Engenharia de Petróleo e Gás Natural

CON10-2336 - A IMPORTÂNCIA DOS PETRÓLEOS PESADOS E OS DESAFIOS DE SUA PRODUÇÃO E DE SEU PROCESSAMENTO
Leão, Maria Carolina Tenório¹; Diamantino, Simone Rennó¹; Silva, Rogério José da^1
1UNIFEI
Resumo: Segundo especialistas, as atuais reservas de petróleo dito convencional (com grau API superior a 22,3º) deveram durar cerca de 40 anos, considerando que a demanda por esta fonte de energia se mantenha constante e equivalente à demanda de 2002. No entanto, para que os países mantenham seu crescimento econômico será necessário recorrer aos petróleos ditos pesados (grau API inferior a 22,3º). As reservas de petróleo pesado no mundo já atingiram a casa dos seis trilhões de barris, representando mais que o dobro das atuais reservas de petróleo convencional. Tais números indicam que a viabilização da exploração deste tipo de fonte de energia se faz urgente, e não é de se estranhar que países como Canadá e Estados Unidos estejam entre os maiores produtores deste tipo de petróleo. De fato, juntamente com a Venezuela, estes países são os principais exploradores e os principais detentores de tecnologias capazes de extrair e processar tal produto. O maior desafio está ligado à alta viscosidade associada a este produto. Enquanto os óleos convencionais possuem viscosidade entre 1cP e 10cp, a viscosidade dos óleo pesados pode atingir até 1.000.000 cp. Tal característica dificulta o escoamento, e portanto a extração deste óleo de seus reservatórios. Além disso, petróleos pesados são constituídos basicamente de frações pesadas, ou seja, hidrocarbonetos de cadeia longa, que ao serem separadas e vendidas possuem menor valor agregado, e cuja demanda é inferior a das frações mais leves. Este tipo de óleo apresenta ainda uma grande parcela de impurezas, que dificultam ainda mais o seu processamento. Para superar tais dificuldades, desenvolveu-se uma série de técnicas para a extração e o processamento deste óleo. Entre as principais técnicas empregadas na extração figuram a injeção de vapor, a combustão dentro do reservatório, a injeção de solvente, e a injeção de CO2. Para o bombeio, foram desenvolvidas bombas especiais, e também técnicas para diminuir a resistência de escoamento do óleo em contato com as paredes dos dutos. Já para o processamento, diversas técnicas de upgrading surgiram e foram aprimoradas, como a utilização de solventes, de catalisadores, ou de processos térmicos de conversão. No entanto, tais técnicas só se tornam economicamente viáveis quando o preço do barril de petróleo está em alta, pois a depreciação dos óleos pesados em relação aos leves pode chegar a 20%. No Brasil, os desafios são ainda maiores, pois as principais reservas encontram-se em plataformas continentais a altas profundidades.
Palavras-chave: pesado; viscosidade; extração; processamento; tecnologia.
Arquivo PDF

CON10-0162 - ADSORÇÃO DE CHUMBO EM CATALISADOR DE CRAQUEAMENTO CATALÍTICO TERMODINAMICAMENTE ESTÁVEL
Valt, Renata Bachmann Guimarães¹; Gabriel, Eliz Marina¹; Kaminari, Nice Mika Sakamoto¹; Ponte, Maria José Jerônimo de Santana¹; Ponte, Haroldo de Araújo^1
1Universidade Federal do Paraná
Resumo: Este estudo tem por objetivo determinar a capacidade de adsorção do catalisador de craqueamento catalítico desativado gerado durante o processo de refino de petróleo e contaminado com coque e metais pesados. O catalisador desativado foi tratado através do processo de remediação eletrocinética para remoção dos metais pesados aderidos em sua superfície e em seguida submetido a testes de adsorção em banho finito para remoção de chumbo presente em solução aquosa, sendo avaliados a concentração da solução, o pH e o tempo de contato com o adsorvente. A quantidade máxima de chumbo removida pelo catalisador remediado foi de 14,36 mg.g-1 com um valor de coeficiente de correlação (R2) de 0,9940, indicando que o modelo fornecido pelo planejamento fatorial para o processo estudado mostrou-se significativo e ajusta bem os valores experimentais.
Palavras-chave: catalisador desativado; adsorção; chumbo; remediação eletrocinética.
Arquivo PDF

CON10-0702 - AN ESTIMATIVE OF THE BOILING ZONE IN LIQUID FUEL COMBUSTION INSIDE POROUS MEDIA USING A FLAMELET ANALYSIS
Kokubun, Max A. E.¹; Fachini, Fernando F.^1
1Lab. de Combustao e Propulsao - LCP / Inst. Nac. Pesq. Espaciais - INPE
Resumo: Combustion inside porous media has several advantages on non confined combustion, ranging from extended flammability limits to low pollutant emissions. Most of the analyses on in-situ combustion treat the gaseous premixed combustion. In this analysis, we study the case of diffusion flames confined in porous media. To be used in reacting, porous media flow simulation with the fuel in the liquid phase, a flamelet model is developed. The flow configuration is imposed by an oxidizer stream impinging on the fuel liquid surface. The flame is established above the interface liquid-gas, where the mass fluxes are in stoichiometric proportion. The fuel vaporization is controlled by the heat transferred from the flame to the liquid. The region where vaporization process takes place is thin and is close to the liquid-gas interface. In the present work we consider the interphase heat exchange to be high, and estimate the thickness of the boiling zone. The result is a flamelet model which is a powerful tool to understand and simulate in-situ combustion in many physical conditions, such as the propagation of diffusion ame fronts inside oil well.
Palavras-chave: diffusion flame; flamelet in porous media; in-situ combustion.
Arquivo PDF

CON10-0483 - ANÁLISE DAS CAUSAS DOS ACIDENTES DE TRABALHO OCORRIDOS NUMA EMPRESA DE CONSTRUÇÃO E MONTAGEM NA INDÚSTRIA DE PETRÓLEO E GÁS NO CAMPO PETROLÍFERO DO CANTO DO AMARO/RN NOS ANOS DE 2008 E 2009.
Diniz, Marcus Alexandre¹; Bezerra, Marcos Antônio de Araújo²; Diniz, Magnus Roberto²; Marques, Sheyla Karolina Justino^3
1Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do RN (IFRN)/Universidade Potiguar (unP); ²Universidade Potiguar (UnP); ³Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do RN (IFRN)
Resumo: A garantia de condições de trabalho seguras e saudáveis para os colaboradores diretos e indiretos é uma das questões mais importantes da indústria petrolífera. O principal objetivo desse trabalho é analisar as causas dos acidentes de trabalho ocorridos numa indústria de construção e montagem de dutos para o transporte de petróleo.Nesta pesquisa foi utilizada uma metodologia de documentação direta através de pesquisa documental e exploratória. Os resultados mostraram que os acidentes de trabalho são ocasionados em sua maioria por atos inseguros, tendo como vítimas principais pessoas do sexo masculino,com idade superior aos 36 anos e nível de escolaridade fundamental. Com isso comprova-se a necessidade de implantação de programas de orientação, cursos de capacitação e qualificação para os funcionários, a fim de reduzir e/ou eliminar a ocorrência de atos inseguros.
Palavras-chave: Segurança; Acidentes; Indústria de petróleo.
Arquivo PDF

CON10-0563 - ANALISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA DA IMPLANTAÇÃO DE UMA PLANTA DE GNL BASEADA EM ANÁLISE DE RISCO DE DESABASTECIMENTO DE GÁS NATURAL
Felix, E. P.¹; Souza, G.F.M¹; Moreira, J. R. S.^1
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
Resumo: Este artigo visa analisar a viabilidade econômica da implantação de uma planta de liquefação de gás natural como medida de mitigação da indisponibilidade da UTE por falta de gás natural. A análise de riscos em gasodutos baseia-se em determinar a freqüência de ocorrência de falhas e as conseqüências que estas podem ocasionar. Primeiramente são definidos os modos de falha que os gasodutos podem apresentar. Destes destacam-se aqueles que possam causar o desabastecimento do consumidor final por um dado período de tempo. Adicionalmente, determina-se a distribuição temporal da probabilidade de ocorrência de um evento que venha a causar desabastecimento e a distribuição temporal de probabilidade do tempo de reparo da falha de modo a determinar o tempo de desabastecimento e assim quantificar as conseqüências das falhas para o consumidor final em função do tempo. Existem diversas formas de determinação da distribuição de probabilidade de falha de sistemas mecânicos. Destacam-se os dados históricos de falhas do próprio sistema em estudo, os dados históricos de sistemas semelhantes, ensaios de confiabilidade e modelos matemáticos de predição de vida e freqüência de falhas baseados em parâmetros geométricos, composição químicas, solicitações mecânicas, entre outros. As conseqüências de uma falha no gasoduto podem ser diversas. Neste estudo são avaliadas estritamente as conseqüências sobre a produção da usina termométrica. Essas conseqüências são medidas ele valores monetário e dependem do cenário de operação da usina. Modelos para determinação dessas conseqüências também são apresentados nesse artigo. Visando avaliar a viabilidade do investimento é utilizada a metodologia de tempo de retorno do investimento. No qual são considerados os custos evi Adicionalmente é introduzida a possibilidade de venda de Gás Natural Liquefeito. Este gás pode ser vendido nas situações em que os tanques de armazenamento de GNL está com sua capacidade máxima e a usina está disponível para operação. Visando avaliar a viabilidade do investimento é utilizada a metodologia de tempo de retorno do investimento. No qual são considerados os custos evitados e os lucros obtidos com a venda de GNL em comparação com o custo de implantação da planta de liquefação e dos sistemas auxiliares. Para demonstração da metodologia utiliza-se como caso exemplo uma usina termoelétrica a ciclo combinado com uma potencia de cerca de 200 MW e que utiliza como única fonte de combustível o gás natural.
Palavras-chave: Análise de Risco; Gás Natural; Gasodutos; Usinas Termoelétrica; GNL.
Arquivo PDF

