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[en] STUDY OF WAX DEPOSITION IN PETROLEUM PIPELINES / [pt] ESTUDO SOBRE A DEPOSIÇÃO DE PARAFINA EM LINHAS DE PETRÓLEOANDREA TEIXEIRA LEIROZ 20 July 2004 (has links)
[pt] Deposição de parafinas de alto peso molecular nas paredes
internas de linhas submarinas de produção e transporte é um
dos problemas críticos encontrados pela indústria de
petróleo. O acúmulo de material depositado pode
ocasionar um aumento na potência de bombeamento requerida,
diminuição da vazão ou mesmo o bloqueio completo da linha
com conseqüente perda de produção e de investimentos.
O presente trabalho realizou uma análise detalhada da
literatura sobre deposição de parafina onde concluiu-se que
não existe evidência experimental suficiente para definir
qual o mecanismo básico responsável pela deposição
dos cristais de parafina. Baseado no resultado da revisão
bibliográfica foram realizados estudos experimentais e
simulações numéricas sobre a deposição de parafina no
interior de dutos. O trabalho foi direcionado para a
condução de estudos de caráter fundamental onde buscou-se,
através de experimentos simples, tentar contribuir para o
melhor entendimento dos mecanismos de deposição de
parafina. Experimentos com deposição em cavidades contendo
fluido estagnado e em escoamento laminar produziram
resultados para a evolução temporal e espacial da frente de
deposição ainda não disponíveis na literatura. O modelo
numérico puramente difusivo proposto no presente trabalho
para deposição em cavidades com fluido estagnado, subestima
os valores de espessura de depósito quando comparados com
os valores experimentais observados. As observações
realizadas não foram suficientes para corroborar a hipótese
que a deposição de parafina é devida somente ao mecanismo
de difusão molecular. / [en] Deposition of high molecular weight paraffin on the inner
wall of subsea production and transportation pipelines
continues to be a critical operational
problems faced by the petroleum industry. The accumulation
of the deposited material on the inner wall of the lines
may lead to increased pumping power, decreased flow rate or
even to the total blockage of the line, with
loss of production and capital investment.
In the present work a critical review of the literature on
wax deposition was
conducted leading to the conclusion that there is not
enough experimental
evidence to determine which are the relevant mechanisms
responsible for
wax deposition.
Based on the conclusions of the literature search,
experimental studies and
numerical simulations were conducted. The focus of the work
was on simple,
basic studies that were able to contribute to the
understanding of the
relative importance of the deposition mechanisms.
The experiments on deposition cavities containing stagnant
fluids and in
laminar flow through channels yielded temporal and spatial
distributions of
paraffin deposits not yet available.
A molecular-diffusion-based model developed underestimated
the deposit
thickness for the stagnant cavity.
The results obtained were not sufficient to corroborate the
hyphotesis that
the wax deposition process is controlled by molecular
diffusion.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY OF WAX DEPOSITION ON COATED SURFACES / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA DEPOSIÇÃO DE PARAFINA SOBRE SUPERFÍCIES REVESTIDASDANIEL MONTEIRO PIMENTEL 24 September 2013 (has links)
[pt] A deposição de parafinas em dutos de produção e coleta é um dos principais
problemas de garantia de escoamento na indústria do petróleo. Além das técnicas
de prevenção e mitigação tradicionais, o uso de revestimentos internos
antiaderentes é uma alternativa ainda em desenvolvimento. Uma extensiva revisão
bibliográfica mostrou que muitas das informações disponíveis sobre este assunto
baseiam-se em conhecimento de campo e os experimentos desenvolvidos em
laboratório apresentam resultados contraditórios. A contribuição deste trabalho foi
desenvolver um experimento em laboratório para avaliar a eficiência de
superfícies revestidas com relação à prevenção da deposição de parafinas,
eliminando o efeito de isolante térmico do mesmo e buscando correlacionar os
resultados com as características da superfície como rugosidade, energia crítica e
de superfície. O experimento desenvolvido consistia de um loop fechado contendo
uma seção de teste em acrílico, com controle de temperatura dos fluidos, medição
