This work presents the result achieved through investigation of RH-2 gas-lift valve dynamic performance. It is an unbalanced gas-lift valve injection pressure operated, for high injection pressure applications. First, a CFD model was developed in order to obtain the valve orifice flow pattern performance curve. The CFD curve was compared with the curve experimentally obtained, conceiving very promising results. A test bench, and the necessary test devices, have been projected and built looking forward to determine the bellows load rate. Second, a CFD mesh deformation model was developed, which allowed the determination of dynamic performance curves on orifice, transition and throttling flow patterns for a given bellows pressure. The accuracy of the mesh deformation model was verified comparing the obtained curve with experimental results. The results of numerous CFD model simulations allowed to correlate data and to find a transition pressure, the production pressure for the maximum gas throughput and the product of the discharge coefficient by the expansion factor. The mathematical model developed allows predicting the gas throughput capacity of the gas-lift valve using injection pressure, production pressure and bellows pressure, for a defined load rate and a defined port diameter. / Nos primeiros estágios de produção, um poço de petróleo apresenta um fluxo natural, sendo a energia necessária para elevação dos fluidos até a superfície fornecida pelo próprio reservatório. Neste caso, diz-se que o poço é surgente. Entretanto, na medida em que as reservas são produzidas, a pressão do reservatório diminui e surge a necessidade de complementar artificialmente a energia requerida para a elevação. Diz-se, então, que o poço produz por elevação artificial. De todos os métodos de elevação artificial, o gas lift é o mais amplamente utilizado, e para a sua implementação são requeridas as chamadas válvulas de gas lift. O conhecimento do comportamento dinâmico da válvula de gas lift é fundamental na etapa de projeto e no estabelecimento de estratégias operacionais eficientes. Este trabalho apresenta os resultados obtidos no estudo do desempenho dinâmico da válvula de gas-lift RH-2, a qual consiste em uma válvula de gas lift não balanceada operada por pressão e de alta pressão de carregamento no fole, fabricada pela Weatherford, e que não dispõe de um modelo para o levantamento de suas curvas de desempenho dinâmico. Inicialmente, foi desenvolvido um modelo fluidodinâmico utilizando-se Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) para a obtenção da curva de desempenho no regime de orifício e este foi comparado com dados obtidos experimentalmente, produzindo resultados muito promissores. Uma bancada de testes com os dispositivos necessários foi projetada e construída para o levantamento da taxa de carga do fole. A seguir, foi desenvolvido um modelo fluidodinâmico da válvula no aplicativo CFX, utilizando uma malha deformável, que permitiu a geração das curvas de desempenho nos regimes de orifício, transição e estrangulamento para uma dada pressão de carregamento do fole. A precisão da malha deformável foi verificada comparando a curva obtida para diversas posições da haste com resultados experimentais. Os resultados das várias simulações do modelo fluidodinâmico permitiram correlacionar dados e calcular a pressão de transição, a pressão de produção onde ocorre a vazão máxima e o produto do coeficiente de descarga pelo fator de expansão. O modelo matemático desenvolvido permite predizer a vazão de gás que escoa pela válvula de gas lift a partir da pressão de injeção, da pressão de produção e da pressão de carregamento no fole, para uma taxa de carga do fole e um diâmetro de porta definidos.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:ri.ufs.br:riufs/5053 |
| Date | 30 March 2010 |
| Creators | Valadares, Enaldo Cezar Santana |
| Contributors | Santana, Pedro Leite de |
| Publisher | Universidade Federal de Sergipe, Pós-Graduação em Engenharia Química, UFS, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFS, instname:Universidade Federal de Sergipe, instacron:UFS |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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