Agência Nacional de Petróleo; FINEP; REPSOL / Atualmente, entre os grandes desafios na indústria petrolífera estão os hidratos. Hidratos, também conhecidos como clatratos, são estruturas cristalinas formadas por água ligada por pontes de hidrogênio e estabilizadas por uma molécula hóspede. Hidratos estão presentes na natureza e podem se formar em alguns processos industriais, criando obstáculos e impondo desafios na área de garantia de escoamento. Em tubulações de petróleo, hidratos além de representar riscos, dificultam o escoamento, ocasionando paradas e prejuízos. Ainda não existe um modo de monitoramento da formação de hidrato na indústria. Entre as técnicas de instrumentação propostas para isso se destaca a de ultrassom. Esta possui características desejáveis para a indústria como robustez, baixo custo de implantação, fácil manutenção, operação em tempo real e não intrusiva. O presente trabalho tem por objetivo identificar o processo de formação de hidrato utilizando a técnica de ultrassom, desde seus primeiros estágios, a fim de evitar bloqueios e paradas em tubulações. O estudo foi realizado utilizando duas bancadas experimentais, uma para formação estática de hidratos e outra que possibilitava agitação e portanto formação em condições mais próximas da realidade. Os recipientes foram resfriados com auxílio de um banho termostático, nos quais o hidrato foi formado e analisado através do ultrassom por diferentes métodos. O THF (tetrahidrofurano) foi escolhido como molécula hóspede por se formar em condições mais amenas de temperatura e pressão e ter estrutura similar à do hidrato formado pelo gás natural, presente nas tubulações de petróleo. A aquisição do sinal do ultrassom foi feita ao longo do processo de formação do hidrato. Os resultados experimentais mostraram mudanças nas ondas ultrassônicas e nas propriedades acústicas dessas, possibilitando a detecção da presença e formação da estrutura. Pela velocidade acústica foi possível caracterizar a propriedade de crescimento real do hidrato. / Currently, among the biggest challenges in oil industry are the hydrates. Hydrates, also known as clathrates, are crystalline structures formed by water connected by hydrogen bonds that are stabilized by a guest molecule. Hydrates are present in nature and they can be formed in some industrial processes, creating obstacles and imposing challenges in the flow assurance area. In oil pipelines, hydrates represent risk and cause difficulties, which may even prevent the flow, causing downtime and losses. There is no technique for monitoring the hydrate formation in industry. Among the instrumentation techniques being proposed one of the most promising is the ultrasound. It has desirable characteristics to the oil industry such as robustness, low cost deployment, easy maintenance, real time operation and non intrusiveness. The main purpose of this dissertation is to identify hydrate formation process, from its early stages, in order to avoid pipe blockages and unnecessary stops of the production. This study was conducted using two test benches, one for static formation and one that provides agitation approaching to real condition of hydrates formation. The benches were cooled with a thermostatic bath, in which hydrate was formed and analyzed using ultrasound by different methods. THF (tetrahydrofuran) was chosen as guest molecule, because it forms hydrates under mild conditions of temperature and pressure, and provides similar structure to hydrates formed by natural gas, present in oil pipelines. Ultrasound signal acquisitions were made during the hydrate formation. The experimental results show changes in the ultrasonic waves and in the acoustic properties, thus enabling to detect the presence and formation of the structure. Using acoustic velocity it was possible to determine hydrates properties such as hydrate growth.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/1830 |
| Date | 13 April 2016 |
| Creators | Bostelmann, Pauline |
| Contributors | Neves Junior, Flávio, Neves Junior, Flavio, Garcia, Daniel Merino, Arruda, Lucia Valeria Ramos de |
| Publisher | Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial, UTFPR, Brasil |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UTFPR, instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná, instacron:UTFPR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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