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Estudo experimental de desempenho de separador de fundo para poços de petróleo direcionais

Processo: 07/03889-8
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de setembro de 2007
Vigência (Término): 28 de fevereiro de 2009
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Mecânica - Fenômenos de Transportes
Pesquisador responsável:Oscar Mauricio Hernandez Rodriguez
Beneficiário:Thiago Freitas Albieri
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Mecânica dos fluidos   Fluxo dos fluidos   Escoamento multifásico   Bombeio centrífugo submerso   Petróleo   Separação gás-líquido

Resumo

Entre as técnicas de elevação artificial de petróleo mais comumente empregadas no Brasil está o bombeio centrífugo submerso (BCS). Este apresenta entre suas vantagens a grande quantidade de fluido elevada de grandes profundidades. Entre as principais limitações do BCS está a quantidade de gás livre na entrada da bomba, a qual varia conforme as características do reservatório. A bomba centrífuga submersa não consegue trabalhar com uma quantidade grande de gás sem a deterioração significativa de sua eficiência e diminuição de sua vida útil. Uma solução alternativa para a separação do gás livre produzido é o separador gravitacional de gás de fundo de poço direcional de alta eficiência do tipo shroud invertido, cujas vantagens potenciais incluem o escoamento segregado em canal livre, capilar e com coalescência das bolhas incrementada. Além disso, espera-se que o ângulo de inclinação tenha um papel significativo, já que é parâmetro determinante na transição dos padrões de escoamento e está intimamente relacionado ao escoamento segregado em canal livre que se pretende produzir no anular interno do separador. Uma lacuna detectada, da análise da literatura, é o efeito do ângulo de inclinação e nenhum modelo para a previsão da eficiência de separação nesse tipo específico de equipamento foi proposto até o momento. Posta a motivação, o objetivo desta pesquisa é o estudo experimental do desempenho do separador gravitacional de fundo de poço do tipo shroud invertido para poços direcionais. O separador proposto possui geometria inovadora devido à inclinação imposta. O trabalho experimental proposto tem por meta o levantamento da eficiência de separação em função das vazões de líquidos (água e óleo) e gás (ar comprimido), padrão de escoamento e do ângulo de inclinação. Para tanto, um trabalho de semelhança dimensional será realizado para garantir a semelhança geométrica e dinâmica do modelo e detectar os números adimensionais pertinentes ao problema. Para a coleta de dados será construído um modelo em escala reduzida do separador do tipo shoud invertido em vidro borosilicato (75 mm d.i. e 10 m de comprimento). As facilidades experimentais, incluindo estrutura metálica e instrumentação, serão basicamente as mesmas disponíveis atualmente para o Oleoduto Piloto do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos (NETeF) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC-USP). Técnicas ópticas, medidor de ângulo, medidores de vazão, sistema de aquisição de dados National Instruments e software LabView serão utilizados neste projeto. Os dados obtidos serão tratados, analisados e representados através de curvas de eficiência de separação em função dos fluxos volumétricos de água, óleo e ar, padrão de escoamento, propriedades físicas dos fluidos, geometria do separador e do ângulo de inclinação.