Aula Inaugural

Tópicos avançados em mecânica dos fluidos –
Modelagem de escoamento bifásico em tubulações
Aula introdutória
Prof. Dr. Oscar M. Hernandez Rodriguez (SEM-EESC-USP)
August 28, 2007
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Vermelding onderdeel organisatie
Conteúdo:
1. Introdução
2. Fundamentos
1. Definição de termos
2. Médias
3. Equações básicas
4. Modelo homogêneo, perda de pressão e fração
volumétrica
5. Modelo de deslizamento, perda de pressão e fração
volumétrica
6. Padrões de escoamento e Mapas de Fluxo
7. Transições
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3. Técnicas experimentais em escoamento bifásico
1. Anemometria: fibra ótica, LDA, PDA, etc.
2. Fração volumétrica: técnica capacitiva, raios gama, etc.
3. Propriedades geométricas da interface, técnicas opticas
4. Aplicações
1. Poço inteligente: inversão de modelos multifásicos para
monitoramento de poços horizontais e inclinados
2. Produção de petróleo pesado assistida por água
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REFERÊNCIAS
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1 - Introdução
• Escoamentos multifásicos são importantes em
numerosos processos naturais e industriais
• São compostos de duas ou mais fases arranjadas em
diversas configurações geométricas ou padrões de
fluxo.
deposition
Escoamento bifásico
ar-água no padrão de
fluxo anular
droplet
gas
entrainment
bubble
liquid film
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Eles são comumente encontrados na forma de misturas:
•
gás-sólidos ou líquido-sólidos (leitos fluidizados
borbulhantes ou circulantes, bioreatores e transporte pneumático)
• Aplicações: industria farmacêutica, metalúrgica e
petroquímica
• Ex.:reações de síntese, craqueamento catalítico, processos de
combustão e gaseificação, transporte de material particulado
• gás-líquido (colunas de bolhas, torres de resfriamento,
escoamentos condensado-vapor, óleo-gás e água-gás em tubulações)
• Aplicações: industria petroquímica e de refrigeração
• Ex.: microbiologia, refrigeração e ventilação industrial e
produção e transporte de petróleo e gás natural
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• líquido-líquido (escoamento óleo leve/pesado e água em
tubulações)
• Aplicações: industrias de alimentos e de petróleo
• Ex.: produção e transporte de petróleo
• Líquido-líquido-gás (Escoamento óleo-água-gás em
tubulações)
• Aplicações: industria de petróleo
• Ex.: produção e transporte de petróleo
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Produção de
petróleo e
gás off-shore
Escoamentos
bifásicos óleo-gás,
óleo-água e óleoágua-gás
Aplicações: industria
de petróleo
Ex.: produção e
transporte de
petróleo
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2. Fundamentos
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2.1- Fração volumétrica in situ, ε, e Título, x
Da termodiâmica, temos que título é definido como:
m& G
x=
m& G + m& L
No equilíbrio termodinâmico temos para a entapia:
h = xhG + (1 − x )hL
ou:
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h − hL
h − hL
=
x=
hG − hL
hLG
(calor latente de vaporização)
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A fração volumétrica in-situ, entretanto, está relacionada à
fração de fase:
Fração de fase Local:
Fração de fase
Cordal:
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Fração de fase média na
seção transversal:
Fração de fase
Média volumétrica
(válvula de
fechamento rápido):
11
2- Fundamentos
2.2- Médias e velocidades
Média temporal:
1
f =
T
∫
fdt
T
1
fk =
Tk
∫
f k dt
(local)
k = L, G
Tk
Média espacial na seção transversal:
fk
1
=
A
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∫
A
f k dA
fk
k
1
=
Ak
∫
f k dA
(instantânea)
Ak
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Médias (cont.)
ε G,L
Fração de fase local:
TG
=
T
Fração de fase média instantânea na
seção transversal :
AG
=
A
ε G ,I
Relação comutativa entre médias temporal e espacial:
ε G,L = ε G,I
ou:
1 TG
1
dA =
AA T
T
∫
∫
T
AG
dT
A
ou seja, média espacial do valor médio local no tempo da fração de fase
ou vice versa representam a mesma grandeza: a fração volumétrica
in situ.
