Orientador: Oswaldo Antunes Pedrosa Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:12:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Amado_LuizCarlosNascimento_M.pdf: 1477762 bytes, checksum: 562d13c0638e2fb0abbefe40b3b09cab (MD5) Previous issue date: 1990 / Resumo: Este trabalho tem a finalidade de apresentar o sistema de malha triangular como uma alternativa viável para utilização em simulação numérica de reservatórios e a sua aplicação a reservatórios com geometrias complexas e descontinuidades internas, como falhas ou formações heterogêneas. A vantagem da malha composta de triângulos se prende à sua flexi¬bilidade na modelagem de contornos curvilíneos irregulares, facilitando assim o tratamento das condições de contorno das equações diferenci¬ais de escoamento. Além disso. pela forma de construção dos blocos de malha, através do método das mediatrizes, conseguem-se células hexagonais que reproduzem melhor a configuração do escoamento e contribuem assim para a redução do efeito de orientação de malha, muito comum nas malhas de coordenadas cartesianas. Para a geração da malha triangular. foi desenvolvido um algoritmo numérico que se adapta simultaneamente às fronteiras externas do reservatório e aos contornos de regiões heterogêneas, porventura existentes. O modelo matemático é desenvolvido a partir da formulação integral das equações de balanço de massa, integrando-se em relação ao volume de cada bloco de malha e discretizando-se as equações resultan¬tes através do método das diferenças finitas, considerando-se a malha triangular gerada. Um simulador ., black-oil " bidimensional foi imple¬mentado, segundo esse modelo, para o estudo do escoamento bifásico de óleo e água e foi aplicado para a simulação de dois reservatórios anisotrópicos, onde é vantajosa a utilização da malha triangular. Os resultados obtidos foram validados para os casos mais simples, através de comparação com soluções analíticas. Os casos mais com¬plexos, que não apresentam soluções analíticas, são comparados com os resultados de um simulador comercial que utiliza malha cartesiana convencional / Abstract: The main purpose of this work is to show that the triangular grid system Ís a feasible one for the numerical simulation of reservoirs with complex geometry and with discontinuities such as fractures and he¬terogeneous formations. The advantage of the triangular grid is due to the modelling fle¬xibility when dealing with irregular curvelinear boundaries and the associated differential equation boundary conditions. Moreover, in the assembling process of the grid blocks, by the " Perpendicular Bis¬sector method ", it is possible to build hexagonal cells that reproduces a better flow configuration and with a reduced mesh orientation effect, a very usual behaviour presented by Cartesian coordinates grids. A numerical algorithm was developed for the triangular mesh gene¬ration. The proposed scheme takes into account the external reservoir boundaries and the houndaries of heterogeneous internal domains. The mathematical model is developed using an integral equation formulation for the mass balance in each triangular grid block and a finite difference scheme was applied to the resulting differential equa¬tions. A two dimensional ., black - oil .. simulator was implemented in order to study the oil-water two-phase flow and applied in the si¬mulation of two different anisotropic reservoirs where it is shown the . advantages of the triangular grid scheme. Examples of problems with analytical solutions were simulated in order to validate the computer programo Simulations of more complex problems with no available analytical solutions were compared with the results obtained with a comercial simulator that uses a classical Cartesian grid scheme / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Fernando Rodriguez de la Garza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T00:29:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_MarceloBaccida_M.pdf: 3282619 bytes, checksum: 0d494378095584fd2d58000e8188f206 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Neste trabalho é desenvolvido um simulador PVT para modelar o comportamento de fases de misturas naturais de hidrocarbonetos. O simulador consiste de um programa computacional que baseia-se em equações que representam o comportamento de fases da mistura, no equilíbrio, em processos termodinâmicos de expansão a massa constante ou de liberação a volume constante, em condições diversas de pressão e temperatura. Usa-se a equação-de-estado de Peng-Robinson para determinar o comportamento de fases da mistura. Apresenta-se também, uma metodologia de ajuste automático dos parâmetros da equação-de-estado para reproduzir dados experimentais do comportamento de fases de uma mistura. A metodologia consiste em determinar as propriedades críticas da fração pesada C+, através de correlações disponíveis na literatura e ajustar os parâmetros na e nb do metano (C H 4) e da fração mais pesada (C+) e o coeficiente de interaçâo binária entre esses componentes, fiCH{-c+, de acordo com o seguinte procedimento: primeiro, mantendo os valores teóricos dos parâmetros na e nb, calcula-se o fiCH{-C+ que reproduz a pressão de saturação da mistura. Numa segunda etapa, os parâmetros na e nb são ajustados através de uma técnica de regressão não-linear com mínimos quadrados, usando dados da região de uma fase. O procedimento de ajuste foi testado em amostras de fluidos do tipo gás e condensado e óleo volátil e verificou-se uma boa concordância entre os dados experimentais e os valores preditos pelo simulador na região de duas fases. Constatou-se que o coeficiente de interaçâo fic H{-c+, é o parâmetro relevante para o ajuste da pressão de saturação. Análises dos parâmetros de regressão indicam que as variáveis rel~vantes na regressão não-linear são na e nb do metano / Abstract: In this work a simulator is developed to model the phase behavior of reservoir hydrocarbon mixtures. The simulator consists of a computer program, that is based on equations that represent the phase behavior of the mixture, at equilibrium, under flash and differential liberation processes and various pressure and temperature conditions. The Peng-Robinson EOS is used to predict the phase behavior of the mixture. We also propose a methodology for the automatic fitting of EOS parameters for phase behavior matching. Critical properties of the heaviest, C+, fraction are obtained from available correlations and fitting of EOS parameters, na and nb, for C H4 and C+ as well as of the binary interaction coefficient, bCHi-C+' are performed according to the following procedure : First, keeping the theoretical values of na and nb, we calculate the interaction coefficient bCHi-C+ that matches the saturation pressure of the mixture. In a second stage, the parameters na and nb for the C H 4 and c+ fractions are fitted through a non-linear leasts squares regression technique to match PVT experimental data in the one-phase region. The above procedure was used to adjust the Peng-Robinson EOS to four reservoir hydrocarbon fluid samples, which include gas condensate and volatile oils. Phase behavior in the two-phaseo region predicted with the EOS was verified to match PVT laboratory data obtained under flash and differentialliberation processes. It was verified that the interaction coefficient, bCHi-C+' is the relevant parameter for saturation pressure matching. Analysis of regressed parameters indicate, in alI four applications, that relevant parameters in the non-linear regression fitting are na and nb af the C H4, fraction / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador : Luzia Koike / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:03:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ishikawa_MauricioHaruo_M.pdf: 5163523 bytes, checksum: 1365d4f9b0f8319da8229ac9fcbc689f (MD5) Previous issue date: 1990 / Mestrado

Orientador : Kelsen Valente Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_SergioVasconcellos_M.pdf: 2482873 bytes, checksum: 8ce784d7b8e28cde348fbf2acedd6392 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: A descarga de um poço de petróleo por gas lift contínuo se desenvolve em condições de fluxo multifásico transiente, entretanto, os métodos de projeto disponíveis para a instalação do gas lift contínuo assumem escoamento em regime permanente desde a partida até a estabilização do poço. Utilizando um simulador computacional existente, que tem por base a equação da conservação da quantidade de movimento para a mistura e a equação da conservação da massa para as fases, este trabalho avalia os efeitos transientes do fluxo multifásico quando se tem espaçamento e regulagem de válvulas na coluna de produção obedecendo a um projeto convencional. Um método de projeto convencional é detalhado e em seguida três poços hipotéticos, primeiro dimensionados conforme o método descrito e depois tendo apenas duas válvulas na coluna, são submetidos ao simulador e os resultados confrontados e analisados sob o ponto de vista transiente. Especial ênfase é dada ao tempo total decorrido e volume de gás de injeção consumido durante a descarga. Paralelamente, se conduz uma análise de sensibilidade de alguns parâmetros do poço (pressão estática de reservatório, Pe; pressão de fluxo na superfície, Pcab; pressão disponível de gás de injeção, Pko; abertura do choke; grau API do óleo, o API; índice de produtividade, IP e razãO gás/óleo da formação, RGOF) envolvidos na descarga / Abstract: Oil wells unloading by gas lift is a transient phenomenon. However, available design and analysis methods for continuous flow gas lift installations are based on steady state flow conditions. This work uses a computer model (based on gas and liquid mass-conservation laws and mixture momentum-conservation law) to study multiphase flow transient effects in gas lift wells when valves distribution in the string and calibration are set based on conventional design methods. A conventional method of design is given in detail. Three hipothetical wells conventionally designed are then unloaded and analysed under transient flow conditions. After that, each hipothetical well with only two valves remained in the string is unloaded to verify the influence of the numbet of the valves and transient effects in the unloading processo This work devotes special emphasys to the time and lift gàs consumption during wells unloading. Also, some wells parameters have its sensibility analysis done (static reservoir pressure, Pe; desired head pressure, Pcab; kick off pressure, Pko; choke opening; oil o API; productivity index, IP; formation gas/oil ratio, RGOF) / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Antonio Claudio de França Correa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:46:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_AntonioCarlosCapeleiro_M.pdf: 5557290 bytes, checksum: 7b5c0ed2f3b2e93429fcb3d553dd9496 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: O esquema tradicional de simulação de reservatórios por diferenças finitas utiliza o método de ponderação a montante para aproximar os componentes do termo de fluxo convectivo nas interfaces entre os blocos. Esse procedimento estabiliza a solução numérica, mas introduz graves erros de dispersão numérica, dificultando a correta interpretação dos resultados simulados. Os esquemas exponenciais são alternativas razoáveis quando o termo difusivo domina. No entanto, conforme demonstramos neste trabalho, tendem para o método de ponderação a montante quando o fluxo é muito convectivo. Os métodos de diferenças finitas de ordem mais alta, como o esquema de Leonard, reduzem a dispersão numérica, mas podem produzir soluções fisicamente incorretas quando a equação de conservação assume a forma hiperbólica. Demonstramos, através da solução de algumas equações não-lineares clássicas, que isto ocorre porque a condição de entropia não é obedecida. A condição de entropia é um critério matemático que permite selecionar a solução correta entre as soluções fracas do problema. Os esquemas de Diminuição das Variações Totais (TVD) possuem a notável propriedade de produzirem soluções de alta resolução que obedecem ao princípio da entropia e, conseqüentemente, são fisicamente corretas. Apresentamos uma comparação do desempenho de diversos métodos de diferenças finitas para resolver alguns problemas de engenharia de reservatórios, como: equação da convecção-difusão em lD, equação de Buckley-Leverett e fluxo de traçador em 2D. Os esquemas TVD foram também implementados em um modelo "black-oil" bifásico, e os resultados são discutidos para várias formulações, como IMPES, semi-implícito e totalmente implícito. InclUÍmos no modelo a opção de injeção de traçadores na fase água, considerando o tensor dispersão completo e adsorção com a rocha. São feitas comparações com as soluções obtidas com o método de ponderação a montante e malha refinada e, sempre que possível, com soluções analíticas. O efeito de orientação de malha é estudado. São incluídos diversos exemplos práticos / Abstract: Standard finite-diference reservoir simulation normally uses single-point upstream welghting to approximate the components of the convective flow term at the interfaces between blocks. This procedure stabilizes the numerical solution, but introduces high levels of numerical dispersion, difficulting the correct interpretation of the simulated results. Exponential schemes are reasonable when diffusion dominates, but, as we show in this work, reduce to single-point uspstream when the flow is toa convective. Higher-order finite-difference methods, like Leonard's scheme, are, in general, able to reduce the numerical dispersion, but may produce non-physical solutions when the conservation equation assumes a hyperbolic formo We demonstrate, through the numerical solution of some classical non-linear equations, that this occurs because the entropy condition is violated. The entropy condition is a mathematical cri teria to select the correct solution among weak solutions of the problem. Total Variation Diminishing (TVD) methods have the remarkable property of producing high resolution solutions which obey the entropy condition, and, consequently, are physically consistent. A comparison of the performance of the various methods is presented for some reservoir engineering problems: lD convection-diffusion equation, Buckley-Leverett equation and 2D single-phase tracer flow. TVD schemes were also implemented on a two-phase black-oil model, and resuIts are discussed for various formuIations, such as IMPES, semi-implicit and fully-implicit. We also included options of tracer injection in the water phase, considering fuIl dispersion tensor and adsorption with the rock. Comparisons are made with refined grid single-point upstream solutions and, whenever possible, with analytical solutions. Grid orientation effect is investigated. Practical examples are also included. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Antonio Claudio de França Coelho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:45:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Coelho_AntonioCarlosDecno_M.pdf: 2734082 bytes, checksum: 8be95d4996f6c6beba8a9d3e057c0754 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Diferentes ambientes deposicionais, sujeitos à variações de energia ao longo do tempo geológico, associados à diferentes processos diagenéticos, causam variações nas características das rochas sedimentares. É comum observar-se variações verticais na permeabilidade de rochas reservatório, podendo ocorrer de forma contínua ou discreta. O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo sobre o comportamento de pressões e vazões em poços completados em reservatórios com variação vertical de permeabilidade, submetidos a testes de pressão, assim como avaliar técnicas para interpretação de testes em tais reservatórios. Três tipos de reservatórios com variação vertical de permeabilidade são considerados neste trabalho: . reservatórios com variação contínua de permeabilidade na direção vertical, . reservatórios com múltiplas camadas sem fluxo cruzado e . reserva.tórios com múltiplas camadas com fluxo cruzado. Devido à complexidade do modelo matemático associado ao caso de reservatório com variação contínua de permeabilidade, esse modelo foi considerado como um caso particular do modelo de reservatório com múltiplas camadas com fluxo cruzado. São apresentadas as soluções matemáticas para os dois modelos básicos e discutida a influência de diversos parâmetros sobre o comportamento de pressões e vazões. São discutidos também diversos métodos de regressão não linear e suas aplicações para interpretação automatizada de testes, incluindo-se os casos de reservatórios com múltiplas camadas / Abstract: Due to variations in the environment in which sediments were deposited and the diagenetics process that sediments were submited in their evolution, it is very common to find reservoirs which typically show a vertical variation of permeability. The purpose of this work is to investigate pressure and rate transient behavior in such reservoirs, in order to provide a method for characterization of the reservoir parameters through well test analysis. Three kind of reservoirs are considered in this work: . reservoirs with continuous vertical variation of permeability, multilayer reservoirs without formation crossflow, and . multilayer reservoirs 'with formation crossflow. The continuous vertical variation of permeability case is treated as a special case of multilayer reservoir with fórmation crossflow. Matematical solutions for the two basic model are presented and the influence of several reservoir parameters on the pressure and rate behavior are discussed. Methods for nonlinear parameter estimation in well test analysis are also discussed. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:54:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carneiro_FernandoAntonioSimoes_M.pdf: 2471142 bytes, checksum: 71a6e26d3baf194caeecbb2316404c7f (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Este trabalho visa estudar o fenômeno da separação de fases que ocorre em um tê vertical, utilizando um programa de computador bidimensional baseado no modelo de dois fluidos, para representar o comportamento do escoamento bifásico, e no método dos volumes finitos, para discretizar as equações de conservação. Como partes essenciais deste estudo temos o desenvolvimento de um termo local de difusão viscosa para o modelo, assumindo escoamento laminar, como também o estudo de uma equação constitutiva para a transferência interfacial de quantidade de movimento, representativa para a simulação do fenômeno. A separação das fases foi simulada para valores 0.5 e 1 da razão entre os diâmetros do braço lateral e do ramo principal, de acordo com dados experimentais encontrados na literatura. Uma detalhada distribuição da fração de vazio, pressão e função de corrente é apresentada a partir dos resultados numéricos. Os valores preditos demonstram que o modelo utilizado consegue predizer razoavelmente a separação das fases, quando a taxa de extração é maior que 0.3, apresentando desvio médio de 10 % em relação aos dados experimentais. Para baixas extrações, um modelo tridimensional pode ser desejado para representar o fenômeno. Verificou-se, neste caso, uma tendência para subestimar a separação, com desvio médio de 25 % / Abstract: The main objective of this work is to study the phase separation phenomena in a vertical tee. A two-dimensional computer code was used to solve the two-fluid model equations, using the finite volume method. A fundamental part is the development of simple model to viscous diffusion term, assuming laminar flow. Special attention is directed to the modelling of the constitutive equation for the interfacial friction term. The phase separation was simulated considering two values of branch-to-inlet diameter ratio, 0.5 and 1, according to reported experimental results . Detailed distributions of void fraction, pressure and velocity of both phases are presented. A good agreement was obtained between the computer code results and the experimental data, when the extraction rate was greater than 0.3. The mean deviation for these data was about 10 %. For lower extraction rate, a three - dimensional model would be more suitable. ln this case, the mean deviation for alI data was about 25 %, with a tendency of the split ratio to be under predicted. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Fernando de Almeida França / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:51:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goncalves_MarcelodeAlbuquerqueLima_M.pdf: 2839104 bytes, checksum: c0888a0a2787454c802191da04cec1fa (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: A medição de vazões em escoamentos bifásicos gás-líquido é uma área de interesse crescente, particularmente o que refere-se à engenharia de petróleo. Neste Trabalho é apresentada a aplicação de ultra-som para a obtenção de vazões de gás e líquido no escoamento pistonado vertical. O método é não intrusivo e não requer, portanto, separação de fases. Os dados experimentais foram obtidos no Laboratório de movimentação de fluidos do Centro de Pesquisas da Petrobrás, CENPES. Para a determinação de vazões de gás e líquido, Foram medidadas variáveis que caracterizam o escoamento pistonado (bolha de Taylor e pistão de líquido). Estes Valores foram empregados em um modelo mecanicista que representa o escoamento e, assim, as vazões das duas fases puderam ser calculadas. Os Valores das variáveis medidas por ultra-som apresentaram relativa proximidade aos valores obtidos através do modelo de Sylvester [1987]. Apesar da complexidade envolvendo á representação física do escoamento pistonado e de sua modelagem, a maioria dos resultados obtidos encontra-se dentro da faixa de ~ 35% de erro absoluto. A técnica Pode ser aperfeiçoada em relação ao processamento e interpretação dos sinais de ultra-som / Abstract: The measurement of flow rates in gas-liquid two-phase flows is a subject' of increasing interest, particularly in whitch refers to the Petroleum Engineering. In this dissertation it is shown the application of ultrasonic techniques to obtain the gas and liquid flow rates in avertical slug flow. The method is non intrusive and does not require phase separation. Experimental data were taken in a 0.05 m ID pipe 12 meters high, at Petrobrás Reseach Center, CENPES. To accomplish the measurement of liquid and Gas flow rates, variables with caracterize the flow unit (Taylor bubble and liquid slug) were measured. These values were taken to amechanistic model representing the flow, so that the gas and liquid flow rates were calculated. The values for the variables measured by ultrasonic technic showed a reasonable agreement with those obtained usin9 the model proposed by Sylvester [1987]. Despite the complexities involving the physical representation of slug flow, and its modeling, most of the reults are within the range of !35% of absolute error. The technic can be improved for the processing and interpretation of ultrasonic signals in slug flow / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador : Oswaldo E. S. Godinho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-14T02:07:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Grassi_MarcoTadeu_M.pdf: 2476397 bytes, checksum: e265c7cba98003ec1e52ffc91164cfab (MD5) Previous issue date: 1990 / Mestrado

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lazaro_Weimar_M.pdf: 5412584 bytes, checksum: e08ee96ace0ba372a34ba7dbe71e2706 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: Através de revisão bibliográfica, procurou-se conhecer o exato funcionamento de uma centrífuga decantadora de rotor sólido valendo-se de observações de outros experimentadores. Por intermédio deste estudo, percebeu-se a insuficiência de trabalhos contemplando uma classe tecnologicamente importante de fluidos classificados como não-Newtonianos. Buscando aprofundar o conehcimento acerca deste equipamento, o presente trabalho aborda o aspecto da modelagem do processo de clarificação, partindo do estudo básico de uma formulação apropriada para a velocidade de sedimentação de partículas em ampla faixa de números de Reynolds e que independe de modelos reológicos pré-estabelecidos...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: A review of data from the literature was made in order to understand the behavior of a Decanter centrifuge (Solid Bowl). By this way, it was noticed the few publications dealing with a technologically important class of fluids, rheologically classified as non-Newtonian. In order to better investigate this equipment, the present work studies the aspect of modelling the clarification process, basically considering an appropriate formulation for the settling velocity of solid particles thoughout a large range of Reynolds numbers, independent of particular rheological models...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo