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[en] ULTRASONIC TECHNOLOGY IN FLOW MEASUREMENT OF INCOMPRESSIBLE FLOW / [pt] TECNOLOGIA ULTRASSÔNICA NA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM ESCOAMENTOS INCOMPRESSÍVEISANA LUISA AULER DA SILVA FERREIRA 11 January 2011 (has links)
[pt] O presente trabalho avalia a influência da instalação em medidores de vazão
ultrassônicos, utilizando simulação numérica. Foram apresentadas características
dos medidores ultrassônicos e questões sobre a configuração da modelagem do
escoamento que podem influenciar nos resultados numéricos. Foram descritos os
procedimentos utilizados para traçar as linhas e para calcular a velocidade média
no medidor e o erro de medição. Foi mostrado o efeito de uma curva, duas curvas
no mesmo plano e duas curvas em planos perpendiculares, em medidores
ultrassônicos de 1, 2, 3, 4, 5 e 8 canais, com diferentes arranjos. Também foi
analisado o efeito de um degrau no resultado do medidor ultrassônico por meio de
simulação de medidores 1 a 5 canais e por calibração de medidores de 3 canais.
Foram utilizados fatores, calculados pela razão entre a velocidade indicada pelo
medidor em um dado local e a velocidade que seria indicada pelo mesmo medidor
em escoamento completamente desenvolvido. Logo após uma curva, os fatores
para medidores de 1 canal variaram de 0,40 a 1,28; para medidores de 3 canais, de
0,5 a 1,42; e para medidores de 4 e 5 canais, as diferenças chegaram a ultrapassar
10%. A 20D após uma curva, medidores de 2 e 3 canais indicaram fatores de 0,9 a
1,08 e medidores de 4 e 5 canais, fatores de 0,99 a 1,04. Os parâmetros de
diagnóstico analisados não se mostraram eficazes e sua utilização não é
recomendada. Pela simulação, um degrau convergente de -4% gera diferenças na
ordem de 0,3% para medidores de 3 canais e, para degrau divergente de 4%, as
diferenças ultrapassam 0,5%. A diferença entre os resultados das calibrações com
e sem degrau ficou entre 0,18% a 0,3%. A simulação numérica é uma ferramenta
útil na análise dos medidores ultrassônicos e mostrou a sensibilidade desses
medidores a variações no perfil de velocidades. / [en] The present work evaluates the influence of the installation in ultrasonic
flow meters, using numerical simulation. Ultrasonic meter characteristics and
issues about the flow modeling configuration that may influence the numerical
results were presented. Procedures used to draw the lines and to calculate the
meter mean velocity and the measurement error were described. The effect of one
curve, two curves at the same plane and two curves at perpendicular planes at 1, 2,
3, 4, 5 and 8-path meters with different arrangements were shown. Also, the effect
of one step at the results of ultrasonic meters was analyzed by the simulation of 1
to 5-paths meters and by the calibration of a 3 path meters. Factors calculated by
the ratio between the velocity indicated by the meter in a certain position and the
velocity that would be indicated by the meter in a fully developed flow. Just after one
curve, the factors for 1-path meters varied from 0.40 to 1.28; for 3-path meters,
from 0.5 to 1.42; and for 4 and 5-path meters, the differences were higher than
10%. At 20D downstream of one curve, 2 and 3-path meters indicated factors
equal to 0.9 and 1.08; and 4 and 5-path meters, factors equal to 0.99 to 1.04. The
diagnostic parameters analyzed were not efficient and their use is not
recommended. By the simulation, a convergent step of -4% generates differences
about 0.3% for 3-path meters and for a divergent step -f 4%, the differences are
higher than 0.5%. The differences between the calibration results with and
without steps were from 0.18% to 0.3%. The numerical simulation is a useful tool
in the ultrasonic meter analyses and showed the sensitivity of these meters to
velocity profile variations.
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[en] NUMERICAL AND ANALYTICAL STUDIES TO QUANTIFY THE SAND PRODUCTION IN A FIELD OF THE MARACAIBO BASIN, VENEZUELA / [pt] ESTUDOS NUMÉRICOS E ANALÍTICOS PARA QUANTIFICAR A PRODUÇÃO DE AREIA EM UM CAMPO DA BACIA DE MARACAIBO, VENEZUELACAROLINA DEL VALLE ZAMBRANO CABRERA 11 September 2009 (has links)
[pt] A produção de areia em poços de petróleo é um problema bem
conhecido devido às conqüências catastróficas, que muitas vezes chegam a
afetar a vida produtiva de um reservatório inteiro. Estudos sobre o assunto vêm
sendo desenvolvidos, e uma importante linha de pesquisa tem se formado. No
entanto, estes estudos focam principalmente na predição ou começo da
produção de areia, dando uma importância menor à sua quantificação. Há mais
de vinte anos, este problema tem sido relatado em um Campo da Bacia de
Maracaibo na Venezuela, levando ao fechamento de um grande numero de
poços. O problema é ainda maior devido às condições do reservatorio:
profundidade (maior a 5000 (m)), alta pressão e temperatura assim como a
resistência mecânica da rocha (maior a 50 (Mpa)) fazem que estudos mais
avançados sejam precisados para além de determinar que fatores influenciam
este fenômeno, observar se os modelos de quantificação utilizados neste
trabalho representam o que ocorre no campo. Para isto, utilizo-se o software
comercial de elementos finitos Abaqus junto com a sub-rotina de erosão assim
como o modelo analitico de Willson, baseada na resistência equivalente da
formação obtida a partir dos ensaios de cilindro oco ou TWC (thick Walled
Cylinder) desenvolvidos também neste trabalho. Em ambos métodos, foram
imposta condições reais do campo: estado de tensão, pressão de fundo do
poço, poro-pressão, assim como o comportamento tensão-deformação da
rocha, obtidos a partir de ensaios de compressão uniaxial. Para o caso da
modelagem numerica, forem analisados dois casos, poço aberto (modelo de
duas dimensoes) e tunel canhoneado (modelos de tres dimensoes). No caso
do modelo de Willson foi implementado o túnel canhoneado. / [en] Sand production at oil wells is a well-known problem, due to the
disastrous consequences that in some cases affect the productivity of the entire
reservoir. Studies about the subject have been development and a very
important research line has been created. However, those progresses are more
focus on sand production onset, giving less importance to the quantification
issue. Whit more than twenty years, there is a field located on Maracaibo Basin,
Venezuela that has been affected with this problem occasionating the closure of
a big amount of wells. The problem is even bigger due to the reservoir
conditions: depth (more than 5000 (m)), high pressure and temperature
conditions and also rock mechanics strength (more than 50 (Mpa)) make that
more advanced studies will be need for seeking the factors that affect in this
phenomenon and observe if the quantifications models used in this work
represent the field observations. For this, was used the commercial software of
finite elements Abaqus whit the erosion sub-routine as well as the analytical
Willson model based on the equivalent strength formation obtain from thick
walled cylinder test development in this work also. In both methods were used
real field conditions: state of stress, bottom hole pressure, pore pressure and
the stress-strain rock behavior obtain form uniaxial compression test. For the
numerical model were analyzed two cases, open hole (two dimension model)
and perforation tunnel (three dimension model). For the analytical Willson
model was just implemented the perforation tunnel case.