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Velocidades
Velocidade “in situ”, real ou local: VG ,
VL
QG
AG
JG
A
=
=
Velocidade superficial, note que: ε G =
QG VG
A
AG
Portanto: J G = ε GVG , J L = (1 − ε G )VL
Velocidade da mistura:
J = JG + J L
VG
ρL x 1 − ε
Razão de velocidades “in situ”: S =
=
VL ρG (1 − x ) ε
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Velocidades (cont.)
Velocidade relativa:
VGL = VG − VL = −VLG
Velocidade de deslizamento: VGJ = VG − J , VLJ = VL − J
Observação: note que a velocidade da mistura é uma velocidade média
da mistura, pois:
J = ε GVG + ε LVL = ε GVG + (1 − ε G )VL
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2- Fundamentos
2.3- Equações básicas
O campo de escoamento, exceto para casos muito
simples, é caótico, e sua descrição deve ser estatística. É
necessário definir propriedades médias da mistura,
médias na seção transversal, médias temporais ou
ambas.
Modelagem:
•Modelos de dois fluidos
•Fluido ou mistura homogêneos
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2- Fundamentos
2.3- Equações básicas
São escritos dois conjuntos de equações, um para cada
fase, e suplementados pelas condições de salto na
interface.
Equação da conservação da massa local instantânea:
r
∂ρ k
+ ∇ ⋅ (ρ kVk ) = Γk
∂t
Γk
k = L, G
: taxa de transferência de massa na fase k
ΓG = −ΓL
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2- Fundamentos
2.3- Equações básicas (cont.)
Equação da conservação da quantidade de movimento local
instantânea:
r
r r
r
∂ (ρ kVk )
+ ∇ ⋅ (ρ kVkVk ) − ρ k g −
{
14243
t
∂
1
424
3
gravidade
taxa de variação
da q.d.m. no V.C.
adição líquida convectiva
de q.d.m através da S.C.
∇ ⋅ Πk
123
=
forças de pressão
e tensão cisalhante
agindo na fase
Mk
{
termo fonte
interfacial
•A pressão é assumida uniforme em cada seção transversal
•Para o acoplamento das equações, devemos obter
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Mk
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2- Fundamentos
2.3- Equações básicas (cont.)
Equação da quantidade de movimento unidimensional
instantânea média numa seção, sem transferência de massa:
r
∂
∂
∂
∂ r
[ ρ k wk Ak ] + [ ρ k wk2 Ak ] − Ak ρ k g z + [ pk Ak ] − [ (nz ⋅ τ k ) ⋅ nz Ak ] =
∂t
∂z
∂z
∂z
r r
r
r r
dς
dς
&
= − n z ⋅ (mkVk − nk ⋅ Π k ) r r +
nz ⋅ (nk ⋅ Π k ) r r
nk ⋅ nkς
nk ⋅ nkς ς ( z , t )
ς ( z,t )
∫
∫
k
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2- Fundamentos, 2.3- Equações básicas (cont.)
Exemplo: equação da quantidade de movimento
unidimensional média numa seção para escoamento
estratificado, sem transferência de massa:
∂
∂
∂
2
[ρ kVk Ak ] + [ρ kVk k k Ak ] + Ak ρ k gsenθ + ( pk Ak ) =
∂z
∂t
∂z
∂Ak
= pki
± τ ki Si − τ kp S k
∂z
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2- Fundamentos, 2.3- Equações básicas (cont.)
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2- Fundamentos
2.3- Equações básicas (cont.)
-Para a aplicação das equações básicas do escoamento
bifásico, equações constitutivas são necessárias para,
por exemplo, τ ki e τ kp
-Taxa de transferência de massa através da interface
-Tensão cisalhante parietal para cada fase
-Tensão cisalhante interfacial
Esses devem ser adicionados externamente.
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2- Fundamentos
2.4- Modelo homogêneo, perda de pressão e fração volumétrica
O modelo cinemático mais simples. Uma mistura homogênea
de duas fases agindo como um fluido monofásico com
algumas pseudo-propriedades ou propriedades aparentes.
