[pt] O constante crescimento na demanda de combustíveis fósseis e as últimas descobertas de petróleo no Brasil têm tornado a modelagem de escoamentos multifásicos em tubulações e equipamentos na indústria do Petróleo numa tarefa crucial. Dentro as configurações possíveis que o escoamento multifásico pode adotar, o regime das golfadas possui uma enorme relevância devido às suas características intermitentes e seus fortes gradientes de pressão produzidos nas tubulações por onde escoa. Neste trabalho, estuda-se numericamente, com o método de volumes finitos, o regime das golfadas, determinando-se o campo de velocidade e pressão, assim como a forma do nariz da bolha de Taylor e a velocidade de translação de uma unidade básica de golfada tridimensional em uma tubulação horizontal. Considerou-se o escoamento isotérmico, e utilizouse o referencial coincidente com a bolha de Taylor. Para modelar o escoamento turbulento utilizou-se o modelo K−E RNG. A interface foi determinada com o modelo VOF (Volume of Fluid). Os resultados das simulações foram comparados com dados experimentais disponíveis, apresentando uma boa concordância. / [en] Pipeline and equipment multiphase flow modeling in oil industry has become a crucial task due to the constant increasing fossil fuel demand and latest oil discovers in Brazil. Among all possible flow configurations that multiphase flow can take, the slug flow regime plays an important role due to its intermittent characteristics and its strong pressure gradients in pipelines, where this flow regime can be found. In the present work, a numerical study of a slug flow is performed, with the finite volume method. The flow and pressure field are determined, as well as, the Taylor bubble nose shape and the translational velocity of a three dimensional single unit slug in a horizontal pipeline. The flow field was considered isothermal and it was employed a coordinate system coincident with the Taylor bubble. To model the turbulent flow, the RNG K−E model was selected. The interface was determined with the Volume of Fluid models (VOF). The results from the simulations were compared with available experimental data, presenting good agreement.

Seminario para optar al grado de Licenciado en Comunicación Social / A inicios del año 2003, los ojos del mundo estaban puestos una vez más en el Medio Oriente. Se iniciaba uno de los conflictos con mayor cobertura e impacto periodístico, desde la Guerra del Golfo de 1991, y tenía nuevamente como protagonistas a Estados Unidos, y a uno de los países más ricos del mundo árabe. Se iniciaba así, la llamada Guerra de Irak. El enfrentamiento adquirió una particular relevancia, puesto que involucró a la nación que detenta el mayor poderío militar y económico del planeta, Estados Unidos, y a su aliado de armas, el Reino Unido, quienes desplegaron en la que es considerada cuna de la civilización, un operativo militar nunca antes visto en la historia de la humanidad. El gobierno iraquí, liderado hasta ese momento por el cuestionado Saddam Hussein, era acusado por las naciones aliadas de poseer armas químicas y de destrucción masiva, contraviniendo las restricciones que al respecto le había impuesto la Organización de Naciones Unidas. Esta situación fue considerada una preocupante amenaza para la paz mundial y el mundo occidental, pretexto usado por el gobierno estadounidense para que, pese al rechazo generado en la comunidad internacional, y sin la aprobación del Consejo de Seguridad de la ONU, decidiera lanzar el 27 de marzo de 2003 una incontrarrestable ofensiva bélica sobre Irak.

[pt] A produção de petróleo é geralmente acompanhada pela produção de água, que pode estar presente sob forma livre e emulsionada. As emulsões podem ser encontradas em quase todas as fases de produção: nos reservatórios, nos poços produtores, nas facilidades de produção, nos dutos de transporte, no processamento e no armazenamento O sistema de Bombeio Centrifugo Submerso (BCS) é um dos métodos utilizados na indústria para a elevação de petróleo para campos localizados tanto em terra como em mar. Ainda que seja o método de elevação artificial mais apropriado para a produção de petróleo quando há elevada produção de água, a eficiência da bomba é bastante reduzida quando há manuseio de misturas de água e óleo e a formação de emulsões. Este trabalho teve como objetivo o estudo do cisalhamento aos quais os fluidos estão expostos durante a passagem por um estágio de uma Bomba Centrífuga Submersa e seus efeitos no grau de emulsificação da mistura de água e óleo. Foi construído um aparato experimental composto por dois discos, um giratório e um fixo. Ao escoar através destes a mistura de fluidos sofre deformação cisalhante e extensional e seu grau de emulsificação, isto é, tamanho médio e distribuição dos diâmetros de bolhas, é medido a montante e a jusante do dispositivo. / [en] Oil production is usually associated with the production of water, which may be found as a continuous phase or as a dispersed phase, in emulsions. Emulsions may be found in almost all the production stages: in reservoirs, production wells, production facilities, pipelines, in processing and in storage. The Electric Submersible Pump (ESP) is one of the methods employed in the industry to lift oil from fields located on land as well as at sea. Though this is the most appropriate artificial lift method for oil production when a considerable amount of water is produced, a pump’s efficiency is a greatly reduced when mixtures of water and oil are handled and emulsions begin to form. This paper intends to study the shearing imposed to fluids when flowing through a stage in a Electric Submersible Pump, and its effects in the degree of emulsification of the water and oil mixture. An experimental device was assembled consisting in two disks, one that spins and the other fixed. When flowing through them, a mixture of fluids is subjected to shearing and extensional deformation, and its degree of emulsification, i.e.: the average size and the bubble diameter distribution, may be measured upstream and downstream from the device.

[pt] Neste trabalho analisam-se perdas de calor para as formações adjacentes a reservatórios de petróleo submetidos a métodos térmicos de recuperação, em especial para os métodos de injeção de vapor e combustão in-situ. O cálculo desta perda usualmente utiliza um modelo unidimensional vertical de condução de calor nos estratos adjacentes, desprezando a condução nas direções paralelas ao reservatório. O objetivo do trabalho consiste em avaliar diversos modelos unidimensionais existentes na literatura e desenvolver e utilizar modelos bidimensionais para verificar a validade da hipótese. Verifica-se que para algumas situações de injeção Cíclica de Vapor e Combustão in-situ o modelo uni-dimensional pode levar a diferenças no campo de temperaturas, mas em geral a aproximação é válida. / [en] In this work the calculation of the heat losses to the surrouinding formations in petrolum reservouis submitted to thermal recovery processes is analyzed. Particular attention is given to steam injection an in-situ combustion methods. The heat losses are commonly modeled by the use of a unidimensional conduction equation in the vertical direction, where the longitudinal conduction is neglected. The aim of thus work is to compare some of the existing unidemnsional models and to test the validity of the simplification by the development and use of bidimensional ones. Its is concluded that for some cases of cyclic steam injection and in-situ combustion the unidimensional approach may result in deviations in the temperature profiles, but in general it is valid.

