denso, hexafluoreto de enxofre (SF6), permite simular condições hidrodinâmicas do pré-sal, semelhantes ao escoamento de óleo e CO2 no estado termodinâmico supercrítico. Em especial, a estabilidade hidrodinâmica do padrão de escoamento bifásico anular será estudada e as semelhanças do escoamento gás-denso/líquido com escoamento líquido-líquido serão estudadas. Mais especificamente, será explorada uma região do mapa de fluxo, onde, de acordo com análises teóricas, pode ocorrer o padrão de escoamento anular invertido. O trabalho experimental será realizado no recém inaugurado circuito inclinável de escoamento multifásico do LEMI, que foi projetado para estudar o escoamento gás-denso/líquido e se encontra em estado operacional.