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[en] SLOT COATING PROCESS: EFFECT OF GAP OSCILLATION ON THE COATING THICKNESS UNIFORMITY / [pt] PROCESSO DE REVESTIMENTO POR EXTRUSÃO: EFEITO DA OSCILAÇÃO DA FRESTA NA UNIFORMIDADE DA ESPESSURA DO FILMEEDUARDO DE BRITTO PEREZ 11 January 2010 (has links)
[pt] O processo de revestimento por extrusão (slot coating) é muito utilizado em
produtos que requerem alta uniformidade de espessura. Sua janela de operação em
regime permanente já foi plenamente estudada, mas o entendimento completo do
processo requer a análise da sua sensibilidade a pequenas variações nos
parâmetros operacionais. Neste trabalho é feita uma análise transiente (por
simulação numérica) do efeito de uma variação periódica conhecida da fresta de
revestimento na uniformidade da espessura do líquido revestido. Várias
geometrias de barras de revestimento e parâmetros de processo são testados e os
respectivos fatores de amplificação determinados em função da frequência de
oscilação da fresta de revestimento. O ajuste inicial da fresta e o nível de vácuo
aplicado a montante da barra de revestimento são duas variáveis básicas de
processo, pois podem ser rapidamente ajustadas. Gráficos de contorno do fator de
amplificação no espaço da fresta de revestimento contra o nível de vácuo são
mostrados e surgem conclusões interessantes sobre a condição ótima de ajuste
para minimização do fator de amplificação. Um algoritmo de otimização é
utilizado com o objetivo de determinar pontos de mínimo no campo do fator de
amplificação no espaço da fresta de revestimento contra o nível de vácuo. O
líquido é considerado Newtoniano a as simulações são feitas a baixos números de
capilaridade e Reynolds. / [en] Slot coating is one of the preferred methods when high precision is required
and several studies focusing on its steady state analysis were made to determine
the operating window of the process. However, full understanding of coating
flows requires not only the two-dimensional, steady state solution of the
governing equations, but also the sensitivity of those flows to small upsets. An
effort to understand the impact of the coating gap periodic oscillation on down
web thickness variation is made using computer aided simulation. Different slot
die lip geometries and process conditions are tested and the respective
amplification factors as a function of gap oscillation frequencies are reported.
Coating gap and the vacuum level are particulary important process variables
because are easily changed by the process engineer. Two dimensional contour
plots of the amplification factor in the space of coating gap against vacuum level
are reported for some geometries, and interesting results show up about their
optimal adjusts. In the last chapter an optimization algorithm is used to find
minimum values of the amplification factor of gap oscillation in the space of
coating gap against vacuum level. The liquid is assumed Newtonian and
computations are made at low capillary (up to 1.6) and Reynolds numbers. The
transient free surface flow with appropriate boundary conditions is solved by the
Galerkin/finite element methods, with time integration by a predictor-corrector
algorithm. The set of non-linear algebraic equations for the finite element basis
functions coefficients is solved by Newton’s method.
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[en] NUMERICAL SIMULATION OF FRACTURE PROCESSES IN CONCRETE STRUCTURES COMBINING THE DISCRETE AND THE SMEARED APPROACHES / [pt] SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE FRATURAMENTO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO COMBINANDO OS PROCESSOS DISCRETO E DISTRIBUÍDORICARDO AMORIM EINSFELD 09 November 2001 (has links)
[pt] O presente trabalho consiste na elaboração de um modelo
para simulação numérica do fraturamento em estruturas de
concreto utilizando-se o Método dos Elementos Finitos e
conceitos da Mecânica da Fratura aplicada ao concreto.
A característica mais importante deste modelo está na
transição do processo de fraturamento distribuído para o
processo discreto à medida em que as deformações se
localizam em uma certa região da estrutura. Com isto, pode-
se tirar proveito das principais vantagens apresentadas
pelos dois processos, ao mesmo tempo em que se eliminam
algumas de suas maiores desvantagens. A simulação é
suportada por um pré-processador para geração automática da
malha de elementos finitos e por uma sofisticada estrutura
de dados topológica que assegura a consistência da malha
gerada. A fissura discreta é inserida em uma região de
comportamento plástico selecionada pelo programa, e somente
esta região é rediscretizada após a inserção e propagação
da fissura. Todo o processo é monitorado pelo usuário
através da mesma interface gráfica. A análise pelo processo
distribuído é desenvolvida através de um modelo plástico
não-associado e algumas dificuldades numéricas são
encontradas na tentativa de representar o comportamento da
estrutura nas proximidades da carga máxima e no regime pós-
pico. Um procedimento numérico é proposto para contornar
estas dificuldades. / [en] This work consists of the development of a model for
numerical fracture simulation of concrete structures using
the Finite Element Method and concepts of Fracture
Mechanics applied to concrete.The most important
characteristic of the simulation is the transition from the
smeared to the discrete approach as the strain localizes in
a certain region of the structure. With this method
it is possible to take advantage of the main
characteristics of the two approaches and, at the same
time, eliminate some of their disadvantages.The simulation
is supported by a pre-processor for automatic finite
element mesh generation and by a sophisticated topology-
based data structure that assures mesh consistency.