CON10-1794 - ANÁLISE GRANULOMÉTRICA E MICROESTRUTURAL DO COMPÓSITO CERÂMICO AL2O3-TIO2-CEO2 DESENVOLVIDO PARA UTILIZAÇÃO COMO REVESTIMENTOS E PROTEÇÃO DE TANQUES DE ARMAZENAMENTO E TRANSPORTE DE PETRÓLEO CRU
Rêgo, Sheila Alves Bezerra da Costa¹; Santos, Timoteo Weiss Gomes dos¹; Ferreira, Ricardo Arthur Sanguinett¹; Yadava, Yogendra Prassad^1
1UFPE
Resumo: As pesquisas e a busca por novas tecnologias que favoreçam o desenvolvimento de materiais resistentes ao uso direto com o petróleo são fundamentais. O petróleo cru é uma substância altamente corrosiva, por isso, provoca rápida degradação das superfícies metálicas com as quais tem contato direto, como no caso de tanques de armazenamento e transporte desse material. Assim, os materiais cerâmicos são uma alternativa para tais aplicações, considerando que se apresentam estáveis ao ataque químico e a ambientes severos. Todavia, tais materiais são intrinsecamente suscetíveis a fraturas e quebras, ou seja, tendem a falharem subitamente pela pouca deformação plástica. Isto é de particular relevância quando o material é usado em aplicações estruturais. Para reduzir essa fragilidade, aumentar resistência mecânica e tenacidade normalmente as cerâmicas são reforçadas pela incorporação de um ou mais aditivos cerâmicos. Propriedades mecânicas de compósitos cerâmicos baseados em Al2O3-TiO2 melhoram consideravelmente com incorporação de reforços aditivos. Estudos iniciais mostram que o incremento de pequenas percentagem de óxidos de terras raras como Y2O3 e CeO2 em compósitos cerâmicos do tipo (Al2O3-TiO2) com variações de 5% a 20% de TiO2 e 1% de Céria (CeO2) podem aumentar a tenacidade destas cerâmicas. Em nosso trabalho buscamos desenvolver um compósito cerâmico de alta resistência mecânica formado por alumina-titânia e dopado com óxido de cério, produzido através de processamento termo-mecânico e sinterização (1200º a 1400ºC). Caracterizações estruturais, microestruturais como DRX e MEV e ensaios mecânicos como dureza Vickers, análise granulométrica (redução do pó ~ 96µm para 5 µm) foram realizados para avaliar a viabilidade e o uso desse material como revestimento cerâmico para tanques de armazenamento e transporte de petróleo cru. Os resultados obtidos apontam que proporções de 20% de titânia tornam o material adequado ao uso como revestimento e serão discutidos detalhadamente neste trabalho e apresentados no CONEM 2010
Palavras-chave: alumina-titania; tenacidade; petróleo cru; tanques de armazenamento.
Arquivo PDF

CON10-0017 - AS VANTAGENS DA UTILIZAÇÃO DO GÁS NATURAL EM EMPILHADEIRAS
Freitas, Fabrício Teixeira de¹; Sousa, Eduardo Ferreira de²; Lima, Laerte de Araújo^3
1Exterran Serviços de Óleo e Gás; ²Estácio/Fib; ³University of Vigo ETSEI - Campus Universitario
Resumo: Nos últimos anos, o uso do gás natural ganhou popularidade e passou a ser utilizado pelas empresas que possuem empilhadeiras e frotas de veículos (ônibus, táxis, vans, etc). No Brasil cerca de 30 empresas já estão se beneficiando do uso do GN em aproximadamente 500 empilhadeiras. Na Bahia, já é possível identificar um mercado potencial de empilhadeiras, através de consultas realizadas por clientes à Companhia distribuidora estadual com interesse em implantar um "pitstop" de abastecimento, seguindo a tendência nacional. Neste artigo, serão discutidos os benefícios do uso do gás natural (GN) como uma alternativa aos combustíveis tradicionalmente utilizados para empilhadeiras - gasolina e gás liquefeito de petróleo (GLP).
Palavras-chave: Gás Natural; Empilhadeiras; Vantagens do Gás Natural.
Arquivo PDF

CON10-0859 - AVALIAÇÃO DAS POSSÍVEIS CAUSAS DE DETONAÇÃO PREMATURA EM OPERAÇÕES DE CANHONEIO
Ferreira, Arnaldo¹; Santiago, David Gomes²; Abrunhosa, José Diniz Mesquita¹; Soares, Antonio Claudio³; Chaves, Carlos Augusto Riscado^4
1Instituto Militar de Engenharia, Praça General Tibúrcio, 80 - Urca, Rio de Janeiro - RJ; ²Centro Tecnológico do Exército, Av. das Américas 28705 - Guaratiba, Rio de Janeiro - RJ; ³PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A. - CENPES, Av Horácio Macedo 950 - Cidade Universitária - Ilha d; ⁴MCA Service Prestadora de |Serviços Ltda
Resumo: Um trabalho de investigação foi realizado com a finalidade de levantar possíveis causas de detonação prematura quando utilizando o sistema de canhoneio na perfuração de poços de óleo. Foram estudados alguns casos quando o canhão encontrava-se carregado com explosivo e em condições de utilização. Procedeu-se a realização de contatos iniciais com fornecedores de equipamentos e serviços, visando a realização de visitas técnicas, com intuito de avaliar as hipóteses formuladas, principalmente quanto aos fatores operacionais e ao material. Em virtude do longo tempo transcorrido da data dos acidentes, alguns indícios, detalhes de procedimento e equipamentos, foram perdidos ou modificados, devido às providências já tomadas para prevenir futuros acidentes. Assim, restringida pelas dificuldades encontradas, a equipe adotou uma metodologia para as visitas, propondo aos fornecedores de equipamentos e serviços que realizassem uma descrição dos trabalhos necessários para a realização de um serviço de canhoneio. Prováveis pontos, passíveis de causar acidentes, foram levantados e medidas foram recomendadas para evitar futuros acidentes.
Palavras-chave: Canhoneio; Detonação Prematura; Segurança de Operações.
Arquivo PDF

CON10-0841 - CARACTERIZAÇÃO DE MICROCONSTITUINTES DE UM AÇO PARA TUBULAÇÕES POR ATAQUE SELETIVO - METALOGRAFIA COLORIDA
Almeida, Daisy Martins¹; Maciel, Theóphilo de Moura¹; Santos, Marco Antônio dos¹; Silva, Selson Augusto Soares da^1
1Universidade Federal de Campina Grande
Resumo: O estudo da estrutura interna dos metais e suas ligas é uma valiosa ferramenta, tanto para o trabalho de pesquisa como para o industrial, fazendo com que a implantação de um sistema de controle metalográfico racional e organizado, traga grandes benefícios de ordem técnica e comercial devido à sua versatilidade, rapidez e economia de execução. Como o uso e a necessidade do processo de soldagem são constantes, faz-se necessária uma análise dos microconstituintes (tanto do metal de base, como da ZTA e do metal de solda) para verificar se não há grande disparidade de estrutura bem como das propriedades mecânicas, tendo em vista que a soldagem traz consigo aspectos de vital importância, devido a uma pequena falha poder vir a se transformar em inconvenientes de grande vulto. No caso do aço microligado, caracterizado como aço de alta resistência e baixa liga baseado na relação microestrutura e propriedades mecânicas, que depende diretamente da quantidade das fases, a análise por microscopia óptica sugere a realização de procedimentos metalográficos coloridos, pois na maioria das vezes este aço possui multiplas fases. Para o aço em estudo (API 5L X80), o ataque químico diferenciado evidencia quatro constituintes: bainita, ferrita, martensita e MA (martensita + austenita retida). O estudo ora em andamento visa otimizar as técnicas de ataque e após a identificação, realizar a quantificação dos microconstituintes visando a relação com as devidas propriedades mecânicas.
Palavras-chave: Aços para tubulações; Metalografia colorida; Aços API; Aços bainíticos.
Arquivo PDF

CON10-0541 - CONTROLE ADAPTATIVO POR MODELO DE REFERÊNCIA DE UMA PLANTA REDUZIDA DE UM SISTEMA DE BOMBEIO MECÂNICO
Torres, Luiz Henrique Santos¹; Schnitman, Leizer^1
1Universidade Federal da Bahia
Resumo: Estudos têm mostrado que a operação satisfatória de poços de petróleo com Sistemas de Bombeio Mecânico (SBM) é o resultado do uso de técnicas e métodos aptos a controlar o desempenho produtivo do poço. A Escola Politécnica da Universidade Federal da Bahia, através do Laboratório de Elevação Artificial (LEA), dispõe atualmente de uma planta reduzida de um SBM com um poço artificial de 32m de altura completamente instrumentado, acessível e visível. Um recurso do LEA é, entre outros, um suporte laboratorial para validar modelos existentes e embasar experimentalmente novos estudos. Dentre alguns dos estudos já realizados neste SBM, está a utilização de um modelo dinâmico para o controle de nível do fluido no anular do poço. A presença de incertezas no modelo que estão relacionadas com as características do fluido presente no poço, ou associadas a montagem elétrica ou mecânica do SBM, podem prejudicar o bom desempenho de um controlador convencional (e.g.: PID). Estas incertezas também não contribuem para a obtenção de bons resultados, podendo comprometer a produtividade do poço. O objetivo deste trabalho é apresentar um controlador adaptativo por modelo de referência para tratar as incertezas no modelo dinâmico para o controle de nível de fluido no anular do poço. Os resultados obtidos em ambiente simulado mostram que o controlador adaptativo é capaz de se ajustar satisfatoriamente às eventuais mudanças, como por exemplo, na composição do fluido bombeado (partes de água, óleo e gás).
Palavras-chave: Bombeio mecânico; Controle adaptativo; Elevação artificial; Elevação de petróleo; Modelo de referência.
Arquivo PDF