VG = VL , S = 1 , ρ m = ερ G + (1 − ε )ρ L
JG
JL
εG =
, εL =
, µm = µ L
J
J
hm = xhG + (1 − x )hL
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2- Fundamentos
2.4- Modelo homogêneo, perda de pressão e fração volumétrica
A perda de pressão da mistura é dada por:
dp S
W dV
−
= τw +
+ ρ m g cos θ
1424
3
dz {
A
A
dz
123
gravidade
fricção
aceleração
dp 
1 1 2

J
−   = ρm f
2D
 dz  F
onde:
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e
f = 0,3164 Re m
−0 , 25
ρ mVD
Re m =
µm
24
2- Fundamentos
2.5- Modelo de deslizamento, perda de pressão e fração volumétrica
Muito útil na modelagem de escoamentos, como o escoamento
em bolhas, onde há velocidade relativa significativa entre as
fases. Agora, a fração volumétrica precisa ser modelada:
A perda de pressão é calculada através dos multiplicadores
bifásicos:
 dp 
 dp 
− 
 dz  F
2
φG =
dp 

− 
 dz  FG
(
onde: φ = 1 + X
2
G
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− 
2
φ
dz
  FL
2
=
= G2
X
e
dp 
φL

− 
 dz  FG
)
2n n
25
2- Fundamentos
2.5- Modelo de deslizamento, perda de pressão e fração volumétrica (cont.)
Correlação de Lockhart-Martinelli (1949)
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26
2- Fundamentos
2.5- Modelo de deslizamento, perda de pressão e fração volumétrica (cont)
Zuber & Findlay definiram:
ε GVGJ
~
VGJ =
εG
εG J
Co =
εG J
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(Velocidade de deslizamento ponderada)
(parâmetro de distribuição)
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2- Fundamentos
2.5- Modelo de deslizamento, perda de pressão e fração volumétrica (cont.)
Nesses termos: V2 =
VG=JG / εG
JG
εG
~
= Co J + VGJ
~
VGJ e Co
ρm
tan γ = Co
constantes para
cada padrão de
escoamento
V~GJ
0
0
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J
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2- Fundamentos
2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo
A maior dificuldade em escoamento bifásico é que a
geometria das interface não é conhecida a priori, i.e., nos não
sabemos como as fases irão se arranjar geometricamente.
Além disso, as fases podem não ter as mesmas velocidades e
temperaturas, as quais são necessárias para a determinação
do padrão de escoamento.
Padrões de escoamento são dependentes da pressão,
inclinação, geometria, vazões das fases, etc. A importância de
conhecer o padrão de escoamento é clara: necessário para a
modelagem e o cálculo da transferência de calor, perda de
pressão, etc., parâmetros imprescindíveis para a
determinação da operação dos equipamentos.
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2- Fundamentos
2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
2.6.1. Escoamento bifásico gás-líquido vertical ascendente
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30
2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
Taitel et al.
(1980)
JL[m/s]
JG [m/s]
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31
Transição do padrão bolhas para o pedrão pistonado
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32
2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
2.6.1. Escoamento bifásico gás-líquido horizontal
Padrões de escoamento:
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33
2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
Mandhane et
al. (1974)
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34
2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
Comparações entre a carta
de fluxo experimental de
Mandhane et al. (1974) e
as transições previstas
teoricamente de acordo
com Taitel e Dukler (1976)
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Estratificado ondulado
Bolhas
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Transição de Plug para pistonado
Anular
36
Escoamento pistonado na linha de teste
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2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
2.6.1. Escoamento bifásico gás-sólidos horizontal
Padrões de
escoamento:
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38
2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
2.6.1. Escoamento bifásico gás-sólidos vertical
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39
Leito Fluidizado Raso Borbulhante
Placa distribuidora
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Visão do borbulhamento do leito
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2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
2.6.1. Escoamento bifásico líquido-líquido horizontal, tubo pequeno
Escoamento de óleo e Água,
Angeli & Hewitt (2000)
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2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
2.6.1. Escoamento bifásico líquido-líquido horizontal, tubo grande
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42
2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
3
3
o
ρo = 831.4 kg/m , ρw = 1070.1 kg/m , µo = 7.17 cP, µw = 0.76 cP, D = 8.28 cm, σ = 0.036 N/m, θ = 0 (horizontal)
Rodriguez &
Oliemans
(2006)
10
o/w
Dw/o & Do/w
Do/w & w
Jw [m/s]
1
____Trallero's Model
ST & MI
0.1
ST
0.01
0.01
w/o
0.1
1
Rijswijk's Data
ST
ST & MI
Do/w & w
Dw/o & Do/w
o/w
w//o
10
Jo [m/s]
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Padrões de escoamento óleo-água observados
em escoamento inclinado:
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2- Fundamentos, 2.6- Padrões de Escoamento e Mapas de Fluxo (cont.)
