[pt] A produção de óleo diminui e a produção de água aumenta com o passar do
tempo na vida de um reservatório. A mistura de óleo e água é geralmente
produzida na forma de uma emulsão. A formação da emulsão começa no
escoamento bifásico no interior do reservatório e sua estrutura muda na medida
em que os líquidos escoam através de tubulações, bombas e válvulas até as
instalações de superfície. Durante a produção, as gotas maiores da fase dispersa
quebram-se mudando a distribuição do tamanho das gotas. É importante conhecer
a distribuição de tamanho de gota da fase dispersa da emulsão a fim de projetar as
unidades de separação e prever as quedas de pressão ao longo do escoamento. O
objetivo do presente trabalho é o estudo do processo de quebra de gotas em
capilares retos e válvulas agulha a fim de prever o tamanho das gotas resultantes
em função das condições de escoamento. O principal desafio é entender como os
diferentes parâmetros operacionais de escoamento afetam o processo de quebra.
Duas bancadas experimentais foram utilizadas para o estudo do processo. Na
primeira, foi realizada uma análise paramétrica de formação de emulsões em um
escoamento laminar através de capilares retos. Os experimentos foram realizados
utilizando duas seringas conectadas através de um capilar. A emulsão óleo-emágua
foi forçada a uma passagem de ida e vinda através do capilar. O diâmetro
médio de gota e a superfície específica da fase dispersa foram obtidos em função
da vazão de injeção, taxa de cisalhamento, tempo de residência e trabalho
dissipado na parede do capilar. Como esperado, o diâmetro médio da fase dispersa
diminui com o aumento do tempo de cisalhamento atingindo um valor assintótico
e possui uma grande dependência com a taxa de cisalhamento na parede do
capilar. Na segunda bancada, foi realizada uma análise paramétrica de um
escoamento turbulento de emulsão óleo-em-água através de uma válvula agulha.
Os experimentos foram realizados utilizando uma bomba helicoidal para controlar
a vazão através da válvula. O diâmetro médio de gota e a superfície específica da
fase dispersa a montante e a jusante da válvula foram obtidos em função da queda
de pressão, vazão e taxa de dissipação de energia na válvula. O diâmetro médio da
fase dispersa diminui e a superfície específica aumenta com o aumento da queda
de pressão na válvula agulha até atingir um valor assintótico. / [en] Oil production decreases and water production increases as time goes by in
the life of a hydrocarbon reservoir. The mixture of oil and water is usually
produced as an emulsion. Emulsion formation starts in the two-phase flow inside
the reservoir. The emulsion structure changes as it flows through pipes, pumps
and valves up to the surface facilities. During all stages, large drops of the
dispersed phase break up leading to smaller drops. It is important to know the
droplet size distribution of the dispersed phase in order to design separation units
and predict the pressure drop along the flow. The aim of the this work is to study
the droplets break-up process that takes place in capillaries and in a needle valve
in order to make predictions of the size of the resulting droplets that emerge from
this process. The main challenge is to understand how the different operating flow
parameters affect the break up process. In order to achieve this goal, two
laboratory scale experimental set-ups have been used. In the first experiment, we
conducted a parametric analysis of oil-water emulsion formation in laminar flow
through straight capillaries. The experiments were carried out using two syringe
pumps connected by a double-hubbed capillary pipe. The oil-water emulsion is
forced back and forth through the pipe. The mean diameter and the specific
surface area of the dispersed phase were obtained as a function of flow rate, shear
rate, residence time and rate of energy dissipation at the capillary wall. As
expected, keeping all other variables fixed, the dispersed phase mean diameter
decreases with the shearing time, reaching an asymptotic value, which was a
strong function of the shear rate at the capillary wall. Secondly, we conducted a
parametric analysis of turbulent oil-in-water emulsion flow through a needle
valve. The experiments were carried out using a helicoidal pump to control the
flow rate through the needle valve. The mean diameter and the specific surface
area of the dispersed phase upstream and downstream of the valve were obtained
as a function of the pressure drop in the valve, flow rate, and rate energy
dissipation of the flow. The dispersed phase mean diameter falls and the specific
surface area rises with the pressure drop in the valve until reaching an asymptotic
value.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:16583 |
| Date | 26 November 2010 |
| Creators | EDUARDO MARTIN CABELLOS VILLALOBOS |
| Contributors | MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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