CON10-0512 - CONTROLE CENTRALIZADO DE MALHAS DE DUTOS PARA TRANSPORTE DE FLUIDOS IMISCÍVEIS
Shiraishi, Maurício¹; Kurokawa, Fabio Yukio^2
1Petrobrás; ²Instituto Tecnológico de Aeronáutica
Resumo: Polidutos ou dutovias são tubulações simples de mesmo diâmetro utilizados para transportar múltiplos fluidos em percursos de longa distância e grandes tempos de operação. Presente em todo o processo de refino do petróleo desde a exploração até a comercialização. Após o refino do petróleo, os produtos derivados (gasolina, nafta, diesel, etc.) são transportados através das dutovias para os terminais de distribuição e embarque. A integridade e qualidade dos produtos transportados das refinarias até os terminais são ameaçadas pela formação de misturas na região de contato entre dois produtos distintos, uma vez que, o transporte é realizado em regime de bateladas seqüenciais. O volume dessas interfaces depende das características químicas dos produtos e das condições das variáveis de controle (pressão e vazão). Os métodos mais utilizados para marcar bateladas são baseados em diferenças de densidade, viscosidade ou de cor. Atualmente, o monitoramento das variáveis críticas é obtido nos terminais e comunicadas via telefone. Observa-se uma perda de produto contaminado de interface muito alta devido ao processo de corte entre os fluidos. Neste trabalho foi realizada uma automatização do processo, no qual foi construído um aparato experimental que simula uma dutovia, em que são transportados dois fluidos imiscíveis, em regime de bateladas. Os resultados mostram a precisão da região de corte (interface entre os fluidos) em tempo real, reduzindo a perda de produto contaminado de interface.
Palavras-chave: polidutos; refino de petróleo; fluidos imiscíveis; automatização; refinaria.
Arquivo PDF

CON10-1231 - CONVECÇÃO NATURAL EM CAVIDADE POROSA HETEROGÊNEA: EFEITO DA RAZÃO DE ASPECTO
De Lai, Fernando César¹; Junqueira, Silvio L. M.¹; Franco, Admilson T.¹; Lage, José L.^2
1Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR; ²Southern Methodist University - SMU
Resumo: Os fenômenos de transporte envolvendo a convecção natural em meios porosos têm despertado interesse em diversas áreas da ciência e da engenharia. As fraturas, observadas em processos de engenharia, geotécnica e hidrogeologia, podem atuar como condutores hidráulicos ao prover um caminho preferencial para a passagem do escoamento ou atuar como um obstáculo para o desenvolvimento do escoamento através de reservatórios. Particularmente para a indústria petrolífera o estudo da transferência de calor e percolação em rocha fraturada para processos de perfuração de reservatórios é de grande importância, devido a constante interação dos fluidos com a formação porosa. Estas interações somadas as adversas condições dos poços podem originar a invasão desses fluidos através das fraturas, comprometendo a produtividade do poço. Por isso, o desenvolvimento de modelos acurados para representar e descrever, com maior precisão, as diversas características que estes meios apresentam, torna-se imperativo. Isto envolve a caracterização de propriedades termo-hidráulicas, que são fortemente influenciadas pelas interfaces dos diversos constituintes presentes nestes domínios. O modelo heterogêneo, também denominado modelo contínuo ou microscópico, é basicamente constituído de duas fases contínuas, uma sólida e outra fluida, sendo que o balanço das equações governantes (massa, quantidade de movimento e energia) para cada constituinte é aplicado separadamente. A solução destas equações é feita numericamente através do método dos volumes finitos, utilizando o esquema Híbrido e o algoritmo SIMPLEST. O domínio poroso heterogêneo a ser investigado, implica em uma simplificação geométrica de um meio poroso real, sendo constituído de blocos sólidos (impermeáveis), quadrados, desconectados, condutores de calor e uniformemente distribuídos no interior de uma cavidade preenchida com fluido incompressível. O foco do estudo se concentra em modelar e simular numericamente o processo da convecção natural em cavidades retangulares porosas, aquecidas lateralmente, para diferentes razões de aspecto (A). Resultados mostram os efeitos da variação do número de blocos (N), da porosidade do meio (f), da razão de condutividade térmica sólido-fluido (K) e do número de Rayleigh (Ra), para cavidades achatadas (A>1), quadradas (A=1) e altas(A<1), investigadas quantitativamente em relação ao número de Nusselt médio e qualitativamente por linhas de corrente e isotermas. Expressões analíticas são obtidas para prever o fenômeno de interferência entre os obstáculos sólidos e a região de camada limite, característico do modelo heterogêneo, decorrente do aumento do número de blocos e da redução da porosidade (efeito da geometria) ou do aumento da altura da cavidade e redução do número de Rayleigh (efeito da região de empuxo). A caracterização destas propriedades termo-hidráulicas serve como referência para a obtenção de meios porosos sintéticos.
Palavras-chave: Convecção Natural; Meios Porosos; Modelo Heterogêneo; Transferência de calor; Razão de aspecto.
Arquivo PDF

CON10-0973 - DESENVOLVIMENTO DE UMA INTERFACE GRÁFICA NO AMBIENTE MATLAB PARA AVALIAÇÃO DO RISCO EM OLEODUTOS ON-SHORE
SILVA, Luiz Henrique Santos¹; MISHINA, Koje Daniel Vasconcelos²; FARIAS, Cláudia Teresa Teles¹; RIBEIRO, Igor Souza¹; RODRIGUES, Marcelo Cavalcanti^2
1IFBA; ²UFPB
Resumo: O presente trabalho se propôs a desenvolver uma interface gráfica no ambiente MatLab capaz de avaliar o risco em oleodutos terrestres. Este modelo baseia-se na metodologia da IBR (Inspeção Baseada em Risco) e na teoria da Lógica Fuzzy. O modelo proposto avalia cada variável que está associada na deterioração do duto, permitindo determinar o nível de risco no trecho em estudo e em função da criticidade do mesmo, definir o tipo de monitoramento e a periodicidade máxima de inspeção. A modulação do sistema foi feito através da Teoria da Lógica Fuzzy, já que o risco no transporte dutoviário pode ser descrito através de um conceito nebuloso, o que torna a Lógica Fuzzy uma ferramenta ideal, pois manipula a incerteza e representa aspectos qualitativos por meio de palavras ou sentenças em uma linguagem natural.
Palavras-chave: Avaliação de risco; Oleodutos; Lógica Fuzzy; MatLab.
Arquivo PDF

CON10-1040 - DETERMINAÇÃO DE FREQÜÊNCIAS NATURAIS EM UM ESCOAMENTO PADRÃO GOLFADA DE LÍQUIDO NA VERTICAL
Juan, Guillermo Navarro¹; Ricardo, Augusto Mazza^1
1UNICAMP
Resumo: O escoamento gás-líquido intermitente em golfadas de liquido é composto por uma sucessão de bolhas de gás alongadas e pistões de líquido, que interagem cinematicamente e dinamicamente à medida que viajam ao longo da tubulação. Essas interações produzem o caráter intermitente do escoamento fazendo com que o escoamento não seja periódico nem no tempo nem no espaço. Desta forma, modelar o escoamento padrão golfadas de liquido é um desafio aos pesquisadores. O presente trabalho tem como objetivo determinar as freqüências características/naturais da oscilação da velocidade do pistão e da pressão da bolha em escoamento padrão golfada de liquido em um duto vertical. O fenômeno oscilatório é estudado numericamente utilizando-se um modelo de seguimento dinâmico de pistões, no qual se obtém um sinal característico da evolução da velocidade de liquido e da pressão da bolha no longo do tempo. Esses sinais são analisados utilizando-se a transformada de Hilbert-Huang para determinar as freqüências características. Também é proposta uma solução analítica aproximada para determinar as freqüências naturais de oscilação, sendo comparada com os resultados numéricos, determinando os limites da validade para a solução analítica aproximada. A solução analítica é obtida por meio de análise dimensional das principais grandezas envolvidas e a similaridade com sistemas massa-mola.
Palavras-chave: escoamento bifásico; padrão golfada; Hilbert-Huang.
Arquivo PDF

CON10-0269 - DUTOS DE MATERIAIS CIMENTÍCIOS PARA RISERS EM ÁGUAS PROFUNDAS
Franciss, Ricardo¹; Gaiofatto, Robson Luiz²; Grecchi, Ricardo^2
1Petrobras; ²UCP - Universidade Católica de Petrópolis
Resumo: Este artigo apresenta a descrição do estado de desenvolvimento de um projeto de pesquisa, onde se estuda a viabilidade técnica da utilização de um novo tipo de material para sua aplicação em risers. Estes elementos de grande importância na produção de petróleo, hoje são feitos em aço e estão no limite de sua capacidade resistente, considerando-se as atuais profundidades de exploração de petróleo. Para ser possível atingir maiores profundidades de exploração, novos materiais serão necessários e é dentro deste panorama que se encontra o presente projeto de pesquisa, onde as principais características utilizadas na escolha deste material foram a baixa densidade - 2400 kg/m3 - contra 7850 kg/m3 e a sua alta resistência à corrosão. Uma das finalidades do projeto proposto é verificar os limites de resistência do RPCM (Reactive Powdered Composite Materials), através de ensaios de modelos, trabalhando-se de modo conjunto com fibras de carbono em seu interior, à semelhança do que ocorre com o concreto armado. Os valores altos de compressão, característicos dos cimentos, irão resistir ao colapso hidrostático. Os esforços de tração serão resistidos na zona de contato com o tecido de fibras de carbono, entretanto, a compatibilidade de esforços torna-se indispensável na transferência de tensões, ou seja, na aderência entre a matriz do RPC e o tecido de fibras de carbono. Uma das etapas do estudo, portanto, é a verificação da aderência destas fibras ao cimento. Serão verificados a formação de fissuras e o modo de ruptura do material composto. Pretende-se distinguir estado limite de utilização e estado limite último do RPCM em um estágio inicial de avaliação. Análises utilizando o programa de elementos finitos Anflex, desenvolvido pela Petrobras, fornecem os níveis de esforços nas juntas do riser, de modo a indicar que valores deverão ser ensaiados os corpos de prova do RPCM. Com isso, pretende-se viabilizar um novo material, resistente e não poluente, para a produção e exportação de hidrocarbonetos.
Palavras-chave: Risers; Material alternativo; Concreto pró-reativo.
Arquivo PDF