Petróleo pesado-água,
Bannwart & Rodriguez
(2004)
J2 = Qwater / A [m/s]
2.6.1. Escoamento bifásico líquido-líquido vertical ascendente
.
Bolhas
dispersas
0.1
Padrão
BD
B
I
AOD
AO
BBD
IBD
AODBD
AOBD
AOPBD
APBD
Bolhas
Anular
Intermitente
0.01
0.1
.
1
J1 = Qoil / A [m/s]
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Linhas de teste vertical ascendente e
horizontal (2.84 cm ID glass tube)
Escoamento vertical ascendente:
transição do padrão intermitente
ao core-flow
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Core-flow vertical
ascencente
46
2- Fundamentos
2.7- Transições
Exemplo: transições em escoamento gás-líquido vertical ascendente
JL
Jg
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2- Fundamentos
2.7- Transições (cont.)
Transição do padrão Bolhas para o Pistonado.
Mecanismo: coalescência de bolhas quando Jg aumenta.
Critério: εtransição = 0,25
 gσ (ρ l − ρ g )
J L = 3 J G − 1,15

2
ρl


1
4
Harmathy (1960) (Curva A)
Ainda, para a existência do padrão bolhas:
D > 4,4 cm
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2- Fundamentos, 2.7- Transições (cont.)
Transição do padrão Bolhas para Bolhas finamente dispersas
Mecanismo: quebra das bolhas e dispersão do gás quando JL aumenta.
Critério: diâmetro de bolhas dispersas pela turbulência, dmáx = diâmetro
crítico de bolhas não colescentes, dcrit.
O tamanho das bolhas
Diâmetro máximo que uma bolha
produzidas é pequeno o
pode ter sob intensa turbulência:
suficiente para que as bolhas
0,6
permaneçam esféricas:
σ 
− 0, 4
Hinze (1955)
d máx = k   E
Brodkey
0,4σ
 ρl 
d crit =
(ρl − ρ g )g (1967)
Igualando:
 D 0, 429 (σ ρ l )0,089
J L + J G = 4
0 , 072
υ

l
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 g (ρ l − ρ g )


ρ


l
0 , 446



(Curva B)
49
2- Fundamentos, 2.7- Transições (cont.)
. Transição de qualquer padrão para o padrão Anular
Mecanismo: o gás causa uma força de arrasto suficiente para arrastar uma
gota de diâmetro máximo estável.
Critério: balanço de forças entre arrasto e empuxo e diâmetro da maior gota
que pode ser extraída de uma superfície líquida.
(
)
(
)
1
FD = C D ρ gVg2 πd 2 4 = FE = (ρ l − ρ g )g πd 3 6
2
Kσ
Diâmetro máximo da gota, Hinze (1955)
′
d máx =
2
ρ gVg
Assim:
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3,1[σg (ρ l − ρ g )]
1
VG =
ρg
4
≅ JG
Balanço de
forças
(Curva E)
50
2- Fundamentos, 2.7- Transições (cont.)
Transição do padrão Bolhas finamente dispersas para
Pistonado ou Agitante
Critério: maior empacotamento possível do arranjo de bolhas: εmáx = 0,52.
VG = VL
ou
JG
JL
=
ε
1− ε
com ε = 0,52
J L = 0,923 J G
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(curva C)
51
3.Técnicas experimentais
em escoamento bifásico
August 28, 2007
52
3- Técnicas experimentais em escoamento bifásico
Anemometria: fibra ótica, LDA, PDA, etc.
Medidas locais na seção
transversal do tubo
Velocidade das bolhas: sonda
intrusiva tipo fibra ótica de
quatro pontos
Velocidade do líquido:
anemometria por laser
Doppler (LDA)
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53
Perfis radiais, bolhas pequenas
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54
3- Técnicas experimentais em escoamento bifásico
Anemometria: fibra ótica, LDA, PDA, etc. (cont.)
Anemometria por “phaser” Doppler (PDA)
Medição de escoamento secundário em escoamento anular
Extração do filme. O filme
líquido é sugado.
Janela de visualização é montada para acesso
optico com possibilidade de medições
transversais.