contínua de fluxo de calor e medição da espessura de depósito através de
visualização com câmera. Neste trabalho foram avaliadas as superfícies de aço
inox 316L (rugosa e polida), Teflon, Nylon 11 e carbono amorfo sob a forma de
placas retangulares que eram acopladas à seção de teste. Os resultados parecem
corroborar as conclusões de alguns estudos da literatura, mostrando que a
espessura de depósito de parafina pode ser reduzida pela redução da rugosidade e
pela redução da energia crítica e de superfície. A utilização da medida de fluxo de
calor como medida indireta da espessura de deposição se mostrou promissora,
porém a variação da condutividade térmica do depósito em função do número de
Reynolds dificulta sua utilização devido à necessidade de calibração para cada
vazão de escoamento. / [en] Wax deposition is a relevant flow assurance issue for the petroleum
industry. Besides the well-known prevention and mitigation techniques for wax
deposition, non-stick internal coatings have been proposed as an alternative
solution to this problem. A literature review has been carried out and revealed that
the available results, based on either field experience and laboratory experiments,
are often contradictory. The present work aims at developing a laboratory
apparatus to evaluate the influence of coated surfaces on wax deposition. The
experiments were carried out at constant heat flux conditions to eliminate the
insulation effects that are associated with the different coating. The tests
conducted were aimed at establishing a relationship between wax deposition
thickness,, surface roughness and surface energy. The experiments consisted of a
closed loop circuit for the wax solution, employing a transparent test section
where plates with different surface coatings were tested. Continuous monitoring
of the heat flux removed and fluid and plate temperatures allowed total control of
the deposition process. Wax layer thicknesses were measured optically with the
aid of a digital camera. Five different surfaces were tested, namely, 316L stainless
steel (rough and polished), Teflon, Nylon 11 and amorphous carbon. A key
finding of these experiments is that the lower the surface energy or the smoother
the surface, the lower the wax deposit thickness. However, the wax deposit
reduction was seen to be highly dependent on flow conditions. As a side result of
the experiments, the indirect determination of wax thickness based on heat flux
measurements was shown to be a viable technique. Although the thermal
conductivity of the wax deposit, a necessary information for the implementation
of the technique, seemed to depend on the flow Reynolds number.
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[en] WAX DEPOSITION IN LAMINAR FLOW WITH SUSPENDED CRYSTALS / [pt] DEPOSIÇÃO DE PARAFINA EM ESCOAMENTO LAMINAR NA PRESENÇA DE CRISTAIS EM SUSPENSÃOJOSE LUIS PLASENCIA CABANILLAS 20 July 2006 (has links)
[pt] A tendência da produção offshore do petróleo é crescente.
O transporte
do óleo nestes ambientes frios (águas profundas) ocasiona
a perda de
solubilidade e precipitação das parafinas de alto peso
molecular. A deposição de
parafinas nas paredes internas das linhas é um problema
crítico para o
transporte do óleo, causando o bloqueio parcial ou total
da linha, um incremento
da potência de bombeamento e elevados custos de manutenção
que são
proporcionais ao aumento da lâmina de água. A pesquisa
bibliográfica realizada
neste trabalho revela que ainda existem discordâncias
entre os pesquisadores
sobre a relevância de cada um dos mecanismos de deposição
de parafina
conhecidos. O melhor entendimento dos mesmos resultaria em
previsões mais
acuradas das taxas de deposição que seriam muito
importantes para orientar
programas de manutenção e o projeto de novas linhas. A
filosofia do presente
trabalho é realizar experimentos simples, com propriedades
de fluido conhecidas
e condições de contorno bem controladas procurando um
melhor entendimento
da importância e relevância de cada um dos mecanismos de
deposição. Para
este fim, foram realizadas experiências de visualização do
fenômeno de
deposição para uma mistura de óleo-parafina escoando em
regime laminar,
submetida a diferentes condições de temperatura.
Experiências feitas com
cristais de parafina precipitados em suspensão mostraram
que é necessário um
fluxo de calor negativo para produzir deposição. Para
fluxos de calor zero e
positivo não foi visualizada deposição alguma.
Adicionalmente, para condições
de fluxo de calor negativo, foram realizadas medições da
evolução temporal da
espessura da camada depositada tendo como variáveis,
diferentes números de
Reynolds e gradientes de temperatura. Os perfis de
deposição obtidos das
experiências realizadas são informação importante e
original que podem ser
utilizadas para validação de modelos de simulação numérica. / [en] Offshore crude oil production is steadily growing. Oil
transport in these
cold environments (deep water) causes the precipitation of
the heavy organic
crude oil components like waxes. Wax deposition at the
inner wall of pipelines is
a serious problem in crude oil transportation causing the
partial or total plugging
of pipelines, increase in pumping energy and a high cost
of maintenance that is
proportionally greater as development depth increases. A
literature research
conducted in the present work leads to the conclusion that
the relative
importance of the wax deposition mechanisms is still
misunderstood. The
importance of this knowledge will result in more accurate
prediction of paraffin
deposition rates that would be very important to sub sea
pipelines maintenance
and design. The philosophy of this work is to make simple
experiments with
known fluid properties and well controllable conditions
trying to understand the
importance and relevance of each known fouling mechanism.
Hence, wax
deposition experiments were performed in laminar flow for
different temperature
conditions with a single-phase paraffin-oil mixture,
having the particle migration
visualization in mind. Experiments with oil mixture
injection temperature below
the Wax Appearance Point (with wax crystals flowing) have
shown that it is
necessary a negative heat flux to produce significant
deposition. For positive and
zero heat fluxes there was no deposition visualized. Also,
the unsteady fouling
state for negative heat flux was followed and their
temporal deposition profiles
measured for different Reynolds and temperature
conditions. Those temporal
and dimensional deposition profiles are original important
information to be
compared with numerical simulation.
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[en] PARAFFIN DEPOSITION IN OIL PRODUCTION LINE / [pt] DEPOSIÇÃO DE PARAFINA EM LINHA DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEOFLAVIO SANT ANNA RIBEIRO 12 March 2018 (has links)
[pt] O presente trabalho visa a obtenção de um melhor conhecimento dos mecanismos de deposição de parafina em linhas de produção de petróleo, a fim de auxiliar nas atividades de manutenção preditiva, e de fornecer subsídios para o estudo da viabilidade econômica da exploração de campos petrolíferos. Os dados experimentais obtidos foram utilizados para calibrar o simulador numérico desenvolvido pela PUC-Rio. Experiências de deposição para várias condições e óleos foram realizados. O regime de escoamento foi sempre monofásico (líquido). Foi realizada uma comparação entre os dados experimentais e resultados numéricos correspondentes, tendo-se observado uma boa concordância entre ambos. / [en] This work aims at a better understanding of the paraffin deposition mechanism in oil production lines. This knowledge can be very helpful in maintenance activities and to perform economical feasibility studies of exploration of oil fields. Experimental results were used to adjust e numerical simulator developed at
PUC-Rio to a number of different oils. Deposition experiments for several conditions and oils were performed. The flow regime imposed was a liquid single-phase. Comparisons between experimental results and numerical predictions showed reasonable agreement.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY WAX DEPOSITION IN TURBULENT FLOW / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL DA DEPOSIÇÃO DE PARFINA EM ESCOAMENTO TURBULENTOLUIS FERNANDO PALOMINO YUPA 31 March 2011 (has links)
[pt] Um dos principais problemas encontrados na produção de petróleo em águas profundas é a deposição de parafina em linhas de produção e transporte. À medida que o óleo escoa pelos dutos, perde calor para o ambiente marinho mais frio, reduzindo a solubilidade dos hidrocarbonetos mais pesados, podendo levar à deposição destes componentes nas paredes do duto. A deposição de parafina pode causar redução da capacidade de produção e até bloqueio total da linha. A capacidade de previsão da variação temporal destes depósitos, assim como a sua distribuição espacial ao longo do duto, são informações relevantes para o projeto e a operação das linhas. Uma revisão atualizada da literatura revela que os mecanismos responsáveis pela deposição de parafina ainda não são bem compreendidos. O presente trabalho faz parte de um programa de pesquisa em andamento voltado para o estudo dos mecanismos de deposição de parafina em dutos. Foram conduzidos experimentos de laboratório onde soluções de parafina e querosene com propriedades conhecidas escoavam por seção de testes especialmente projetada para permitir a medição da variação espacial e temporal da espessura dos depósitos. As medições foram realizadas para regime de escoamento turbulento utilizando um microscópio óptico. Os resultados obtidos mostraram que a espessura de depósito decresce com o aumento do número de Reynolds, sendo inferior aos valores obtidos para a condição de regime laminar. A boa qualidade das visualizações obtidas permitiu observar a remoção de depósito por cisalhamento. Os resultados obtidos estão disponíveis para validar soluções numéricas e auxiliar no entendimento dos mecanismos básicos responsáveis pela deposição de parafina. / [en] One of the main problems encountered in oil production in deepwaters is the wax deposition in production and transportation lines. As the oil flows in the pipelines, it loses heat to the colder outside environment, reducing its solubility to heavy hydrocarbons, and potentially leading to deposition at the pipe walls. Wax deposition may cause loss of production and even the complete blockage of the line. The ability to predict the spatial and temporal variation of the deposits is relevant to the design and operation of subsea lines. An updated literature review revealed that the mechanisms responsible for wax deposition are still not fully understood. The present work is part of an ongoing research project aimed at studying the mechanisms responsible for wax deposition in pipelines. Laboratory experiments were conducted for turbulent flow of wax and querosene solutions through a specially designed test section that allowed for optical acces. An optical microscope was employed for measuring the wax deposit thicknesses which were shown to decrease with increasing Reynolds number. The deposits measured in the turbulent regime were smaller than those for the laminar regime. The good quality of the visualizations obtained allowed the observation of wax deposit removal by shear effects. The experimental results obtained are available for comparison with numerical solutions, what can contribute to the study of the basic mechanisms responsible for wax deposition.
