Estudo da Fluidodinâmica em Elementos de Completação de Poços Petrolíferos Através da Técnica de CFD

Nome: Rodrigo Simões Maciel
Tipo: Dissertação de mestrado acadêmico
Data de publicação: 31/05/2017
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Fabio de Assis Ressel Pereira Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Daniel da Cunha Ribeiro Suplente Interno
Fabio de Assis Ressel Pereira Orientador
Renato do Nascimento Siqueira Examinador Externo
Sandra Mara Santana Rocha Examinador Externo

Resumo: Com o aumento da demanda por hidrocarbonetos houve a necessidade de buscar este recurso em horizontes exploratórios cada vez mais complexos. O desafio de gerenciar a produção de forma inteligente e eficiente é inerente ao desenvolvimento de técnicas, procedimentos e ferramentas aplicáveis na exploração e produção de petróleo. Dentre estes desafios estão os problemas de garantia de escoamento, mais especificamente as incrustações salinas, como a deposição de calcita. Este sólido tende a precipitar devido o desequilíbrio na reação química: Ca+2(aq)+2HCO3-(aq) ⟷ CaCO3(s)+ H2O+CO2(g). Em suma, o decréscimo na pressão e as trocas térmicas inerentes ao escoamento nos elementos de completação facilitam a retirada do CO2 da solução, favorecendo o deslocamento do equilíbrio químico para a precipitação do CaCO3(s). Em certas circunstâncias a calcita poderá depositar e obstruir, parcial ou completamente, o fluxo na produção. Através da técnica de simulação numérica computacional (CFD), planejamento experimental e análise estatística, busca-se analisar a fluidodinâmica do escoamento num dispositivo de teste de incrustação. Serão destacados, principalmente, algumas condições operacionais e geométricas que otimizam o funcionamento de tal ferramenta. Busca-se a mitigação da perda de pressão global na ferramenta e observar as relações destes fatores com o transporte dos cristais de carbonato de cálcio às suas superfícies internas. É primeiramente observado que o efeito da otimização das variáveis, operacionais e geométricas, são bastantes relevantes na diminuição da perda de pressão. Por exemplo, a diferença entre a queda de pressão global na ferramenta é de 24,52 atm, para os casos simulados que resultam em respectiva maior e menor perda de carga. De forma geral, a diminuição do diferencial de pressão está associada principalmente a: menores velocidades média na entrada do volume de controle, maior quantidade de conexões na região do TRIM, presença de chanfro na entrada desta região com inclinação entre 40° e 70°, e em última instancia a fluidos com menores viscosidades.

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