CON10-2193 - ESTIMATIVA DA VISCOSIDADE DE HIDROCARBONETOS PRESENTES NO PETRÓLEO UTILIZANDO MÉTODOS DE CONTRIBUIÇÃO DE GRUPO
Lima Neto, Epaminondas Gonzaga¹; Silva, Gabrielly Pereira da¹; Almeida, Sheyla dos Santos¹; Oliveira, Rosivânia da Paixão Silva¹; Marques, José Jailton¹; Silva, Gabriel Francisco da^1
1Universidade Federal de Sergipe
Resumo: As características e propriedades de cada petróleo dependem de inúmeros fatores, principalmente da região de extração. O grau API mede a densidade relativa de líquidos, quando aplicado à caracterização de petróleo, classifica-o em leve, médio, pesado e extrapesado. Essa classificação está intimamente ligada à composição do óleo. Conhecer as características e propriedades do petróleo é de fundamental importância durante o projeto de dutos e equipamentos utilizados no refino daquele composto. Os métodos de estimativa por contribuição de grupo podem ser úteis na predição de propriedades de inúmeras classes de compostos, além de possuírem fácil implementação e, geralmente, exigirem pouco esforço computacional. O objetivo desse trabalho é a estimativa d as viscosidades de alguns tipos de petróleo oriundos do Estado de Sergipe em diferentes temperaturas. Para tal, foram utilizados dois métodos de estimativa por contribuição de grupo. Primeiramente foram estimadas as viscosidades dos componentes puros presentes no óleo. Em seguida, a viscosidade da mistura foi determinada de acordo com as diretrizes do método UNIFAC-VISCO. A precisão dos métodos em relação aos valores experimentais foi comparada. As predições apresentam comportamento semelhante aos valores experimentais e, portanto, comprovam sua aplicabilidade em problemas de engenharia e projeto de tubulações.
Palavras-chave: Estimativa; Viscosidade; Petróleo.
Arquivo PDF

CON10-0020 - ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE JUNTA SOLDADA POR TIG PARA APLICAÇÃO DA TÉCNICA DE DUPLA CALHA EM TUBOS DE AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA
Costa, Hector Reynaldo Meneses Costa¹; Coelho, Paloma Pereira da Silva¹; Aguiar, Ricardo Alexandre Amar de¹; Lemos, Maicon Maia^1
1CEFET/RJ
Resumo: Este trabalho tem como objetivo estudar o comportamento da zona termicamente afetada em uma junta de topo feita através do processo de soldagem TIG em um tubo de aço de alta resistência API 5L X-60 usando a tecnica da dupla calha (luva). Após a execução da solda em um passe único de raiz, foram realizados exames macrográficos e por microscopia ótica. Em seguida, foram feitas simulações numéricas utilizando um modelo de elementos finitos. Foram comparados resultados experimentais e numéricos, para analisar a distribuição de temperaturas na região da solda e a largura (profundidade) da zona termicamente afetada (ZTA). O objetivo de estudar a ZTA através do seu ciclo térmico é que nesta região existe a possibilidade de formação de zonas frágeis devido às altas temperaturas do processo. Os resultados obtidos na comparação entre o modelo numérico e experimental da largura (profundidade) da zona termicamente afetada apresentaram um erro de aproximadamente 7%, o que confirma a aceitabilidade do estudo.
Palavras-chave: Dupla calha; TIG; Elementos finitos.
Arquivo PDF

CON10-0408 - ESTUDO DO COMPORTAMENTO ELETROQUÍMICO DO AÇO CARBONO, EM MEIO DE BICARBONATO DE SÓDIO E GÁS CARBÔNICO, EM SISTEMA CONTROLADO POR FLUXO.
Domingues, Hellen Cristiane Nunes¹; Ponte, Haroldo de Araújo^1
1Universidade Federal do Paraná (UFPR)
Resumo: A busca por novas fontes de óleo e gás para a geração de energia nos trouxe a um novo cenário que envolve campos do pré-sal. O petróleo do pré-sal detém uma concentração 3-4 vezes maior de CO2 do que os campos fora do pré-sal. O CO2, em contato com a água produzida, forma o ácido carboxílico, composto extremamente corrosivo. Aproximadamente 60% das falhas em campos petrolíferos estão relacionados à corrosão por CO2 devido principalmente a predição inadequada e a baixa resistência do aço carbono e aços de baixa liga a esse tipo de ataque. Embora tenha se passado mais de quatro décadas de pesquisa, o entendimento da corrosão por CO2 continua incompleto, principalmente no que se refere a técnicas de monitoramento de corrosão em sistemas submetidos a fluxo. Os modelos quantitativos existentes predizem de maneira irreal a taxa de corrosão do aço carbono e aços de baixa liga frente à corrosão por CO2, o que resulta em uma super especificação de materiais e de impactos no custo da produção de óleo e gás. Entretanto, a técnica de Ruído Eletroquímico tem se mostrado promissora para o monitoramento de processos corrosivos com maior sensibilidade e em meios mais agressivos. Porém, esta técnica ainda apresenta alguns desafios com relação à interpretação de resultados e quanto ao ajuste das condições experimentais. O trabalho proposto visa ao estudo de uma técnica de monitoramento de corrosão ocasionada pela presença de CO2 em sistemas submetidos a fluxos. O comportamento eletroquímico do sistema aço carbono/CO2 será avaliado através das técnicas eletroquímicas convencionais de resistência a polarização linear e extrapolação da reta de Tafel, em uma célula de fluxo. Posteriormente, será utilizada a técnica de ruído eletroquímico para avaliar sua sensibilidade na detecção da taxa de corrosão em célula de fluxo. Resultados já obtidos utilizando as técnicas de RPL e extrapolação de Tafel mostraram uma coerência entre o aumento de fluxo e o aumento da taxa de corrosão do sistema.
Palavras-chave: corrosão por CO2; célula de Fluxo; ruido eletroquímico; monitoramento de corrosão.
Arquivo PDF

CON10-1041 - ESTUDO NUMÉRICO DE ESCOAMENTO VERTICAL EM GOLFADAS DE AR E ÁGUA
Juan, Guillermo Navarro^1
1UNICAMP
Resumo: Neste trabalho realizou-se a comparação dos resultados obtidos do modelo numérico de célula unitária de escoamentos bifásicos de gás e líquido em regime de golfadas, baseado no modelo de Fernandes, com os dados experimentais; estas medidas experimentais foram realizadas em uma tubulação vertical com 26 mm de diâmetro interno, operando com escoamento ascendente de ar e água no padrão intermitente. As características do escoamento foram medidas por meio de dois pares de sensores posicionados a 77D e 257D a jusante do misturador de ar e água. O modelo de célula unitária de fato representa o fenômeno físico do escoamento em regime de golfadas, mas a precisão deste modelo se mostra fortemente dependente das relações auxiliares de fechamento.
Palavras-chave: escoamento bifásico; golfadas de líquido e gás; modelo de Fernandes.
Arquivo PDF

CON10-0296 - EVALUACIÓN DE TIEMPOS DE FUNCIONAMIENTO POR MODELOS DE TURBINAS DE LAS UNIDADES DE REFINACIÓN DE CRUDOS DE LA GRB ECOPETROL S.A.
RODAS SANCHEZ, SAMUEL RICARDO^1
1UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA, SEDE BOGOTA
Resumo: Tener conocimiento de los tiempos de funcionamiento de los diferentes modelos de turbinas que se tienen en operación en una refinería se convierte en un valor agregado en el momento de pensar en compras para reposición, repotenciación, ampliación o construcción de una nueva planta, ya que puede ser el dato de mayor peso en la toma de decisiones para escoger entre un modelo y otro. Hacer una relación entre los tiempos de funcionamiento, costos de mantenimiento, niveles de vibración y niveles de temperatura, entre los diferentes modelos de turbina podría dar una apreciación real de la cantidad de tiempo, recursos humanos y económicos, que consumen cada modelo, lo que permitiría comparar y conocer los que más gastos le generan a la empresa. Comprar un modelo de turbina que por experiencia propia, de los mismos modelos instalados en la empresa, se deduce que tendrá un alto costo durante su ciclo de vida, no tienen ningún sentido. Por ello es muy importante clasificar los modelos de turbinas desde los tienen un mayor a un menor costo de ciclo de vida. En la refinería de ECOPETROL S.A. ubicada en Barrancabermeja, GRB , las unidades de refinación de crudos son las que tienen mayor número de turbinas y modelos de las mismas, por lo que estas unidades se convierten en un gran laboratorio para la ejecución de este proyecto.
Palavras-chave: turbinas; perfil operacional; refinacion.
Arquivo PDF

CON10-1342 - EVOLUÇÃO DAS PROPRIEDADES DO ESCOAMENTO MULTIFÁSICO DE PETRÓLEO EM CAMPOS MARGINAIS
Pereira, U. L. T.¹; Nascimento, J. C.¹; Góis, L. M. N.¹; Duarte, L. J. N.^1
1UFBA
Resumo: Os campos de petróleo com produção declinante são denominados por alguns estudiosos de "campos maduros de petróleo"; outros, por sua vez, os denominam "campos marginais". Sua principal característica é apresentar baixa produção de óleo e alta produção de gás e/ou água. Por estes motivos, o fluxo multifásico é freqüentemente encontrado nas fases de produção e transporte de óleo e gás natural e devido ao seu elevado grau de complexidade para entendê-lo, vários estudos foram realizados no intuito de desenvolver correlações empíricas e modelos mecanicistas, que quando aplicadas a este tipo de escoamento é capaz prever o perfil de pressão e os regimes de fluxo ao longo das linhas de escoamento. O estudo detalhado sobre a evolução dos regimes de escoamento multifásico, incluindo ocorrência, padrões de fluxo, perda de pressão, etc também será de fundamental importância para questões relacionadas com o retorno econômico dos campos de petróleo como, por exemplo, na medição das vazões volumétricas, determinação da queda de pressão, dimensionamento dos equipamentos de produção e gerenciamento da produção. O objetivo principal deste trabalho foi realizar uma análise detalhada das propriedades do escoamento multifásico de petróleo de campos maduros através do programa DPDL. Neste contexto, buscou-se identificar novas e melhores condições de produção, as quais, por sua vez, contribuirão com certa urgência para agilizar o processo de controle, diagnóstico e tomada de decisão no sentido de maximizar a produção do 1-FMO-001-BA, localizado na Bacia do Recôncavo Baiano, município de Entre Rios, o qual apresenta as seguintes características: vazão de óleo de 7,63m3/dia e razão gás óleo-RGO de 932,63m3std/m3std, pressão da cabeça do poço 100 psi e densidade de 42,7 ºAPI. Os resultados foram obtidos para um intervalo de 50 a 500Msfc/dia de gás e de 40 a 2500 bpd de óleo. Nos intervalos estudados foi possível observar uma queda de pressão, um aumento de viscosidade do óleo e uma redução significativa do liquid hold-up ao longo do escoamento. Por outro lado, constatou-se que a densidade do óleo não sofreu alteração significativa para os intervalos estudados. Quando se analisa o arranjo geométrico das fases, variando as vazões de óleo e gás, foi possível observar o aparecimento dos seguintes padrões de fluxo: estratificado liso (STRS), Estratificado Ondulado (STRW) e o Anular (ANUL).
Palavras-chave: Escoamento multifásico; Campos maduros; Petróleo e gás natural.
Arquivo PDF