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[en] NUMERICAL SIMULATION OF WAX DEPOSITION IN PETROLEUM LINES: ASSESSEMENT OF MOLECULAR DIFFUSION AND BROWNIAN DIFFUSION MECHANISMS / [pt] SIMULAÇÃO NUMÉRICA DA DEPOSIÇÃO DE PARAFINA EM DUTOS DE PETRÓLEO: AVALIAÇÃO DOS MECANISMOS DE DIFUSÃO MOLECULAR E DIFUSÃO BROWNIANALUIS RENATO MINCHOLA MORAN 20 August 2008 (has links)
[pt] Deposição de parafinas é um dos mais críticos problemas
operacionais no transporte de óleo cru, nos dutos que
operam em ambientes frios. Portanto, uma predição acurada
da deposição de parafinas é crucial para o projeto
eficiente de linhas submarinas. Infelizmente, a deposição
de parafinas é um processo complexo e os mecanismos de
deposição ainda não são bem compreendidos. Visando
identificar a importância relativa dos diferentes
mecanismos de deposição, dois deles foram investigados:
Difusão Molecular e Browniana. Para determinar a
quantidade de depósito, as equações de conservação de
massa, quantidade de movimento linear, energia,
concentração da mistura e concentração da parafina fora
da solução foram resolvidas numericamente pelo método de
volumes finitos. Um sistema de coordenadas móveis não
ortogonais que se adapta a interface do depósito
da parafina foi empregado. Apesar da obtenção de uma
concordância razoável do perfil de depósito, obtido com os
mecanismos selecionados no regime laminar, com
resultados disponíveis na literatura, uma discrepância
significativa foi observada durante o transiente. O emprego
do mecanismo de difusão browniana levou a uma
pequena melhora na predição da solução nas regiões sub-
resfriadas. A influência do regime turbulento como o
mecanismo de difusão molecular também foi investigado,
empregando o modelo de turbulência para baixo Reynolds K-
(Taxa de dissipação viscosa da energia cinética
turbulenta).Os resultados obtidos apresentaram coerência
física, com uma taxa menor de aumento do depósito com o
tempo, pois a região próxima à interface com temperatura
abaixo da temperatura de aparecimento de cristais é menor
no regime turbulento. / [en] Wax deposition is one of the major critical operational
problems in crude oil pipelines operating in cold
environments. Therefore, accurate prediction of the
wax deposition is crucial for the efficient design of
subsea lines. Unfortunately, wax deposition is a complex
process for which the mechanisms are still not fully
understood. Aiming at the identification of the relative
importance of the different deposition mechanisms, two of
them were investigated: Molecular and Brownian
Diffusion. To determine the amount of deposit, the
conservation equations of mass, momentum, energy,
concentration of the mixture and wax concentration
outside the solution were numerically solved with the
finite volume method. A non-orthogonal moving coordinate
system that adapts to the wax interface deposit geometry
was employed. Although for the laminar regime, the
deposition profile predicted with the selected deposition
mechanisms presented a reasonable agreement with available
literature results for the steady state regime, a
significant discrepancy was observed during the transient.
The employment of the Brownian diffusion mechanism led to
only a small improvement in the transient solution
prediction in sub-cooled regions. The influence of the
turbulent regime with the Molecular diffusion mechanism was
also investigated by employing the Low Reynolds
ê−turbulence model. The results obtained were physically
coherent, presenting a smaller deposit thickness, since the
region with temperature below the wax appearance
temperature is smaller in the turbulent regime.
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[en] WAX DEPOSITION IN TURBULENT FLOW / [pt] DEPOSIÇÃO DE PARAFINA EM ESCOAMENTOS TURBULENTOSRAFAEL CAMEL ALBAGLI 10 May 2017 (has links)
[pt] A deposição de parafina é um fenômeno presente nos sistemas de produção de petróleo (principalmente em águas profundas devido às baixas temperaturas), consistindo na aderência de frações sólidas de hidrocarbonetos nas colunas e linhas, conduzindo à redução da área aberta ao fluxo até o eventual bloqueio. A compreensão dos mecanismos que influenciam na deposição ainda não foi totalmente alcançada. Dada a relevância deste tipo de sistema para o desenvolvimento de novos campos e a ausência de uma teoria consolidada que seja capaz de explicar a evolução e as características do depósito, a limitação de produção por este fenômeno é um dos principais problemas de garantia de escoamento. Visando a aumentar o conhecimento acerca dos fenômenos existentes no processo de deposição, e identificar os mecanismos dominantes, diferentes modelos matemáticos podem ser confrontados com dados experimentais. Geralmente, os escoamentos encontrados ao longo das linhas de produção encontram-se no regime turbulento. Dessa forma, no presente trabalho, desenvolveu-se um modelo de turbulência de duas equações k–omega, acoplado com o modelo entalpia-porosidade, no qual o depósito é considerado um meio poroso. A partir de um equilíbrio termodinâmico determinam-se as espécies que saem de solução e a sua distribuição é determinada pela equação de conservação molar. As equações de conservação foram resolvidas pelo método de volumes finitos, utilizando o esquema Power-law e Euler implícito para as discretizações espacial e temporal. Comparações com dados experimentais em um duto anular foram realizadas, apresentando boa concordância para o regime permanente, mas superestimando a espessura do depósito durante o regime transiente. Constatou-se redução de espessura do depósito com o aumento do número de Reynolds. / [en] Wax deposition is a phenomenon present in oil production systems (mainly in deep water due to the low temperatures), which consists in the adhesion of solids fractions of hydrocarbon to tubing and lines, reducing the area opened to flow until be completely blocked. The comprehension of the mechanisms that influences in the deposition has not yet been fully achieved. Given the relevance of this kind of system in new fields development and the absence of a theory able to explain the deposit s evolution and characteristics, the production limitation caused by this phenomenon is one of the main issues in flow assurance. Aiming to expand the knowledge about the phenomena that exist in deposition process and identify dominant mechanisms, different mathematical models can be compared with experimental data. The flow regime in production lines is usually turbulent. Thus, in this work, a two equation k-omega turbulence model coupled to the enthalpy-porosity model, where the deposit is a porous media, was developed. From a thermodynamic equilibrium, the species that comes out of solution are determined while their distribution are determined by each molar conservation equation. The conservations equations were solved with the finite volume method, employing the Power-law and implicit Euler schemes to handle the spatial and temporal discretization. Comparisons with experimental data in an annular duct were realized, showing good agreement in the steady state. The deposit thickness, howeve, was overestimated during the transient. The deposit thickness reduction with the Reynold number increase was verified.