Laser beams
Air purge
Mist flow
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55
Redes Neurais
pesos das
sinapses
pesos das
sinapses
pesos das
sinapses
camada 3
de neurônios
camada 2
de neurônios
camada 1
de neurônios
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56
PROJETO: Elevação de Óleos Pesados Assistida por Água
PETROBRAS – UNICAMP - EESC/USP
Padrões de Escoamento óleo pesado-água:
Bolhas
dispersas
Bolhas
Intermitente
Padrão Anular “Core-flow”
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57
Identificação de Padrões de Escoamento e
Controle da Elevação Artificial Através de
Distribuição Tempo-freqüência e Redes Neurais
Estratificado Liso
dP
Ondulado
Intermitente
Bolhas
x[n]
a [ m, k ]
Anular ou Core-Flow
η[ i ]
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58
Janela de apresentação gráfica da pressão e seus respectivos
coeficientes tempo-freqüência
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59
Testes no NETeF-EESC-USP - Linha multifásica Vertical
(linha em vidro, 2” d.i., 12 m de altura)
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60
Sonda multi-eletrodo de impedância de visualização direta
August 28, 2007
61
sonda de visualização direta – transições de regime
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62
sonda de visualização direta – transições de regime
transição slug-bolhas
2π
θ
0
50
time (s)
57.5
200
time (s)
207.5
780
time (s)
787.5
2π
θ
0
2π
θ
0
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63
3- Técnicas experimentais em escoamento bifásico
Fração volumétrica: técnica capacitiva, raios gama, etc.
Sonda capacitiva não intrusiva para escoamento
trifásico óleo-água-ar
Medição da fração volumétrica “in situ” em escoamento
trifásico ar-água-óleo
Caracteristicas:
Configuração geométrica:
• Baixo custo
Sonda não intrusiva composta
de dois sensores:
• Boa Imunidade ao padrão de
fluxo
•Sensibilidade Satisfatória
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-Sensor de aneis
-Sensor helicoidal
64
Sonda Capacitiva não Intrusiva Duplo-sensor para Medir
Fração Volumétrica em Escoamentos Trifásicos
Sensores de aneis
e helicoidal
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65
Montagem Experimental para Teste da Sonda
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66
Tratamento e Resultados para o Padrão Pistonado
Rings Sensor (A2)
100
Quick-Closing-Valves Technique
Proble
90
Water fraction (%)
80
70
60
50
40
30
20
10
0
3.5
4.0
4.5
5.0
Tension (Volts)
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67
•Densimetria por raios gama: medidas de fração volumétrica “in situ”
•LDA: levantamento de perfis de velocidades bifásicos
Escoamento óleo-água: padrão estratificado (Elseth, 2001)
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68
Padrão dispersão de óleo em água e água
August 28, 2007
69
Propriedades geométricas da interface, técnicas opticas
16
15
Uos = 0,072 m/s
Uws = 0,299 m/s
14
12
11
λ = 5,4 cm
10
9
λ [cm]
Técnica automática de
captura da interface em
escoamento óleo-água
estratificado ondulado
13
8
7
6
5
4
3
2
1
0
1
August 28, 2007
6
11
RUN
16
21
26
70
4. Aplicações
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71
4.1- Poço inteligente: inversão de
modelos multifásicos para
monitoramento de poços
horizontais e inclinados
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72
4- Aplicações
4.1- Poço inteligente: inversão de modelos multifásicos
para monitoramento de poços horizontais e inclinados
Como podemos estimar as taxas de produção de
óleo e água de posse de informações limitadas
provenientes de poços horizontais e inclinados???
Abordagem: método de cálculo dependente do
padrão de fluxo aplicado de modo inverso
Observação: Quanto melhor o modelo direto,
melhores as previsões do modelo inverso!!!
August 28, 2007
73
Experimentos realizados no
centro de pesquisas da “Shell
International Exploration and
Production”, Holanda, 2004
Experimentos óleo-água:
•Tubo de aço de 3’’ d.i. e 15 m de compr.
•7 inclinações da horizontal (-5 a +5o)
•Densimetria por raios gama para fração
volumétrica
•0,04 m/s < J < 5,5 m/s
•dados coletados: padrões de
escoamento, fração volumétrica in situ e
perda de pressão bifásica
(Rodriguez and Oliemans, IJMF, 2006)
August 28, 2007
74
Modelos para padrão de fluxo, fração
volumétrica e gradiente de pressão bifásico
3.1. Escoamento estratificado:
•
teoria da estabilidade linear
•
modelo de dois fluidos
3.2. Escoamento disperso:
August 28, 2007
•
balanços entre intensidade turbulenta,
gravidade, quebra e coalescência de gotas
•
modelo homogêneo
75
Técnica inversa para a previsão das taxas de
produção de petróleo e água
Fração volumétrica da água
Jw
Gradiente de pressão bifásico
Jo
ε
Jw
Jo
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76
Exemplo de cruzamento de soluções multiplas de velocidades
superficiais óleo e água (taxas de produção) para um gradiente de
pressão dado (859 Pa/m) e uma fração volumétrica de água dada
(0,5).
εw = 0.50
PG = 859 Pa/m
JW
Jo
August 28, 2007
77
Resultados: comparações entre as velocidades
reconstruidas e medidas
Água
Óleo
1.7
1.6
1.6
1.5
1.5
avg*100% = 13%
1.4
1.4
1.3
1.2
30%
-30%
0.9
0.8
0.7
[m/s]
1.0
, experimental
1.1
JO
experimental
[m/s]
1.2
JW ,
avg*100% = 13%
1.3
0.6
1.1
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0.0
35%
-35%
0.0
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7
JW ,
August 28, 2007
IMPUT
[m/s]
0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
JO
, IMPUT
[m/s]
78
“well-Logging flow-Pattern Map”
10
0.95
0.75
0.90
0.50
D
JW [m/s]
w
/o
&
Do/w & w
1
Cw = 0.10
____
ST & MI
0.1
ST
0.01
0.01
August 28, 2007
0.25
D
o/
w
o/w
PG [Pa/m] = 0.11
0.1
0.62
JO [m/s]
2.45
1
Trallero's Model
......Constant ∆P curve [Pa/m]
- - -Constant water-cut curve
or
ST
w/o
or
ST & MI
or
Do/w & w
or
Dw/o & Do/w
or
o/w
9.70 Open symbols: Trallero's data
Symbol and Cross:
10IMPUT
79
4.2. Produção de petróleo pesado
assistida por água
August 28, 2007
80
2- Produção de petróleo pesado:
padrão “core-annular flow”
12•
Fluidos Imiscíveis
µ water
µ oil
1 - OIL
<< 1
Produção e transporte
de óleo pesado
•
Redução de perda de
pressão significativa
•
Aplicável tanto onshore
quanto offshore
ÁGUA
22--WATER
g
U22
V
U11
V
CIENTEC2001 - UNICAMP
August 28, 2007
81
UNICAMP -
Projeto 1: Transporte de Óleos Pesados
Poço FAL-09 da PETROBRAS usado nos testes
Tanque e caminhão
para transporte
Linha de teste do core-flow: 7.5 cm DI e 300 m
BCP
August 28, 2007
82
Resultados Experimentais de Campo
Óleo pesado escoando
sozinho
3
Q& 1 [m /h]
V1[m/s]
Gf [psi/m]
2,4
0,14
0,60
Com core-flow
3
Q& 1 [m /h]
J1 [m/s]
Q& 1 /(Q& 1 + Q& 2 )[%]
Gf [psi/m]
13,8
0,8
77,7
0,068
17,2
1,0
81,3
0,077
18,0
1,1
82,0
0,076
7.5 vezes mais óleo transportado com perda de pressão 8
vezes menor
G
Fator de redução de FR =
Gf
perda de pressão
August 28, 2007
f óleo
= 160
core − flow
83
Projeto 2: Elevação de Óleos Pesados
EESC/USP-UNICAMP-PETROBRAS
Separador de fluidos e tanques
de estocagem
August 28, 2007
Cabeça do poço de 4” e 300 m
de profundidade
84
REPORTAGEM DO JORNAL NACIONAL
“Petroleo, o sonho da auto-suficiencia mais perto”
JN-07/09/2001.
August 28, 2007
85
Resultado experimental intrigante: fenômeno bifásico de
redução do atrito
Uos [m/s]
Straight line, (dp/dz)exp/(dp/dz)oil
0,60
1,50
3,00
Dotted line, (dp/dz)water/(dp/dz)oil
0,60
1,50
3,00
1.10
1.10
1.05
1.05
1.00
1.00
(dp/dz)2f 0.95
(dp/dz)oil
0.95
0.90
0.90
0.85
0.85
0.80
0.80
0.75
0.75
0.70
0.70
(dp/dz)water
(dp/dz)oil
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
2.4
Uws [m/s]
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86
August 28, 2007
87