Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-11T18:13:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_FernandoFabris_M.pdf: 2246872 bytes, checksum: 214594df4e03b6e7638cc0a23a757366 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: As empresas de petróleo, através de seu segmento de exploração e produção - E&P - têm buscado o'aproveitamento das reservas de óleos. pesados, delimitando-as e produzindo-as de forma economicamente viável. Nessa busca, a atividade de Elevação e Escoamento tem o papel de viabilizar a movimentação desses óleos através de linhas e dutos. Um óleo é geralmente denominado pesado quando sua densidade é maior que 934 kg/m3, ou seja, seu grau API é inferior a 20, e sua viscosidade maior que 100 cP em condições de reservatório, características que dificultam sua movimentação e processamento primário. Este trabalho investiga o escoamento trifásico de misturas de óleo pesado cru com ar e água em um tubo vertical de vidro, em proporções variadas das três fases, no qual a água é injetada de forma a impedir o contato do óleo com a parede e reduzir o atrito (sistema core-flow). Para cada trio de vazões lidas nos correspondentes rotâmetros, determinou-se o padrão de escoamento com o auxílio de uma câmera de filmagem rápida (1000 quadros/segundo), e mediu-se o gradiente de pressão por meio de um transdutor diferencial de pressão. Os resultados são apresentados na forma de mapas de fluxo baseados nas velocidades superficiais e gráficos de gradiente de pressão total, possibilitando algumas comparações e interpretações. A principal conclusão aponta para a grande viabilidade da técnica de escoamento proposta. / Abstract: The oil companies, by their Exploration and Production departments (E&P), have worldwide sought viable means of recovery and prQduction of heavy oil fields, so as to aggregate and delimit those reserves in order to provide the highest revenues. In this search, the role of elevation and flow is to supply an adequate transport for these oils through lines and ducts. An oil is generally considered to be 'heavy' whenever its density is higher than 934 kg/m3 (i.e. API degree lower thari 20) and its viscosity is higher than 100 cP at reservo ir conditions; these features make it difficult their transportation and primary processing. In this work the threephase flow of a heavy crude oil, air and water in a vertical glass pipe, at several combinations of flow rates, is investigated, in which water is injected so as to avoid oil-wall contact and reduce friction (core-flow system). For each trio offlow rates read at the correspondent rotameters, the flow pattem was determined using a high speed camera (1000 ftames/second), and the pressure gradient was provided by a differential pressure transducer. The results are presented in flow maps based on superficial velocities and total pressure gradient 'plots, allowing some comparisons and interpretations. The main conclusion indicates the great viability of the proposed flow technique. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trevisan_FranciscoExaltacao_M.pdf: 3270691 bytes, checksum: fe9889927a406d7a231ce2e2e37eb5cc (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Considerados de grande importância na indústria de petróleo, os óleos pesados constituem grande parte da reserva nacional, e mundial, a ser explotada e produzida. Devido a dificuldades associadas às características desfavoráveis deste tipo de óleo, como viscosidade e densidade, tem-se procurado métodos que viabilizem economicamente sua produção e transporte. Uma dessas técnicas é o core flow, que consiste basicamente na injeção lateral de pequenas quantidades de água junto ao óleo para que a primeira lubrifique o escoamento. Entretanto com a queda de pressão ao longo da tubulação, é inevitável que haja o desprendimento do gás inicialmente em solução no petróleo, o que altera as características do escoamento bifásico óleo pesado-água. Neste trabalho foram feitos testes experimentais para obter diversas informações sobre os padrões de fluxo em escoamento horizontal e as queda de pressão correspondentes. Foram elaborados mapas de fluxo onde se encontram os diversos padrões observados para cada trio de vazões de cada fase escoada. Os gradientes de pressão obtidos foram apresentados em forma de cartas e também comparados com outros tipos de fluxo, para melhor avaliar o comportamento das perdas de carga. Além disso, foi elaborado uma correlação matemática que prevê o gradiente de pressão estimando uma viscosidade equivalente do fluxo trifásico. A presença do gás aumentou o gradiente de pressão, porém o método de injeção de água para o transporte de óleos pesados provou ainda ser eficaz / Abstract: Considered to be of great importance to the oil industry, heavy oils represent a significant part of national, and worldwide, unexploited reserves. Do to the difficulties associated with the unfavorable characteristics ofthis type of oil, such as viscosity and density, heavy oil economic production and transportation techniques are being studied. One of these methods is the core flow, which consists on the lateral injection offew amounts ofwater that lubricates the oil flow. However, the pressure drop along the tube makes the gas dissociation inevitable, which wiIl alter the oil-water flow characteristics. This work presents an experimental study done to obtain more information on horizontal three-phase flow pattems and the corresponding pressure drop. Flow maps were developed, where the observed pattems were related to its corresponding superficial velocity trios. The obtained pressure gradients are presented in graphic forms and compared to other flow types, for a better evaluation of its behavior. A mathematical correlation that predicts the pressure loss by estimating an equivalent viscosity was also developed. Despite the pressure gradient increase, caused by the gaseous phase, the technique of water injection for the transport ofheavy oil has still proven to be efficient / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Antonio Carlos Bannwart / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-07-31T15:13:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ObregonVara_RosaMaribel_M.pdf: 3876695 bytes, checksum: eab8e9bdc7ff92684aba33d3163bff1a (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: Considerados de grande importância na indústria petroleira, os óleos pesados constituem uma grande reserva a ser explotada e produzida. Devido a dificuldades associadas às propriedades do óleo como densidade e viscosidade, tem-se procurado métodos para produzí-lo e transportá-lo de forma econômica. Uma dessas técnicas é o corejIow, que é basicamente a injeção lateral de pequenas quantidades de água, com o fim de lubrificar o óleo, formando uma configuração concêntrica anular, onde o óleo ocupa o centro e a água a parte externa. Neste trabalho fizeram-se testes experimentaispara obter diversas informaçõessobre os padrões de fluxo em duto horizontal de um escoamento óleo pesado - água, com ênfase no padrão corejIow. Estabeleceuse uma análise de estabilidade unidimensional geral para o padrão anular liquido - líquido horizontal, através da qual chegou-se a um critério geral de estabilidade, o qual inclui o critério de Kelvin-Helmhotz, conseguindo representar bem os resultados experimentais. Os dados coletados no laboratório também permitiram desenvolver um modelo para cálculo das perdas de pressão e da fração volumétrica com correlações que consideram os fenômenos fisicos relevantes: turbulência do anel, escorregamento entre as fases, molhabilidade e rugosidade da parede e as ondulações no núcleo de óleo. O uso do corejIow consegueu reduzir a perda de pressão em até 225 vezes em comparação com o óleo sozinho / Abstract: Heavy oi! has a growingimportancein the oi! industry,given the amountof its largeand unexploited reserves. Because of the natural difficulties reIated to its physical properties - higb viscosity and density - researchhas been focusedon how to produce and transportheavyoi] economically. Oneofthemostpromisingtecbniquesinvestigated, nownascore-annularflow 01 coreflow, is based on the lateral injection of few amounts of water, so as to lubricate the oil and form an annular liquid-liquid flow pattern, with the oi! in the center, surrounded by a watel annulus. In this work, experiments were performed in a horizontal pipe, in order to obtain detailed information on different heavy oil-water flow patterns, with special interest on the core flow pattern. A one- dimensional approach to the stability ofhorizontalliquid-liquid annular flow was developed and a general stability criterion was derived, which incIudes the Kelvin-HelInholtz criterion as a special case, and gives good agreement with the laboratory measurements. The data coIlected also allowed to develop pressure drop and holdup models taking into account alI relevant physical phenomena: annulus turbulence, slip between the phases, wall wettability and roughness and interface waviness. In the present experiments, pressure drop was reduced up to 225 fold in core flow compared with the flow of an equal amount of the oi! / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientadores: Rahoma Sadeg Mohamed, Watson Loh / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T20:10:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RonaldoGoncalvesdos_M.pdf: 2592752 bytes, checksum: 0b29b2d43cb92bfcf2b5329b8efb1f8c (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O alto custo de produção e transporte dos óleos pesados é a principal barreira para a exploração das suas abundantes reservas mundiais. Tecnologias de fluxo de petróleo em oleodutos baseadas no confinamento do óleo em uma seção anular aquosa, conhecidas como core-flows, têm surgido como alternativa viável para o transporte desses óleos. O efeito lubrificante do filme aquoso conduz à reduzidos valores de viscosidade e, conseqüentemente, ao baixo consumo de energia. Um possível problema associado com esta tecnologia é o acumulo gradual do óleo sobre a superfície interna da tubulação, requerendo o uso de procedimentos de limpeza. Este trabalho é baseado na investigação dos efeitos de componentes polares do petróleo sobre a molhabilidade de tais superfícies por óleos crus através de medidas de ângulo do contato em sistemas óleo pesado/fase aquosa/superfície metálica. Asfaltenes e ácidos naftênicos foram removidos do óleo cru por floculação com n-alcanos e por tratamento com solução alcalina, respectivamente. Como superfícies metálicas modelos, aço comercial e aço galvanizado foram utilizados, e as fases aquosas estudadas compreenderam água para e soluções de cloreto de sódio e de meta-silicate de sódio a 1%. Ângulos de contato estáticos foram determinados através da deposição de uma gora de óleo sob a superfície metálica na presença de uma fase aquosa... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: High cost of recovery and transport of heavy crude oils is the main barrier for the exploration of their abundant reserves worldwide. The technology of oil flow in pipelines assisted by its confinement within an annular aqueous section, known as core-flow, represent a viable alternative for the transport of these oils. The lubricating effect of the aqueous film leads to reduced equivalent viscosities and, hence, low energy consumption. One of the possible problems associated with this technique is the gradual accumulation of oil on the inner pipeline surfaces, requiring the use of cleaning procedures. This work is aimed at investigating the roles of the oil polar components on the wetting of such surfaces by crude oil through contact angle measurements in systems containing heavy oil/aqueous phase/metallic surfaces. Asphaltenes and naphthenic acids were removed from the crude oil, respectively, by flocculation with alkanes and by washing with alkaline solution. As model metallic surfaces, commercial and galvanized steel were used; and the studied aqueous phases comprised pure water, 1% sodium chloride and sodium meta-silicate solutions. Static contact angles were determined via the placement of an oil droplet under the metallic surface in the presence of an aqueous phase. These measurements revealed small influence of the nature of the metallic surfaces on the observed wettability... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia Química