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[en] ASSESSMENT OF MOLECULAR DIFFUSION AS A MECHANISM FOR WAX DEPOSITION IN PETROLEUM PIPELINES / [pt] AVALIAÇÃO DO MECANISMO DE DIFUSÃO MOLECULAR PARA A MODELAGEM DA DEPOSIÇÃO DE PARAFINA EM DUTOS DE PETRÓLEOMAO ILICH ROMERO VELASQUEZ 03 April 2006 (has links)
[pt] Deposição de parafinas, com alto peso molecular, na parede
interna de linhas submarinas de produção e transporte
continua a ser um problema crítico encontrado pela
indústria de petróleo. Uma previsão precisa das taxas de
deposição e da distribuição espacial da parafina
depositada é uma informação fundamental para o projeto de
linhas submarinas. Uma revisão minuciosa da literatura
mostrou que não existem informações suficientes para
determinar quais são os mecanismos relevantes para a
deposição da parafina. No entanto, a maioria das
simulações disponíveis emprega a difusão molecular como
único mecanismo de deposição. Portanto, no presente
trabalho realiza-se uma análise numérica do processo de
deposição da parafina em dutos, utilizando o modelo de
difusão molecular e compara-se com dados experimentais
obtidos em um experimento simples e básico em um duto de
seção retangular. Duas formulações matemáticas são
utilizadas para modelar a taxa de transporte de parafina
para a parede do duto; a primeira formulação é uni-
dimensional e estima a taxa de deposição da parafina a
partir do gradiente de temperatura; a segunda formulação é
bi-dimensional e a taxa de deposição é determinada em
função do gradiente de concentração da parafina. O método
de volumes finitos é empregado para resolver as equações
de conservação de massa, energia e da fração de massa
juntamente com a equação difusiva que descreve o
crescimento do depósito de parafina. Adicionalmente,
investigou-se a influência do calor latente no balanço de
energia. Verificou-se que o calor latente acelera o
processo de deposição, mas não influencia na espessura
final depositada, após atingir o regime permanente. Os
resultados obtidos apresentam diferenças significativas
com relação aos dados experimentais, indicando que a
difusão molecular não é o único mecanismo relevante para a
deposição de parafina. / [en] Deposition of high molecular weight para±ns on the inner
wall of subsea
production and transportation pipelines continues to be a
critical operati-
onal problem faced by the petroleum industry. The accurate
prediction of
wax deposition rates and deposited wax spatial
distribution would be an
invaluable information for the design of subsea pipelines.
A critical review
of the literature conducted lead to the conclusion that
there is not enough
experimental evidence to determine which are the more
relevant mecha-
nisms responsible for wax deposition. However, the
majority of available
simulations employ the molecular diffusion model as the
only deposition
mechanism. Therefore, in the present work, a numerical
analysis of the wax
deposition in ducts is performed employing the molecular
diffusion model
and a comparison with experimental data of a simple and
basic experiment
in a rectangular cross section duct is performed. Two
mathematical mo-
dels are investigated; the first formulation is one-
dimensional and the wax
deposition rate is determined from the temperature
gradient. The second
formulation is two-dimensional and the wax deposition rate
is a function
of the para±n concentration gradient. The finite volume
method was selec-
ted to solve the conservation equations of mass, energy
and mass fraction,
coupled with a difusive equation to describe the growth of
the wax deposi-
tion. Additionally, the influence of the para±n latent
heat was investigated.
It was verified that the latent heat accelerates the
deposition process, but
does not affect thenal wax thickness after reaching the
steady state regime.
The results obtained presented signifficant differences
between experiments
and computation, indicating that molecular diffusion might
not be the only
relevant mechanism responsible for wax deposition.
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[en] WAX DEPOSITION STUDY IN A MULTIPHASE PIPE FLOW / [pt] ESTUDO DA DEPOSIÇÃO DA PARAFINA EM ESCOAMENTO MULTIFÁSICO EM DUTOSSAMUEL RODRIGUES CRUZ 13 October 2011 (has links)
[pt] O Petróleo é formado por um conjunto de hidrocarbonetos. No reservatório, devido à altas pressões e temperaturas, encontra-se na forma de líquido. Conforme o petróleo escoa, a pressão cai assim como a temperatura, devido a perda de calor para o ambiente marinho, causando a liberação do gás dissolvido no petróleo tornando o escoamento bifásico. Adicionalmente, caso a temperatura caia abaixo da temperatura inicial de cristalização (TIAC), ocorre precipitação dos cristais, formando uma fase sólida que se deposita na parede interna das tubulações. Deposição de parafinas é um dos mais críticos problemas operacionais na produção e transporte de petróleo em linhas submarinas. O presente trabalho analisa numericamente a deposição de parafina em escoamento multifásico no interior de dutos para diversos padrões de fluxo. Investiga-se ainda a influência da presença da água e dos ângulos de inclinação da tubulação com a horizontal nas taxas de deposição. Para