[pt] As propriedades reológicas dos piches de petróleo têm grande importância no processamento e nas propriedades finais das fibras de carbono, além de auxiliar na seleção da matéria-prima. No presente trabalho, uma série de piches de petróleo com teores crescentes de anisotropia foi produzida a partir de óleo decantado proveniente do processo de craqueamento catalítico do petróleo, com o objetivo de se investigar as propriedades reológicas destes materiais, para melhor aplicá-las na produção de fibras de carbono. Um dos piches produzidos foi centrifugado em alta temperatura com o objetivo de estudar as propriedades reológicas das suas fases isotrópica e anisotrópica. Os teores e texturas das anisotropias obtidas foram analisados, respectivamente, por centrifugação em alta temperatura e por microscopia ótica com luz polarizada. Os tamanhos moleculares dos piches de petróleo foram medidos utilizando-se a técnica de Espectrometria de Massas com Ionização e Dessorção a Laser Assistida por Matriz e Análise de Íons por Tempo de Vôo (MALDI-TOF-MS). Os piches analisados apresentaram uma natureza oligomérica, e massas moleculares de até 1500 Da foram detectadas. A caracterização reológica mostrou o comportamento viscoplástico dos piches e as curvas de escoamento medidas foram ajustadas utilizando a função viscosidade de Herschel-Bulkley. As análises reológicas também mostraram o aumento da elasticidade dos piches com o progresso do tratamento térmico e o surgimento do comportamento tixotrópico. As técnicas de análise utilizadas neste trabalho se mostraram eficientes para o estudo e caracterização de piches de petróleo precursores de fibras de carbono. / [en] Rheological properties of petroleum pitches are of major importance not only in the processing and final properties of carbon fibers, but they also helps in the selection of the raw material. In this work, a series of petroleum pitches with increasing contents of anisotropy was produced from decanted oil obtained from catalytic cracking process of petroleum, with the objective of investigate the rheological properties of these materials and its application on carbon fibers production. One of the produced pitches was centrifuged at high temperature with the objective of study the rheological properties of isotropic and anisotropic phases. The contents and textures of the obtained anisotropy were respectively analyzed by centrifugation at high temperature and by optical microscopy with polarized light. The molecular sizes of petroleum pitches were measured using the technique MALDI-TOF-MS (Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Timeof- Flight Mass Spectrometry). The analyzed petroleum pitches exhibited an oligomeric nature and molecular masses up to 1500 Da were detected. Rheological characterization showed viscoplastic behavior of pitches and the measured flow curves were fitted using the Herschel-Bulkley viscosity function. Rheological analysis also showed the increasing of pitches elasticity with the progress of the heat treatment and the appearance of thixotropic behavior. The analytical techniques used in this work proved its efficiency on the study and characterization of petroleum pitches as carbon fibers precursors.

[pt] As decisões de cunho operacional tomadas no dia-a-dia das atividades de programação de movimentação de petróleo têm um forte impacto sobre o custo total desta cadeia de suprimentos. O desafio das áreas que tomam estas decisões diárias é elaborar uma programação de movimentação com o menor custo, com um alto nível de confiança e que seja factível para um determinado horizonte de tempo. Neste contexto, a utilização de programação matemática na programação de refinarias, dutos e terminais da cadeia de petróleo e derivados vem atraindo atenção crescente da indústria de petróleo. Este trabalho apresenta uma formulação matemática baseada em Programação Linear Inteira Mista (MILP) para o problema da movimentação de petróleo de um terminal até uma refinaria. No caso estudado, a movimentação acontece através de navios que descarregam seu produto no terminal de São Francisco do Sul, localizado no Estado de Santa Catarina, passando pelo duto OSPAR até chegar a seu destino final – a Refinaria de Araucária (REPAR), localizada no Estado do Paraná. Os principais resultados do modelo são a programação do sequenciamento de qual navio irá atracar no terminal, qual petróleo será descarregado e qual o volume e tipo de petróleo que será bombeado no duto para chegar a refinaria. O objetivo do modelo é minimizar os custos operacionais tomando-se em consideração o atendimento à demanda da refinaria, restrições de capacidade, disponibilidade de petróleo, manutenção dos estoques da refinaria e o bombeio ou não durante o período conhecido como horosazonal. Cenários testados com dados fornecidos pela Petrobras demonstram que através dos resultados do modelo é possível definir se há necessidade de utilizar o duto durante o horário de ponta ou não, garantindo a contratação de energia previamente junto às concessionárias, evitando desta forma o pagamento de multas, reduzindo um custo evitável. A partir dos resultados numéricos, ficou comprovado que o modelo pode gerar uma programação de movimentação de petróleo otimizada, em cenários de uma semana e um mês, ou indicar que não existe programação viável para tal cenário. / [en] The operational decisions of crude oil scheduling activities taken on a daily basis have a strong influence upon the overall supply chain cost. The challenge is to create a crude oil schedule that minimizes the total cost, and at the same time is feasible considering a limited scheduling horizon. The use of mathematical programming for the oil industry has increasingly drawn attention. This study presents a mathematical programming model based on mixed integer linear programming (MILP) for the crude oil scheduling of a system connecting a terminal to a refinery. On the case studied, the transfer occurs through tankers that unload their crude oil on the São Francisco do Sul terminal, located at Santa Catarina state, going through the OSPAR pipeline until it reaches its final destiny – Araucaria refinery (REPAR), located at Paraná state. The main results of the model are the scheduling of ships at the terminal, the scheduling of the pipeline and stocks levels at the terminal and at the refinery. The main goal of this model is to minimize the cost involved in operation, meeting the refinery demand, oil supply, capacity constraints, and the maintenance of refinery crude oil stock levels. This formulation was applied to real scenarios, with time-horizon from a week to a month, and was effectively solved with the proposed solution approach.

Orientadores: Jose Luiz Antunes de Oliveira e Sousa, Paulo Dore Fernandes / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-18T16:09:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neumann_LuisFernando_M.pdf: 28066529 bytes, checksum: 854d0f8d8feee96cc1c3e1adff5373dc (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: O sucesso da estimulação por fraturamento hidráulico ou ácido é dependente da geração de condutividade. No fraturamento hidráulico sustentado, a condutividade é gerada pela introdução de uma quantidade significativa de um agente de sustentação granular e praticamente esférico. No fraturamento ácido, a condutividade é gerada por irregularidades reveladas devido à reação desigual do ácido em cada uma das faces da fratura naturalmente rugosa e da resistência destas mesmas irregularidades para suportar as tensões que atuam após o fechamento da fratura. A baixa resistência das irregularidades leva ao colapso e cicatrização da fratura ácida com a perda total da condutividade. Esta dissertação investiga a viabilidade da estimulação por fraturamento ácido em carbonatos microbiais rasos e profundos. Ensaios de laboratório em escala reduzida foram projetados para verificar se a condutividade de uma fratura induzida por reação química da rocha reservatório com um ácido forte pode ser mantida frente às elevadas tensões normais efetivas que agirão na fase de explotação do poço. A dissertação ainda investiga se o emprego de uma pequena quantidade de agente de sustentação é capaz de dividir os esforços aplicados sobre as irregularidades de uma fratura ácida e manter a condutividade por maiores períodos de tempo. As superfícies que imitam fraturas ácidas são criadas pelo ataque ácido em corpos de prova em condições de laboratório que reproduzem em escala aquelas observadas em um fraturamento ácido real. Imagens digitais são utilizadas para medir a rugosidade das fraturas ácidas e o consumo de rocha carbonática pelo ácido na face do corpo de prova. A resistência das irregularidades é medida indiretamente pelo decréscimo da condutividade da fratura ácida frente a tensões de confinamento crescentes. O efeito ou não da adição de agente de sustentação é medido pela comparação dos parâmetros da correlação empírica desenvolvida por Nierode e Kruk / Abstract: A well succeeded stimulation by hydraulic or acid fracturing is related to conductivity creation. In a hydraulic fracturing, the conductivity is created by means of introducing a significant amount of a propping agent. In an acid fracturing, the conductivity is related to the creation of asperities due to uneven acid reaction on each naturally rougher fracture side and the asperities strength to withstand high stresses that start to act just after fracture closure. Low asperities strength leads to collapse of acid fracture and fracture healing with total conductivity loss. The dissertation investigates the feasibility of acid fracturing stimulation in shallow and deep microbial carbonates. Laboratory tests were designed to verify if the acid fracture conductivity induced by chemical reaction of reservoir rock with a strong acid could be kept when facing the high effective normal stress that is expected in exploitation phase. The dissertation still investigates whether the use of a small amount of proppant is able to share the tension that acts on asperities and maintain the acid facture conductivity for longer periods. The surfaces that mimic acid fractures are created by acid etching specimens in laboratory conditions reduced in scale from those observed in an actual acid fracturing job. Digital images are used to measure fracture roughness and rock consumption by acid on the specimen face. The asperities strength is indirectly measured from acid conductivity decrease under increased confinement tension. The effect of adding or not adding propping agent is accomplished comparing empirical parameters from Nierode and Kruk correlation / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador : Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:54:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kubota_HelioYoshikazu_M.pdf: 1385892 bytes, checksum: bd29291e81e9defd3b2983bd800963b9 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado

Orientador : Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-31T20:50:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dezen_FranciscoJosePinheiro_M.pdf: 979920 bytes, checksum: 38e5d5af2216dd5466eaed2b2ea1a685 (MD5) Previous issue date: 2001 / Mestrado

Orientadores: Ibere Nascentes Alves, Luis Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T11:27:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assmann_BennoWaldemar_M.pdf: 4090933 bytes, checksum: 8e6f751c1c94f99b38e1e24296d3f142 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: A previsão de temperatura e pressão transitória em tubulações e poços que escoam misturas bifásicas de hidrocarbonetos é de fundamental importância no que diz respeito ao projeto de instalações de produção. A deposição de sólidos tais como parafinas, asfaltenos e etc. só pode ser corretamente prevista se for possível determinar o estado dos fluidos em cada ponto da tubulação. A deposição de sólidos assim como a previsão de condições de operação na calibração de válvulas de gás Iift e a influência da variação da temperatura nas. condições hidrodinâmicas do escoamento, são alguns dos problemas que podem ser resolvidos por este tipo de previsão. Neste traba1ho, um modelo para calcular pressão e temperatura transitórios em poços de petróleo e oleodutos é desenvolvido a partir da solução numérica de um sistema de equações de conservação. São levados em conta os' efeitos de deslizamento entre as fases, transferência de calor transitória para as formações, transferência de massa entre as fases e o comportamento termodinâmico das fases. A transferência de calor transitória em poços é resolvida no campo de Laplace e a transformada inversa é obtida, utilizando a convolução numérica aproximada por intervalos lineares e comparada com a modelagem transferência de calor pelo já clássico método de Ramey, desenvolvido para regime permanente hidrodinâmico e regime quase permanente de temperatura. Em oleodutos, adota-se solução semelhante a de Coulter & Bardon. Para a determinação das propriedades dos fluidos utiliza-se o modelo "black-oil". São obtidas soluções numéricas típicas tanto para escoamento águaar sem transferência de massa como para escoamento de gás-óleo com transferência de massa. Um estudo de variação de parâmetros indica quais são as variáveis do problema que maior influência tem na resposta do sistema. Finalmente são comparadas soluções numéricas de longo tempo com medições de temperatura em regime permanente feitas no campo para validação do modelo como preditor de temperaturas / Abstract: The transient pressure and temperature prediction in two-phase hydrocarbons mixtures flowing in wells and pipelines is fundamental in production pIants designo The soIid deposition like parafines, alfaltenes and so on, is correctly predicted only if the fluid states are known in aI1 sections of the pipeline. The soIid depositioo, the prediction of operational conditions for gas Iift valves caIibration and the effect of temperature variations the hydrodynamics conditions are some problems that such prediction can be helpful. In this work, a model to calculate the transient temperature and pressure in wells and pipelines is developed by the numeric solution of a set of conservation equations. It takes into account the effects of the drift between the phases, transient heat transfer to the ground formations, mass transfer between the phases, and the thermodynamics behavior of the phases. The transient heat transfer to the formation in wells is solved in the domain of Laplace and inverted by a numerical convolution approxlmated by linear sections and this solution is compared with the classical method developed by Ramey for hydrodynamic steady state and temperature quasi steady state. In pipeIines the numerical solution is similar to Coulter and Bardon expression. The fluids properties are caculated by the black-oil model. Typical numerical solutions are obtainned for air-water flow without mass transfer and for gas-oil flow with mass transfer. A parameter variation study indicates which variables has the major effects in the system response. Finally, long time numerical temperature solutions are compared with steady state field measures to valida te the model as a temperature predictor / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo