Medição não intrusiva de fração volumétrica, perda de pressão multifásica e caracterização de padrões em escoamento vertical ascendente óleo-água e óleo-água-ar

Resumo

Analisando o cenário mundial, sabe-se que os preços do petróleo são função de uma série de fatores e entre os de origem econômica devem ser destacados os custos de produção. Um bom exemplo, inclusive no âmbito nacional, são os óleos pesados, cujas reservas são estimadas como sendo da ordem de trilhões de barris ao redor do mundo. Muitas vezes esse tipo de petróleo não é aproveitado devido à falta de uma tecnologia viável para a sua elevação artificial. A elevação de petróleo assistida por água vem sendo estudada há alguns anos no Brasil e pesquisas têm demonstrado que os ganhos de produtividade podem ser altamente significativos. Por outro lado, na Bacia de Campos - RJ, a porcentagem de água produzida naturalmente aumenta a cada ano, sendo responsável pela formação de dispersões e emulsões muitas vezes indesejadas. Entretanto, na operação de produção de petróleo verifica-se a presença de gás, especialmente off-shore. Assim, o estudo do escoamento trifásico óleo-água-gás está em ordem. Uma lacuna que se reconhece da análise da literatura é a escassez de dados de escoamento trifásico vertical ascendente, especialmente em geometrias próximas da escala real. Não foi encontrada uma carta de fluxo que cubra toda a faixa de vazões possíveis, inclusive na região dominada pelo óleo. O objetivo desta pesquisa é a geração de um banco de dados experimentais detalhado contemplando padrões de escoamento trifásicos óleo (viscosidade 100 mPa.s, densidade 860 kg/m3)-água-ar, perda de pressão trifásica e fração volumétrica in situ. A coleta de dados se dará no Poço Piloto (tubulação em vidro borosilicato, 50 mm d.i. e 10 m de altura) do Laboratório de Engenharia Térmica e Fluidos (NETeF) da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC - USP). Testes bifásicos com óleo e água serão realizados numa primeira etapa para validação da montagem experimental e instrumentação. Técnicas ópticas, transdutores de pressão diferenciais, sonda capacitiva não-intrusiva duplo-sensor especialmente projetada, sistema de aquisição de dados National Instruments e software LabView serão utilizados neste projeto. Os dados obtidos serão tratados, analisados e representados através de cartas de fluxo, curvas de gradiente de pressão e fração volumétrica em função dos fluxos volumétricos de água, óleo e ar. Finalmente, o banco de dados será de inestimável valia para a calibração e ajuste de modelos fenomenológicos e numéricos em desenvolvimento no NETeF/EESC/USP.