Estudo experimental e modelagem do escoamento de emulsão inversa em tubulações

Resumo

Na produção de petróleo, uma das grandes preocupações é a grande perda de carga envolvida no deslocamento de fluidos multifásicos ao longo de grandes distancias e os altos custos associados, especialmente em condições de produção offshore. A alta demanda tecnológica no atual cenário petrolífero mundial e, no âmbito nacional, os desafios colocados pelo pré-sal, consideram a preocupação por minimizar as perdas nas linhas. Apesar da sua ocorrência comum e importância, escoamentos líquido-líquido nãotêm sido estudados com a mesma intensidade do que escoamentos gás-líquido. Uma redução de atrito em escoamento disperso de óleo em água em regime turbulento sem adição de qualquer tipo de substancia redutora de atrito tem sido reportada por alguns investigadores e tem sido alvo recente de atenção na área, pelo fato de não haver aindaum entendimento satisfatório, muito menos formalizado, a respeito da física por trás desse fenômeno. Um comportamento não-Newtoniano da dispersão turbulenta é uma das teorias adotadas, a qual implica no escoamento de uma mistura homogênea. Entretanto, essa teoria não explica a razão de velocidades médias das fases não-nulareportada na literatura. Além disso, uma distribuição de gotículas não-uniforme naseção transversal também tem sido reportada. Recentemente, sugeriu-se que efeitos de molhabilidade poderiam ser preponderantes na redução de atrito em linhas hidrofílicas oleofóbicas, quando a água é a fase dominante. Entretanto, essa teoria carece de comprovação experimental. Esta pesquisa pretende estudar e quantificar o papel da molhabilidade no fenômeno de redução de atrito. O foco estará sobre escoamentos de óleo e água em tubulações hidrofílica-oleofóbica e hidrofóbica-oleofílica. Do ponto de vista prático, a compreensão do fenômeno bifásico de redução de atrito e subseqüente modelagem possibilitarão o desenvolvimento de uma metodologia para o projetootimizado de poços direcionais onde se verifique a ocorrência de emulsão inversa. Os experimentos serão conduzidos nas instalações do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos (NETeF) do Departamento de Engenharia Mecânica da Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (USP). (AU)