CON10-0523 - FORMAÇÃO DE HIDRATO DE GÁS EM ESCOAMENTO MONOFÁSICO
Oliveira, Mabelle Biancardi¹; Castro, José Adilson de¹; Silva, Alexandre José da^1
1Universidade Federal Fluminense - UFF
Resumo: O estudo sobre a formação dos hidratos de gás tem atraído um grande interesse cientifico, principalmente por parte da indústria petrolífera. Os hidratos de gás são compostos cristalinos com a aparência do gelo, que se formam no interior das tubulações, causando obstruções. Logo, o presente estudo visa a formulação fluidodinâmica do escoamento através das equações de transporte de momentum, acoplado ao modelo de formação de hidrato baseado no método campo de fase. As equações diferenciais parciais do modelo de escoamento são discretizadas em uma malha não ortogonal através do método de volumes finitos e conjuntamente com condições iniciais e de contorno são numericamente resolvidas. Essas equações são resolvidas em um complexo código computacional, implementado em linguagem Fortran 90/95. O modelo do campo de fase é acoplado ao escoamento através de termos fontes da equação de energia e propriedades da fase, possibilitando analisar conjuntamente ao escoamento a formação dos hidratos de gás. Neste modelo assume-se uma nucleação previa do hidrato. Os resultados mostram o campo de temperatura desenvolvido na frente de formação do hidrato, notando-se que o escoamento transporta por convecção o calor gerado pelo processo de transformação de fase ocorrido na formação dos hidratos. Também pode-se notar o desenvolvimento dos hidratos, observando-se que o crescimento passa a ser preponderante na direção do escoamento, indicando que a aderência do mesmo depende da velocidade do escoamento. Com o final da simulação, foi possível obter a fração de hidrato formado ao longo do tempo e prever os casos de entupimento da tubulação.
Palavras-chave: Hidrato; Escoamento; Equações de Transporte; Campo de Fase.
Arquivo PDF

CON10-0018 - GÁS NATURAL: ENERGIA, MEIO-AMBIENTE, DESENVOLVIMENTO E EXTERNALIDADES.
Sousa, Eduardo Ferreira de^1
1Estácio/Fib
Resumo: gás natural é uma das principais fontes de energia não-renovável na matriz energética brasileira, sendo perceptível o aumento da demanda por este energético. Isto pode ser verificado com a expansão de investimentos no Brasil e no Estado da Bahia para os diversos setores. Os benefícios ambientais do gás natural evidenciam as vantagens de uso deste insumo em relação aos outros combustíveis fósseis. Este trabalho aborda a disponibilidade de gás natural no Brasil e de que forma ocorre a sua participação na matriz energética nacional. Trata da questão da vulnerabilidade do mercado pelo conflito entre a crescente demanda por parte dos diversos setores e a necessidade de despacho de térmicas. Aponta cenários e perspectivas futuras, e fatores limitadores para o seu crescimento.
Palavras-chave: Gás Natural, Energia; Meio Ambiente; Perspectivas.
Arquivo PDF

CON10-2342 - MODELING GAS TRANSMISSION LINES TAKING INTO ACCOUNT RANDOM FAILS
Risi, Francisco Gilberto Erthal¹; Rachid, Felipe Bastos Freitas¹; Araujo, José Henrique Carneiro de^1
1UFF
Resumo: Gas transmission lines are known to be an efficient way of transporting gas through long distances, from production wells to consumer centers. As the consumer market begins to grow rapidly new production wells come into operation. As a result, an expressive increase in the gas network is experienced. To accommodate this new scenario, complex operational management of the whole system is required in order to ensure gas delivery to all markets. As a first step to address this problem, it is presented in this paper a simple mathematical modeling which aims to forecast the capability of an existing gas network in attending the gas demand of whole market. The model is based on the mass balance equation and takes into account, in a suitable fashion, pressure and flow rate as well as physical restrictions of the gas lines. To give the model a more realistic behavior, random fail has been taken into account in components such as compressors and wells. Thus, by specifying the mean time between fails and the mean time to repair the impact of the fails are properly accounted for in the simulation. Given the production capacity, the infrastructure of the network and the gas demand of the each consumer market, the model predicts the behavior of the whole distribution system, verifying automatically all the associated constraints. Important features such as packing and unpacking phenomena in the gas network are considered, enabling the model as a promising tool in the task associated with operational management.
Palavras-chave: Gas networks; random fails; operational management.
Arquivo PDF

CON10-0101 - MODIFICAÇÃO DO LLDPE ATRAVÉS DE SILANOS VISANDO APLICAÇÃO EM CAMADAS PLÁSTICAS DE LINHAS FLEXÍVEIS
Pessanha, Alexandre Borges¹; Rocha, Marisa Cristina Guimarães^2
1Instituto Politécnico- UERJ; ²Instituto Politécnico - UERJ
Resumo: As linhas flexíveis, estruturas compostas por um determinado número de camadas plásticas e de aço, possibilitam o escoamento de fluidos em operações de exploração e produção de hidrocarbonetos, entre plataformas marítimas de petróleo e o leito marinho e,ou a costa. Atualmente, estas linhas flexíveis têm sido utilizadas em lâminas d`água cada vez maiores.Nestas condições de pressões mais elevadas e temperaturas reduzidas, a aplicação de polietilenos fica restrita. Estudo foi desenvolvido visando modificar quimicamente o polietileno linear de baixa densidade (LLDPE) através de processos de extrusão reativa envolvendo a grafitização de silanos vinílicos na presença de peróxidos orgânicos e posterior reticulação do material na presença de água. Nas condições experimentais utilizadas observou-se valores significativos do teor de gel, aumento da estabilidade térmica e redução do grau de cristalinidade do polímero. As análises de infravermelho (FTIR) demonstraram a formação de ligações cruzadas no polímero. Não foi possível determinar as propriedades mecânicas com precisão, em virtude da heterogeneidade dos corpos de prova.
Palavras-chave: linhas flexíveis; polietileno linear de baixa densidade; reticulação; silanos vinílicos; propriedades.
Arquivo PDF

CON10-0007 - ÔNIBUS À GÁS NATURAL NA BAHIA - UM ESTUDO DE CASO
Sousa, Eduardo Ferreira de^1
1Estácio/Fib
Resumo: Este artigo visa de uma forma objetiva e sucinta mostrar que a substituição do diesel pelo gás natural como combustível para transportes coletivos, na Bahia, resultaria numa diminuição significativa da emissão de poluentes na atmosfera, e conseqüente redução do impacto ambiental gerado pela queima do diesel. A utilização de gás natural veicular em transportes coletivos é uma alternativa de grande apelo ambiental, contudo será preciso apoio na esfera governamental para que seja iniciado o processo de conversão dos ônibus.
Palavras-chave: Ônibus; Gás Natural; Meio-ambiente.
Arquivo PDF

CON10-0618 - OTIMIZAÇÃO DE ESTRATÉGIA DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEO UTILIZANDO ALGORITMO EVOLUCIONÁRIO E MODELOS SUBSTITUTOS
Souza, Samuel Arimatéia¹; Oliveira, Leonardo Correia¹; Afonso, Silvana Maria Bastos^1
1UFPE
Resumo: A otimização das vazões de produção e injeção dos poços é uma área de grande interesse na Engenharia de Reservatórios. Durante este processo, é comum a utilização de simuladores de reservatório para modelagem de seu comportamento e assim auxiliar na definição das estratégias a serem utilizadas. Neste trabalho, a otimização será conduzida pelo algoritmo do enxame de partículas (Particle Swarm Optimization - PSO). Este algoritmo é baseado no comportamento de revoada dos pássaros e não faz uso do cálculo de gradientes. Porém, um grande número de avaliações de função é necessário, e para o tipo de problema abordado, cada avaliação necessita de uma simulação completa do reservatório, o que pode demandar um alto custo computacional para obtenção do projeto ótimo. Como resposta a este inconveniente, será utilizada a técnica de Krigagem para construção de modelos substitutos objetivando uma resposta computacional rápida, porém com precisão aferida. Na combinação das estratégias propostas, as avaliações de função, antes realizadas com o simulador, serão realizadas com a utilização do modelo substituto. Neste trabalho, será analisado um caso de gerenciamento das vazões em diferentes ciclos de controle no problema de injeção de água em reservatórios de Petróleo.
Palavras-chave: Otimização; Modelos Substitutos; Engenharia de Reservatórios.
Arquivo PDF

CON10-1288 - PROJETO DE UMA TURBINA PARA RECUPERAÇÃO DE ENERGIA EM UM PIG DE INSPEÇÃO
Ramírez, Ricardo Emiro¹; Dutra, Max Suell^1
1COPPE Universidade Federal do Rio de Janeiro
Resumo: O projeto da turbina é parte do desenvolvimento de um PIG que tem as capacidades de control do deslocamento, inspeção detalhada em locais específicos dos dutos e ações de manutenção simples. A analise do consumo de energia requerido pelo PIG no projeto conceitual deu como resultado que a energia que vai consumir é maior que o consumo dos PIGs de inspeção atuais. Foram analizadas como soluções o uso de um maior número de baterias e alimentação de energia por umbilical. Um maior número de baterias implica um aumento da massa e do tamanho do PIG o que dificulta o controle do deslocamento. No caso do umbilical a massa do mesmo cabo pode ser maior do que a massa do PIG e o atrito com as paredes do duto anula o deslocamento do PIG. Se utiliza um sistema de recarga das baterias utilizando a energia disponível no fluido transportado. O sistema está composto por: uma turbina, um alternador trifásico e um circuito retificador controlado. Este trabajo apresenta os resultados do projeto da turbina. Os cálculos preliminares são feitos utilizando a teoria das hidro-máquinas e depois são confirmados usando simulações em computador utilizando a Dinâmica Computacional de Fluidos (CFD). As especificações do projeto são: que o tamanho da turbina seja compatível com as dimensões do corpo do PIG e do duto, o projeto tem como base um duto de 12 polegadas (0,3048 m) de diâmetro, o fluido utilizado é gasolina com densidade rho = 747kg/m 3 e viscosidade dinâmica mu = 0,00065736 Pa∙s a 288,8 K, velocidade média do fluido até 10 m/s. São calculadas a eficiência e a potência disponível no eixo da turbina como função dos ângulos de entrada e saída da turbina, o número de pás e a velocidade média do fluido.
Palavras-chave: projeto de máquinas; hidrodinâmica; PIG; inspeção de dutos; turbinas.
Arquivo PDF

CON10-0819 - PROPAGAÇÃO DE INCERTEZAS EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO USANDO A EXPANSÃO DE KARHUNEM-LOÈVE NO AMBIENTE DAKOTA
Lira Júnior, José Dásio¹; Willmersdorf, Ramiro Brito¹; Horowitz, Bernardo^1
1Universidade Federal de Pernambuco
Resumo: A inclusão da incerteza no desenvolvimento de simulações computacionais relacionadas a reservatório de petróleo vem tornando-se essencial na busca de se alcançar estimativas ótimas de produção e lucro. O conhecimento das propriedades petrofísicas dos reservatórios é sempre incerto, e esta incerteza deve ser considerada no desenvolvimento de simulações computacionais. O escoamento de fluidos em reservatórios de petróleo é determinado a partir dos valores e da distribuição espacial das propriedades petrofisicas, e, devido à incerteza relacionada a estas propriedades, os resultados de simulações de reservatórios também devem ser considerados incertos. É evidente que a incerteza em variáveis de entrada do modelo computacional afeta diretamente as estimativas de produção e o gerenciamento dos campos de petróleo. Técnicas clássicas para propagação de incertezas, como a aplicação do método de Monte Carlo, raramente são viáveis para problemas realistas de simulação de reservatórios. Neste trabalho, as propriedades petrofísicas do reservatório são consideradas como campos estocásticos de segunda ordem. Estes campos são representados em termos de uma expansão espectral global, a expansão de Karhunem-Loève, que é uma expansão em termos dos autovalores e autovetores da matriz de covariância espacial do campo, e de variáveis aleatórias normais padrão. Em muitos casos, esta expansão pode ser truncada em poucos termos, de forma que as propriedades estocásticas do campo podem ser representadas por um pequeno número de variáveis aleatórias. O cálculo dos autopares da matriz de covariância espacial pode ser também um problema intratável para reservatórios de grande porte,e neste projeto foi empregada a técnica da matriz núcleo realiza este cálculo indiretamente, de maneira muito mais eficiente. Estes algoritmos foram implementados localmente em Matlab/Octave, e as simulações de reservatório foram realizados com o programa comercial IMEX. Como alternativa ao método de Monte Carlo, foram testados métodos baseados em Caos Polinomial e Colocação Estocástica, disponíveis no sistema computacional DAKOTA (Design Analysis Kit for Optimization and Terascale Applications). O Dakota é um sistema de código aberto para otimização, quantificação de incertezas, confiabilidade e estimativa de parâmetros, entre outras capacidades para análise de problemas de grande porte de engenharia. A interface entre o DAKOTA e o IMEX foi feita com programas de pré e pós processamento escritos em Matlab/Octave. Foram realizados estudos para determinar ordens de expansão e ordens de integração numérica adequada para a expansão em Caos Polinomial, estudos sobre a ordem de interpolação adequada para a Colocação Estocástica e estudos comparitivos de qualidade e custo computacional entre estas duas técnicas, para problemas modelo e para um problema de grande porte. Finalmente, estas técnica foram comparadas ao método de Monte Carlo.
Palavras-chave: Reservatório de Petróleo; Propagação de Incertezas; Caos Polinomial; Colocação Estocástica.
Arquivo PDF

CON10-1683 - PROPAGAÇÃO DE INCERTEZAS EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO USANDO O MÉTODO DE COLOCAÇÃO PROBABILÍSTICA EM MÚLTIPLAS VARIÁVEIS
Mendes, Júlio Hoffimann¹; Willmersdorf, Ramiro Brito^1
1UFPE
Resumo: As atividades de desenvolvimento e gerenciamento de reservatórios de hidrocarbonetos são hoje fortemente baseadas em simulações computacionais intensivas de modelos de diversas físicas: modelos de fluxo em meio poroso do reservatório, modelo geomecânico do reservatório e modelos econômicos. Todos esses modelos são caracterizados por equações diferenciais parciais que tradicionalmente têm sido resolvidas com a hipótese de que seus coeficientes e variáveis primárias possuem caráter determinístico. Percebe-se que a análise determinística não é mais suficiente para fornecer todas as informações características destes problemas, e é necessário considerar que algumas das grandezas que descrevem o problema não são conhecidas precisamente. Uma das técnicas clássicas para este tratamento é o Método de Monte Carlo. Neste trabalho apresentamos uma implementação de uma alternativa a esse método, que é adequada a problemas onde o número de variáveis incertas não é muito grande, o Método de Colocação Probabilística (MCP). A ferramenta matemática por trás do método é a integração por quadratura gaussiana, que está fortemente ligada a polinômios ortogonais. Para distribuições usuais como: normal, exponencial, uniforme, etc. Os polinômios no qual o método recai são bem conhecidos: Legendre, Laguerre e Hermite. Serão apresentadas aplicações do MCP em simulação de reservatórios de petróleo em múltiplas variáveis.
Palavras-chave: Quadratura Gaussiana; Polinômios Ortogonais; Propagação de Incertezas; Colocação Probabilística.
Arquivo PDF

CON10-0561 - REDUÇÃO DE ATRITO NO ESCOAMENTO BIFÁSICO ÁGUA-ÓLEO PESADO EM TUBOS HORIZONTAIS
Andrade, Tony Herbert Freire¹; Damacena, Yuri Teles¹; Krivelaro, Kelen Cristina de Oliveira¹; Neto, Severino Rodrigues de Farias¹; Lima, Antônio Gilson Barbosa^1
1Universidade Federal de Campina Grande
Resumo: No mundo, algumas áreas reuniram características excepcionais da natureza que permitiram o aparecimento do petróleo. De toda reserva existente no mundo, aproximadamente 70%, é representado por óleo pesado e ultraviscoso. Todavia, o interesse na produção desses óleos tem aumentado nos últimos anos devido à grande quantidade de reservas acessíveis. Além de sua viscosidade, a maior parte deste óleo encontra-se sob uma lâmina de água com mais de 1000 m, o que exige tecnologias sofisticadas e caras para sua explotação e seu transporte. Este fato pode conduzir a uma menor produtividade do reservatório de óleos pesados, se comparado com a produção de óleos leves do tipo Brent. O transporte de óleos pesados e ultraviscosos é um dos principais desafios tecnológicos para a indústria de petróleo, o que está relacionado com a alta perda de carga devido ao atrito e os efeitos viscosos deste tipo de óleo. O presente trabalho tem por objetivo estudar numericamente o escoamento bidirecional de óleos pesados em um tubo horizontal com 20 cm de diâmetro e 15 m de comprimento via técnica core-flow. Adotou-se o modelo de mistura para o escoamento bifásico água-óleo pesado e ultraviscoso. Foi igualmente considerado um escoamento, isotérmico, sem empuxo, regime laminar para fase óleo e turbulento para a fase água. As equações de conservação de massa, momento linear e o modelo de turbulência k-ε foram resolvidos via programa comercial ANSYS CFX® que emprega o método de volumes finitos. Os resultados dos campos de velocidade, pressão e fração volumétrica, para uma razão de viscosidade entre as fases água e óleo pesado são apresentados e analisados. A diferença de pressão a montante e a jusante da tubulação, quando se emprega a técnica core-flow, apresenta uma redução de aproximadamente 59% quando comparado ao escoamento monofásico de óleo pesado e ultraviscoso.
Palavras-chave: Core-flow; perda de carga; escoamento bifásico; simulação numérica; óleo pesado.
Arquivo PDF

CON10-1613 - SEPARAÇÃO NÃO ISOTÉRMICA ÁGUA/ÓLEO PESADO E ULTRA-VISCOSO VIA HIDROCICLONE - MODELAGEM E SIMULAÇÃO.
Souza, Josedite Saraiva¹; Farias Neto, Severino Rodrigues¹; Lima, Antonio Gilson Barbosa¹; Cunha, Acto de Lima¹; Farias, Fabiana Pimentel Macêdo^1
1UFCG
Resumo: Uma das principais preocupações das industrias de petróleo é o tratamento de seus efluentes, em especial as águas produzidas devido ao grande volume produzido. Elas apresentam em sua composição, componentes orgânicos e inorgânicos, muitas vezes altamente tóxicos, sólidos dissolvidos ou em suspensão e produtos químicos que podem conduzir a diferentes impactos ambientais. Por isso, o descarte destas águas no meio ambiente vêm sofrendo restrições cada vez mais severas pelos órgãos ambientais por conta da exposição dos organismos vivos a concentrações destes contaminantes. Em se tratando da presença de óleos, um equipamento em especial tem despertado o interesse da industria petrolífera por sua simplicidade, facil construção e manutenção, de baixo custo operacional, ausência de partes móveis, entre outras, é o hidrociclone. Neste sentido, a proposta deste trabalho é apresentar os resultados da simulação numérica da separação água/óleos pesados e ultra-viscosos,, não isotermica em um hidrociclone. Foi, portanto, utilizado o aplicativo computacional ANSYS CFX 11 para o escoamento bifásico água-óleo pesado e ultra-viscoso, tridimensional, transiente, não-isotérmico, assumindo o modelo de turbulência RNG k-. Os resultados dos campos de pressão, velocidade, fração volumétrica, viscosidade e as linhas de fluxo no interior do hidrociclone são apresentados, analisados e discutidos. A separação água/óleo pesado e ultra-viscoso apresentou uma eficiencia de separação de 65 e 68% para as velocidade de alimentação da mistura de 20 e 30 m/s, respectivamente.
Palavras-chave: óleo pesado; eficiencia de separação; hidrociclone; CFD.
Arquivo PDF