The discrete crack is introduced into a plastic region
selected by the program, and only this region is remeshed
after crack propagation. All the process is monitored
through the same user interface.The smeared analysis is
developed through a non-associated plastic model which poses
some numerical difficulties when tracing the behavior of
the structure close to the peak and in the post-peak
regime. A numerical solution is proposed to avoid these
difficulties.
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[en] DEFORMABILITY ANALYSIS OF SOIL NAILING EXCAVATIONS / [pt] ESTUDOS DA DEFORMABILIDADE DE ESCAVAÇÕES COM SOLO GRAMPEADOFERNANDA OTTO SPRINGER 28 September 2001 (has links)
[pt] A utilização de inclusões passivas para reforços de solos, técnica comumente conhecida como solo grampeado, vem tendo aceitação crescente junto a profissionais de engenharia civil, em especial no Rio de Janeiro. Esta técnica, porém, carece de um estudo detalhado sobre a influência dos parâmetros relevantes na deformabilidade de maciços grampeados. Os grampos são inclusões rígidas, instaladas suborizontalmente, sem tensão ou trecho livre, pois as barras de aço são introduzidas em um furo preenchido com calda de cimento. As forças axiais nos grampos são obtidas através da descompressão lateral causada pela escavação do solo. O grampeamento é feito na massa de solo à medida
que escavações são executadas em etapas, obtendo se uma zona reforçada que atua como suporte da massa de solo posterior, sem reforço. A face frontal da escavação é usualmente protegida por concreto projetado, sem funções estruturais. Esta pesquisa objetiva avaliar a influência dos diversos parâmetros geotécnicos e geométricos no comportamento tensão deformação de escavações grampeadas com
face vertical e superfície do terreno horizontal. A análise paramétrica foi realizada pelo FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua) que é um programa computacional baseado no método das diferenças finitas. Este programa simula o comportamento bidimensional de estruturas reforçadas, constituídas de solo e ou rocha, que possam ser submetidos a escoamento plástico quando o limite de resistência é atingido. Os resultados mostram que o módulo de Young (E) e a coesão do solo (c) são de grande
relevância para o projeto de estruturas grampeadas. Adicionalmente, as análises indicam que a resistência ao cisalhamento na interface solo-grampo (qs) é também um parâmetro importante, particularmente nos casos com grampos de comprimento (L) inferior a 80 por cento da profundidade de escavação (H) (L/H < 0,80). Recomenda-se que o valor de qs seja determinado diretamente a partir de ensaios de arrancamento no campo. No que se refere à inclinação dos grampos, os resultados mostram que não há diferenças significativas nos deslocamentos do maciço reforçado para lambda menor ou igual a 10 graus. Estes resultados são particularmente interessantes do ponto de vista de execução, pois inclinações da ordem de 10 graus facilitam os procedimentos de injeção no campo. Os resultados obtidos nesta pesquisa indicam o uso de comprimentos de grampos maiores que 70 por cento da altura de escavação (L/H > 0,70) na técnica do solo grampeado. / [en] The use of passive inclusion for soil reinforcements, technique usually known as soil nailing, has been gaining growing acceptance within civil engineering professionals,especially in Rio de Janeiro. However this technique lacks a more detailed study on the elevant parameters influencing the deformability of soil nailed masses. The nails are rigid inclusions, sub horizontally positioned, without tension or free space between the nail and the surrounding soil mass. The axial forces on the nails are developed due to lateral decompression caused by soil excavation. As the excavation stages proceed, the nails are successively being installed, producing a reinforced zone, which acts as a support for the soil mass. The frontal face of the excavation is usually protected by shotcrete, and has no structural functions. This research aims at evaluating the influence of the various geotechnical and geometric parameters on the stress strain behavior of nailed excavations, with vertical face and horizontal soil surface.