prever o escoamento multifásico utilizou-se o modelo de deslizamento e a deposição da parafina foi determinada baseada no modelo de difusão molecular. A modelagem desenvolvida foi validada com a simulação do escoamento ao longo de um duto curto, reproduzindo condições experimentais de laboratório. Os resultados obtidos para a espessura do depósito apresentaram excelente concordância com os dados experimentais e com os dados obtidos com o simulador comercial OLGA. Analisou-se o escoamento entre um poço produtor e uma plataforma na Bacia de Campos, onde determinou-se o impacto na perda de carga devido a diminuição do diâmetro interno da tubulação causada pelo aumento da espessura dos depósitos. Os resultados obtidos destes estudos apresentaram boa coerência física e razoável concordância com relação aos dados experimentais. / [en] Crude oil is formed by several hydrocarbons. At the reservoir, due to high pressures and temperatures, it is found in the liquid form. As the oil flows, its pressure drops as well as its temperature, due to a heat loss to the ambient, causing liberation of the gas dissolved in the oil and it becomes a two-phase flow. Further, if the temperature drops below the initial crystallization temperature, crystals precipitation occurs, forming a solid phase deposit at the inner pipeline walls. Wax deposition is one of the most critical operational problems regarding oil flow through subsea pipelines. This work, wax deposition in a multiphase flow is numerically predicted. The influence of a water phase and pipe inclination angle in the deposition rate is investigated. The Drift Flux Model was employed to predict the multiphase flow and the wax deposition was determined based on a Molecular Diffusion Model. The methodology was validated by investigating the flow in a short pipe, reproducing laboratory experimental conditions. The wax deposit thickness presented a excellent agreement with the experimental data and against results of commercial code OLGA. An existing oil production well in Campos Basin was modeled, and the impact in pressure drop due to cross section area reduction caused by progressive wax deposition on the pipe wall. The results obtained in this study demonstrated good physical consistency and a reasonable agreement with the compared experimental database.
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[en] CONVECTIVE MASS TRANSFER MODEL TO PREDICT WAX DEPOSITION IN MULTIPHASE FLOW IN PIPELINES / [pt] MODELO DE TRANSFERÊNCIA DE MASSA CONVECTIVO PARA PREDIÇÃO DE DEPÓSITO DE PARAFINA EM ESCOAMENTO MULTIFÁSICOFABIO PAULA BRUM 29 July 2015 (has links)
[pt] Óleos brutos altamente parafínicos podem causar problemas operacionais significativos, tais como bloqueio de um oleoduto devido à precipitação e deposição de componentes de parafina durante a produção e transporte de petróleo bruto. O custo de gerenciamento da parafina é enorme e aumenta significativamente com o aumento da produção de petróleo em áreas marítimas profundas. Mas estes custos podem ser significativamente reduzidos se a deposição de parafina em dutos puder ser prevista com precisão. Nesta pesquisa, o fenômeno de deposição foi analisado numericamente. O modelo de deslizamento foi utilizado para prever o fluxo multifásico e a deposição de parafina foi determinada a partir de um modelo de convecção. Este modelo previu com precisão as taxas de deposição de escala de laboratório em regime de fluxo laminar e turbulento. A taxa de deposição de parafina apresentou uma boa concordância com os resultados do software comercial OLGA. A comparação com a produção de petróleo de um poço real foi modelado, e bons resultados foram obtidos no impacto da queda de pressão devido à redução da área seção transversal causada pela deposição de parafina progressiva na parede do tubo. Os resultados deste trabalho mostraram uma boa consistência física e um acordo razoável com os dados experimentais e de campo comparados. / [en] Highly waxy crude oils can cause significant operational problems such as blockage of a pipeline due to the precipitation and deposition of select wax components during the production and transportation of the crude oil. The cost of wax management is enormous and rapidly increasing because of increased oil production in deep sea areas. Wax management costs can be significantly reduced if wax deposition in pipeline can be accurately predicted. In this research, the wax deposition phenomenon was numerically investigated. The drift flux model was employed to predict the multiphase flow and the wax deposition was determined based on a convective model. This model accurately predicted the deposition rates for lab scale under laminar and turbulent flows. The wax deposition rate presented a good agreement with the results of commercial software OLGA. A comparison with an existing oil production well was performed, and good results were obtained in the impact in pressure drop due to cross section area reduction caused by progressive wax deposition on the pipe wall. The results of this work showed a good physical consistency and a reasonable agreement with the compared experimental and field data.
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