CON10-1189 - SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DO ESCOAMENTO EM TORNO DE UMA SEÇÃO DE UM DUTO MARÍTIMO
Saito, Julia Satie¹; Morooka, Celso Kazuyuki^1
1Universidade Estadual de Campinas
Resumo: Nas operações marítimas de perfuração de poços de petróleo, ou ainda, no processo de extração de óleo e gás utilizam-se dutos marítimos. Estes dutos fazem, em geral, a conexão entre o poço de petróleo no fundo do mar e a plataforma fixa ou flutuante de processamento de petróleo na superfície, e são normalmente denominados de risers. Dutos são utilizados também para a interligação, por exemplo, de um poço a um coletor submarino (manifold), e ainda, no transporte de gás ou óleo, do alto mar a um terminal em terra, e nestes casos são denominados simplesmente de dutos submarinos. Dutos estão normalmente expostos à correnteza marítima e ondas e, quando for o caso, ao movimento da plataforma flutuante à qual está conectada. Assim sendo, observa-se uma intensa interação entre o duto e a água do mar, ocorrendo um movimento relativo entre ambos. Considerando-se uma seção transversal de um duto marítimo, o movimento relativo entre o duto e a água do mar resulta no surgimento de duas componentes de forças atuantes. Estas forças originam-se do arrasto provocado pela correnteza, e da formação e do desprendimento de vórtices. São elas, a força de arrasto (FD) coincidindo com a direção de incidência do fluído água no duto, e a força de sustentação (FL) perpendicular (transversal) à referida direção. Essas forças fazem com que o duto sofra afastamentos e oscilações. O fenômeno da oscilação transversal é conhecido amplamente como Vibração Induzida por Vórtices (VIV), e esta vibração encontra-se, muitas vezes, em sincronia com o desprendimento dos vórtices, e são de grande importância no projeto de dutos, tendo em vista possível incremento no processo de fadiga do duto. Esta fadiga pode levar à falha do duto, e conseqüentemente, provocar graves acidentes envolvendo perdas econômicas, ambientais e humanas. Hoje em dia, a dinâmica dos fluidos computacional (Computacional Fluid Dynamic - CFD) vem sendo cada vez mais aplicada em projetos de engenharia, muitas vezes em complemento com avaliações experimentais em laboratório com protótipos. Neste trabalho, apresenta-se a descrição do modelo desenvolvido para a simulação computacional do problema de CFD, e resultados são apresentados através de simulações do escoamento externo ao redor da seção transversal, fixa ou móvel, de um duto. Considera-se o problema bidimensional, aplicando-se um programa disponível comercialmente, e os cálculos utilizam-se das equações de Navier-Stokes e o método de volumes finitos para a sua solução. Os coeficientes hidrodinâmicos de arrasto (CD), de sustentação (CL), e número de Strouhal (St) são determinados a partir de FD e FL calculados, e são comparados com dados disponíveis na literatura. Discussões são também apresentadas quanto à malha de elementos aplicada para o domínio, e finalmente, os deslocamentos resultantes para uma seção transversal típica do duto estão apresentados.
Palavras-chave: CFD; VIV; riser; coeficientes; hidrodinâmicos; vórtices; vibração; dinâmica; fluido; computacional.
Arquivo PDF

CON10-0251 - SIMULAÇÃO E CONTROLE DE UNIDADES DE FRACIONAMENTO DE PETRÓLEO
Vasconcelos, Andre Luis Sousa¹; Brito, Romildo Pereira¹; Vasconcelos, Luis Gonzaga Sales^1
1UFCG
Resumo: Durante o processo de refino do óleo bruto, misturas de centenas de componentes devem ser separadas. Estes componentes variam desde hidrocarbonetos leves (metano, etano, propano, etc.) até componentes de alto peso molecular que possuem elevados pontos de ebulição. Refinarias de petróleo possuem unidades especificas para a separação destas misturas. Com o avanço da tecnologia, nos últimos anos simuladores de processos estão sendo amplamente utilizados em processos industriais tais como refinação, petroquímica, produção de óleo e gás. A separação inicial de óleo bruto em vários cortes é obtida em uma grande coluna de destilação chamada de unidade de destilação atmosférica (pipestill). Estes cortes possuem diferentes faixas de ponto de ebulição. Pelo topo saem vapores de nafta leve e GLP que são condensados fora da torre e posteriormente serão separados. Os produtos de pontos de ebulição intermediários como nafta pesada, querosene, diesel e gasóleo são obtidos a partir de retiradas laterais e retificadoras ao longo da torre. O resíduo da destilação atmosférica que deixa o fundo da coluna é conhecido como resíduo atmosférico (RAT), e dele ainda podem ser retiradas frações importantes a partir de uma destilação a vácuo. Quando há necessidade de se projetar unidades de grandes capacidades de carga, ou de se ampliar a carga de uma unidade de destilação já existente, utiliza-se uma torre de pré-fracionamento, também conhecida como torre de pré-flash. Esta torre retira do petróleo os cortes mais leves (GLP e nafta leve), permitindo desta forma ampliar a carga total da unidade ou dimensionar os fornos e o sistema de destilação atmosférica em menor tamanho. Uma unidade de fracionamento de grande capacidade é basicamente constituída da seção de pré-aquecimento e dessalinização seguida da coluna de pré-flash e da coluna de destilação atmosférica. Neste trabalho é apresentado a utilização dos simuladores de processo Aspen PlusTM e Aspen DynamicsTM na simulação em regime estacionário e dinâmico de uma unidade de fracionamento de óleo bruto. O trabalho teve como foco as duas colunas de destilação que constituem a unidade. Durante os procedimentos de simulação, foi possível caracterizar e quantificar frações do petróleo, a partir de curvas de destilação TBP e ASTM D86 geradas pelo próprio simulador, assim como, simular em regime estacionário e dinâmico e projetar o sistema de controle da coluna de pré-flash. Em seguida o estudo foi estendido para a coluna de destilação atmosférica. Os resultados obtidos durante as simulações foram bastante satisfatórios principalmente em relação ao desempenho do sistema de controle da coluna de pré-flash, frente a possíveis perturbações que ocorrem durante o processo. Os resultados comprovaram a importância do conhecimento e da utilização dos simuladores de processo durante as várias etapas de projeto de um processo industrial.
Palavras-chave: Petróleo; Destilação; Simuladores de Processos.
Arquivo PDF

CON10-1839 - SIMULAÇÃO NÚMERICA DO TRANSPORTE NÃO-ISOTÉRMICO DE ÓLEOS PESADOS EM RISERS SUBMERSOS VIA CFX
Pereira Filho, George Henrique Sarmento¹; Lima, Antonio Gilson Barbosa¹; Farias Neto, Severino Rodrigues¹; Krivelaro, Kelen Cristina de Oliveira^1
1Universidade Federal de Campina Grande
Resumo: Atualmente as reservas de óleo pesado e ultraviscosos estão estimadas em 3 trilhões de barris representando 15 % de todas as reservas mundiais. Desta forma o aproveitamento comercial de acumulações de óleos pesados e viscosos em águas profundas representa um grande desafio econômico e tecnológico para as grandes companhias de petróleo, uma vez que as reservas de óleos leves vêm apresentando um esgotamento progressivo nas últimas décadas. Em virtude das inúmeras dificuldades de produção de petróleo em ambiente offshore há necessidade investigar o escoamento destes fluidos uma vez que a alta viscosidade destes requer uma potência de bombeamento muito superior à dos óleos leves, sobrecarregando e subsequentemente danificando os equipamentos, aumentando o custo de produção. Assim a necessidade de novos estudos sobre o escoamento de óleos pesados e ultra-viscosos a fim de se desenvolver projetos que permitam a produção e escoamento da produção em ambiente offshore de forma otimizada sob o ponto de vista técnico e econômico torna-se inegável. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo investigar numericamente o escoamento multifásico não-isotérmico tipo core-annular flow, de óleos pesados e ultra-viscosos e em risers submersos em forma de catenária, via software CFX-10. Resultados da distribuição de velocidade, pressão, fração volumétrica e temperatura das fases são apresentadas e analisadas.
Palavras-chave: transporte; óleos pesados; core-annular flow; CFX.
Arquivo PDF

CON10-1493 - SIMULATION AND ANALYSIS OF A COLUMN OF STEMS PCP PUMP USING ANALOGY WITH MULTIPLE PENDULUMS
RODRIGUES, MARCELO CAVALCANTI¹; CAVALCANTI, JOSÉ HOMERO FEITOSA^2
1UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAIBA; ²UNIPE, Curso de Ciências da Computação
Resumo: This paper presents a sets of simulations and analysis to development a monitoring system of a column of stems for Pump Cavities Progressive (PCP) in oil wells onshore using analogy with the movements of multiple pendulums, that in this case consider a one hundred pendulums (stems). The Interface was developed in Matlab for simulate the movements of the column of stems inside the pipe production developed from the engine rotation. The results of time domain and frequency domain are presents from the direct kinematics. Two different situations was considered for the column of stems: constant presence of the gravitational acting constant and gravitational acting variable. The analysis of obtained results only shows the possibility of monitoring a pump system by its vibration transmitted through the tubing. The main objective in the present research is to know the dynamics of the column of stems and to determine the frequencies that are developed in the bending vibrations against the tubing.The displacement of column stems causes beating in the inner production pipe wall and difficult the monitoring. This beating could damage the structure leading to production stops and an increase on well interventions. The analysis and investigation of the dynamic behavior of the column stem can help in the development of monitoring vibration systems for the reduction on both the maintenance costs and petroleum well intervention.
Palavras-chave: PCP pump; simulator; stems; analogy.
Arquivo PDF

CON10-0325 - SOLUÇÃO NUMÉRICA PARA OS PROBLEMAS DE BURGERS E BUCKLEY-LEVERETT: UMA COMPARAÇÃO DO MÉTODO COMPOSTO LWLF-4 COM OS MÉTODOS TVD'S COM LIMITADORES DE FLUXO
Barbosa, Nelson Machado¹; Oliveira, Luiz Nélio Henderson Guedes^1
1Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Resumo: Em vista que um dos maiores desafios na engenharia de petróleo e a formulação de métodos numéricos conservativos que capturam ondas de choque de forma satisfatória, o presente trabalho tem como objetivo testar um esquema numérico composto explícito baseado no método das diferenças finitas para leis de conservação hiperbólica. Esse esquema foi aplicado à equação de Buckley-Leverett unidimensional é baseado no problema de Cauchy para o escoamento imiscível água-óleo em meios porosos, supondo escoamento incompressível e os efeitos difusivos devido à pressão capilar foram desprezados. Os problemas de Buckley-Leverett e Burgers são clássicos na engenharia de exploração de petróleo, baseados na recuperação secundária. A equação diferencial que modelam esses fenômenos são hiperbólicas e não lineares sendo acoplada por uma função conhecida como função de fluxo fracionária, sendo essa função não linear e não convexa. Existem vários modelos para essa função na literatura científica, entretanto nesse trabalho serão enfatizados dois modelos distintos, o modelo de Stone e o modelo de Brooks e Corey para o problema de Buckley-Leverett e para o problema de Burgers a sua própria função de fluxo fracionária. Para a obtenção da solução analítica a fim de comparar com a solução numérica, foi introduzida a famosa solução de Welge, o qual nos fornece o valor da saturação no choque ou saturação de corte, dependendo apenas da derivada da função de fluxo. Também foi feita uma comparação do método LWLF-4 com os métodos clássicos do tipo TVD's com limitadores de fluxo. Os limitadores utilizados para a comparação foram o Superbee e o Minmod. O referido esquema composto foi sugerido recentemente por Liska e Wendroff (1998), com o objetivo de eliminar as oscilações espúrias do conhecido esquema clássico de Lax- Wendroff (Leveque (2002)). A idéia é simples, o esquema composto emprega vários passos do esquema de Lax-Wendroff seguidos de uma aplicação de outro esquema clássico, o método de Lax-Friedrichs (Leveque (2002)). Dessa forma, o esquema de Lax-Friedrichs, cuja solução satisfaz o princípio da entropia, funciona como um filtro para o esquema de segunda ordem aplicado antes. O esquema composto (LWLF-4) (Liska e Wendroff [1]) o qual respeita a condição de CFL apresentou resultados satisfatórios na captura de ondas de choque quando comparado a soluções analíticas e com os métodos do tipo TVD's com limitadores de fluxo.
Palavras-chave: Leis de Conservação; Problemas em Engenharia de Petróleo; Equações Hiperbólicas Não Lineares; Fluxo Numérico; Métodos TVD's com Limitadores de Fluxo; Esquema Composto.
Arquivo PDF

CON10-2107 - TÉCNICAS CLÁSSICAS DE TRANSFERÊNCIA DE ESCALA PARA A SIMULAÇÃO DE ESCOAMENTOS EM RESERVATÓRIOS DE PETRÓLEO
Menezes Filho, Demetrio de Souza¹; Carvalho, Darlan Karlo Elisiário de²; Willmersdorf, Ramiro Brito²; Lyra, Paulo Roberto Maciel^2
1UFPE - IBGE; ²UFPE
Resumo: Um método bastante utilizado para o tratamento dos dados provenientes da descrição geológica de um reservatório de petróleo é o "upscalling", i.e., a transferência da representação de informações que estão em uma escala mais fina para uma mais grosseira. Esta descrição geológica é obtida, tipicamente, na forma de um modelo "geocelular" em escala refinada, contendo dados petrofísicos importantes para a descrição do reservatório, tais como permeabilidade e porosidade. Os modelos geocelulares geralmente são construídos como realizações geoestatísticas restritas a dados de diferentes tipos e escalas. Estes modelos são gerados com altos níveis de resolução porque é bem conhecido que as simulações com escalas mais finas podem ter um impacto significativo na representação dos reservatórios de petróleo, mas muitas vezes, o grande nível de detalhamento destes modelos impede a utilização dos simuladores de escoamentos em reservatórios de petróleo tradicionais, devido à excessiva demanda por recursos computacionais que uma simulação com dados refinados requer. Desta forma, a transferência de informações de uma escala mais fina para uma escala mais grosseira, que tem como desafio a busca pela manutenção da representatividade da informação, utilizando uma menor quantidade de dados. A distribuição da permeabilidade absoluta e da porosidade de campos de petróleo muitas vezes representa uma grande quantidade de dados nas simulações de reservatórios, e, nos casos que simulam reservatórios altamente heterogêneos, a utilização de modelos com malhas muito refinadas pode requerer um tempo computacional que inviabiliza a análise de engenharia. Neste trabalho, são estudadas algumas metodologias clássicas de "upscaling" de dados referentes à permeabilidade absoluta (médias aritmética, geométrica, harmônica e "Flow Based") e de dados referentes à porosidade (média aritmética). A fim de estudar estas técnicas, desenvolvemos um programa na linguagem C (Transfer), que atua como um gerenciador do processo de transferência de escala, além de possuir ferramentas que auxiliam na conversão para uso do simulador comercial de reservatórios IMEX da CMG e também para uso do software de resolução de problemas multifísicos ELMER do Finish IT Center for Sciense (CSC - Finlândia). Finalmente, com o objetivo de avaliarmos as técnicas estudadas, foram feitas simulações utilizando o simulador de reservatórios comercial IMEX. Alguns exemplos baseados no desafio lançado pela Society of Petroleum Engineers (SPE) através do "Tenth SPE Comparative Solution Project: A Comparison of Upscaling Techniques" - SPE66599 (Christie-2001), foram resolvidos utilizando as diferentes técnicas clássicas. De modo geral, os resultados encontrados com estas técnicas estão de acordo com o esperado, comparando-se muito bem com outros encontrados na literatura. No futuro próximo, esperamos que o programa sirva de base para o desenvolvimento de metodologias mais acuradas e eficientes.
Palavras-chave: Tranferência de Escala; Simulação de Reservatórios; Flow Based Method; Médias; Permeabilidade Absoluta; Porosidade.
Arquivo PDF

CON10-1939 - TRANSPORTE DE ÓLEOS PESADOS EM CATENÁRIAS VIA TÉCNICA DE CORE-FLOW - MODELAGEM E SIMULAÇÃO.
Santos, Jobsan Sueny de Sousa¹; Farias Neto, Severino Rodrigues de²; Lima, Antonio Gilson Barbosa de³; Crivelaro, Kelen Cristina Oliveira^4
1UFCG/Pós-graduação em Engenharia Química; ²UFCG/CCT/DEQ; ³UFCG/CCT;DEM; ⁴UFCG/CCT/DEM
Resumo: Com o aumento na demanda de energia a nível mundial a produção e o transporte de óleos pesados e ultra-viscosos em tubulações vêm tendo um papel importante no mundo, todavia a alta perda de carga decorrente da alta viscosidade desses óleos tem levado a busca ou aperfeiçoamento de técnicas que minimizem estes efeitos. Nesse sentido, propõe-se um estudo numérico do escoamento de óleo pesadoss em risers submersos, tipo catenária, empregando a técnica de core-flow utilizando o ANSYS CFX 11®. O modelo matemático considera o modelo de superfície livre para descrever o escoamento água-óleo pesado e ultra-viscoso. Foi considerado regime laminar para fase óleo pesado e regime turbulento para fase água, esta última empregando o modelo de turbulência k-, transiente, não-isotérmico. Utilizou-se uma malha não estruturada com 346.075 elementos que proporcionaram resultados da velocidade, pressão, temperatura e fração volumétrica que foram apresentados e discutidos. Observou-se uma redução na perda de carga na catenária de 3,34 vezes com relação ao escoamento monofásico de óleo, que pode ser atribuído a presença de regiões de aderência ao longo superfície da parede da catenária.
Palavras-chave: Óleos pesados; Perda de carga; Não-isotérmico; Core-flow; Simulação numérica.
Arquivo PDF

CON10-1708 - WELL CONSTRUCTION HYDRAULICS IN CHALLENGING ENVIRONMENTS
Martins, Andre Leibsohn¹; Aranha, Pedro Esteves¹; Gandelman, Roni Abensur¹; Waldmann, Alex Tadeu de Almeida^1
1PETROBRAS
Resumo: Hydraulics plaies a major role in well construction, especially in narrow operational window scenarios, where the difference between pore and frac pressures approaches zero. Besides, special geometry wells, where annular friction losses contribute expressively to downhole pressures, are becoming attractive alternatives to enhance production. Efficient drilled cuttings transport, minimizing contamination in fluid substitution operations and gravel packing are critical operations to be performed. The hydraulic requirements for such projects require multidisciplinary technological development, including real time monitoration of downhole pressure, density and friction reduction concepts, chemicals and equipment, rheology optimization and reliable multiphase models. This presentation focuses on the application of latest design, chemicals, software, and equipment technology for drilling and completing (including sand control) in challenging scenarios, such as ultra deepwater exploratory wells, extended reach offshore wells, 2000 m horizontal section in shallow water carbonate reservoirs, 1200 m horizontal section gravel packing in deep water non consolidated sandstone reservoirs, managed pressure drilling onshore experiences, extended reach onshore wells for offshore reservoir exploitation, including slant rig drilling and open hole gravel packing with synthetic low viscosity fluids. Finally, the hydraulic challenges for the future will be highlighted.
Palavras-chave: hydraulics; sand control; friction reduction.
Arquivo PDF