The parametric analysis was performed using FLAC (Fast Lagrangian Analysis of Continua), which is a computer program based on the finite difference method. This program simulates bi dimensional behavior of reinforced structures of soils and or rocks,which may be submitted to plastic flow when the strength limit is reached.
The results show that the Youngs modulus (E) and soil cohesion (c ) have a very significant influence on the displacement of a soil nailing structure. The analysis also indicates that the mobilized shear strength at the soil nail interface (qs) is also an important parameter, particularly for nail lengths (L) smaller than 0,80 of the excavation height (H) (L/H < 0,80). It is therefore recommended that qs be directly determined by pullout in situ tests. Regarding nail inclination the results suggests no significant influence on the reinforced soil mass displacement for alpha less or equal than 10 degrees. These
results are particularly relevant for engineering practice, because a 10 degrees inclination facilitates grouting injections in the field. The results in this research indicates the use of nail lengths (L) greater than 0,70 of the excavation height (H) (L/H greater than 0,70) in soil nailing technique.
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[en] THEORETICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF COOLING TOWERS AND AIR WASHERS / [pt] ANÁLISE TEÓRICO-EXPERIMENTAL DE TORRES DE RESFRIAMENTO E LAVADORES DE ARMARCOS SEBASTIAO DE PAULA GOMES 08 October 2012 (has links)
[pt] Investigou-se teórica e experimentalmente o comportamento dos equipamentos de transferência de calor e massa conhecidos como Torre de Resfriamento e Lavador de Ar.
Para a torre, analisa-se um modelo de simulação, a partir de equações diferenciais ordinárias obtidas através de balanços de energia e massa em um elemento infinitesimal de volume, baseado em propriedades uniformes em uma mesma seção transversal, sendo, portanto unidimensional. O sistema resultante é resolvido numericamente. Já para o lavador de Ar, obtem-se, através dos mesmos balanços juntamente com a hipótese de temperatura da água constante, uma solução analítica.
Montou-se, com o intuito de validação do modelo, um sistema experimental onde os parâmetros de interesse pudessem ser medidos e desta forma comparados com os resultados numéricos. A concordância entre valores foi bastante boa, para a faixa investigada. Este mesmo sistema permitiu que se obtivessem dados reais a respeito da operação tanto da torre como do lavador, e como consequência a determinação do produto coeficiente de transferência de massa pela área de troca (Hd Av), para cada caso. Finalmente, apresentam-se correlações para o cálculo deste parâmetro como função das vazões de ar e da área da seção transversal, as quais podem ser utilizadas em projetos futuros destes equipamentos. / [en] In the present work the cooling tower and the Air Washer were investigated, experimentally and theoretically.
The one-dimensional model developed to simulate the cooling tower operation was based on mass and energy balances written for a differential colume. The resulting system of differential equations was solved numerically.
For the Air Washer, the energy and mass balances, incorporating the assumption of constant water temperature, led to a system of equations wich was solved analytically.
The experiments conducted were aimed at validating the models developed. The experimental results obtained were in very good agreement with the predictions, within the range of parameters investigated.
Correlations were developed relating average mass transfer coefficient for the equipments with the water and air flow rates.
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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] SUBSEA SEPARATION SYSTEMS AS A STRATEGY TO MITIGATE FLOW ASSURANCE PROBLEMS / [pt] SISTEMAS DE SEPARAÇÃO SUBMARINA COMO ESTRATÉGIA PARA MITIGAR PROBLEMAS DE GARANTIA DE ESCOAMENTORODRIGO PIZARRO LAVALLE DA SILVA 21 June 2016 (has links)
[pt] A produção de óleo e gás através de sistemas submarinos de produção vem
sendo testada e realizada em diversos campos. As etapas iniciais do processamento
primário, que eram realizadas nas Unidades Estacionárias de Produção (UEPs),
vêm sendo deslocadas para o leito marinho, reduzindo os problemas de garantia de
escoamento e aumentando a área disponível nas UEPs para processamento do óleo.
Em primeiro lugar, o presente trabalho descreve os principais projetos de separação
submarina já instalados e as motivações para suas aplicações. Adicionalmente, o
presente trabalho apresenta os benefícios dos sistemas submarinos de separação
água-óleo por meio dos resultados obtidos com um simulador de escoamento
multifásico elaborado ao longo desta dissertação. Baseado no método de Beggs e
Brill, este simulador foi desenvolvido na base computacional do Matlab e é capaz
de avaliar a perda de carga no escoamento multifásico da produção em diversos
arranjos submarinos. Por meio do simulador, foram feitas análises de sensibilidade
para avaliar os efeitos das alterações nos principais parâmetros que influenciam o
escoamento: razão água-óleo, razão gás-óleo, vazão de produção e grau API. Ao
final do trabalho, são apresentados os cálculos das perdas de carga de dois arranjos
submarinos hipotéticos que apresentam desafios relacionados à garantia de
escoamento e a solução destes problemas com a instalação de sistemas submarinos
de separação água-óleo. / [en] The production of oil and gas by subsea production systems has been tested
and performed for several fields. The first steps of the primary oil and gas
processing, which were held in Stationary Production Units (SPU), have been
shifted to the seabed, reducing flow assurance problems and increasing the
available area in SPUs for oil processing. On top to describing the main subsea
separation projects and the reasons for their applications, the objective of this work
is to present the benefits of subsea oil-water separation systems by means the results
obtained with a multiphase flow simulator developed along this masters
dissertation. Based on the method of Beggs and Brill, this simulator has been
developed on Matlab platform and is able to evaluate the pressure drop of
multiphase flows in various subsea production arrangements. With the simulator, a
number of sensitivity analyzes is performed by changing the main parameters that
affect the flow pressure drop: water-oil ratio, gas-oil ratio, production flow rate and
API gravity. At the end of this work, the simulation results of two hypothetical
subsea scenarios that have flow assurance problems and the solution of these
problems with the installation of oil-water subsea separation systems are presented.
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[en] MULTIPHASE FLOW SIMULATOR FOR OIL PRODUCTION WELLS / [pt] SIMULADOR DE ESCOAMENTO EM POÇOS DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEODALILA DE SOUSA GOMES 06 May 2016 (has links)
[pt] Sistemas de escoamento multifásico se formam ao longo de um poço de produção de petróleo. A análise do comportamento do escoamento através da coluna de produção é realizada com o apoio de ferramentas computacionais e é essencial para o projeto e operação de um sistema de produção de petróleo. Os simuladores comerciais disponíveis para esse tipo de análise exigem aquisição de licença, cujo custo é elevado, restringindo seu uso às grandes companhias petrolíferas e aos renomados institutos de pesquisa. Além disso, esses programas não permitem a visualização da metodologia utilizada para o tratamento do problema físico e para a solução numérica empregada, e nem a alteração de parâmetros internos, tornando seu uso restrito a certas classes de problemas. Apesar da grande demanda e utilidade desse tipo de software ainda há poucos trabalhos desenvolvidos nessa área. Esta pesquisa tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um simulador de escoamento multifásico simplificado e aberto, com aplicação na otimização da produção de óleo e gás. Dentre as aplicações do programa podemos citar a obtenção das curvas de gradiente de pressão e a otimização de gás-lift. Um estudo paramétrico foi conduzido, mostrando a influência de parâmetros como, por exemplo, o diâmetro da tubulação. Os resultados obtidos foram comparados com a literatura e são fisicamente coerentes. Sendo assim, o programa desenvolvido mostra-se promissor. / [en] Multiphase flow systems are formed along an oil production well. The analysis of the flow behavior through the production column is performed with the aid of computational tools, and is very important to the design and optimization of the oil well production operation. In general, the commercial softwares available to analyze this process are very expensive, which restrict its use to some particular companies. In addition, the methodology used to analyze the physical problem, and the numerical solution are fixed and closed, which restrict its use to certain classes of problems, since it is not possible to change or improve the numerical solution. Despite the great demand and use of this kind of software, there are few researches in this area. This research aims to present the development of a simplified multiphase flow simulator open to public, with application to the optimization of oil and gas production wells. Among the applications are the plot of pressure-distribution curves and the optimization of gas-lift. A parametric study is performed, showing the influence of some governing parameters, such as tubing diameter, in the production flow rate. The results obtained were compared with pertinent literature and are physically reasonable, showing that the software developed is promising.
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[en] NUMERICAL STUDY OF PERTURBATION EVOLUTION ON GAS-LIQUID STRATIFIED FLOW IN HORIZONTAL PIPES / [pt] ESTUDO NUMÉRICO DA EVOLUÇÃO DE PERTURBAÇÕES NO ESCOAMENTO ESTRATIFICADO GÁS-LÍQUIDO EM TUBULAÇÕES HORIZONTAISTHIAGO HANDERSON TORRES EDUARDO 08 November 2018 (has links)
[pt] A estabilidade do escoamento estratificado de ar e água, sujeito a perturbações periódicas no nível de líquido, é investigada numericamente em um duto horizontal. Selecionou-se o Modelo de Dois Fluidos unidimensional para a simulação do escoamento. As equações de conservação de massa e de quantidade de movimento linear para as fases gás e líquido são discretizadas de acordo com o método dos Volumes Finitos. O acoplamento entre as equações é resolvido sequencialmente com uma versão modificada do método PRIME. Perturbações no nível de líquido foram introduzidas de maneira controlada na entrada da tubulação. A evolução dessas perturbações, ao longo da tubulação, é analisada e os resultados são comparados com as previsões fornecidas por um modelo baseado na teoria linear de Kelvin-Helmholtz. A velocidade de propagação, a frequência e o número de onda das perturbações apresentam excelente concordância entre a simulação e modelo, indicando que, de fato, ambas abordagens são capazes de prever características fundamentais dessas ondas. As taxas de crescimento previstas pelo modelo e as obtidas na simulação, também, foram comparadas apresentando razoável concordância. Os resultados mostram que a frequência da perturbação tem influência na taxa de amplificação e que ondas com frequências mais altas tendem a serem mais instáveis. Para tubulações longas, efeitos não lineares podem ser observados em regiões afastadas da entrada da tubulação. Nesse estágio é possível observar alterações no mecanismo de crescimento das perturbações. / [en] The stability of stratified air-water flow under the influence of periodic disturbances in the liquid level is investigated numerically for a horizontal pipe. One-dimensional two-fluid model is used for flow simulation.
Conservation equations for mass and linear momentum are discretized for both phases using a finite volume method. Coupling between equations is achieved by sequentially solving a modified version of PRIME method. Controlled disturbances are introduced in the flow by oscillating the liquid level at the pipe inlet. The evolution of the generated disturbances along the pipe is analyzed and the results are compared with predictions given by a model based on linear theory of Kelvin-Helmholtz (KH). An excellent agreement is obtained for velocity, frequency and wave number of the perturbations. This indicates that both approaches are capable to predict the fundamental characteristics of the waves. Amplifications rates predicted by simulation and model have been also compared and the results show a reasonable agreement. It is found that the frequency of the perturbations plays a role in the amplification rate. For increasingly higher frequencies the disturbances tends to be more unstable. The analysis is extended for long pipes, in such cases the growth rates changes at locations far from the inlet. It is conjectured that non linear mechanisms are related to observations.
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