Aplicando CFD no transporte de óleo pesado, água e gás natural em duto vertical, via técnica core-flow
Gutemberg Santiago de Araujo1; Adailton Henriques Teixeira de Lima1; Severino Rodrigues de Farias Neto1; Antonio Gilson Barbosa de Lima1
1 Universidade Federal de Campina Grande
doi:10.20906/CPS/CON-2016-0561
Resumo
A ocorrência de fluxo multifásico se dá, na indústria do petróleo, desde o reservatório, até as unidades de produção, sendo observada a presença de três fases: óleo, água e gás. Em geral, o óleo produzido nas reservas brasileiras é classificado como "óleo pesado" pela ANP (Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis), tendo densidade próxima a água e viscosidades que variam de 100 a 1000 vezes a da água, o que torna a movimentação e produção desses fluidos cara, e baixa produtividade se comparada a produção de "óleos leves". O controle do padrão de escoamento se apresenta como uma via importante, sendo o padrão de escoamento anular uma alternativa que demanda menor taxa de bombeamento e consequentemente, eficiência no transporte do óleo ultra-pesado. A literatura técnica e científica não contempla, ainda, satisfatoriamente o escoamento trifásico. Necessitando assim, de maiores estudos de modo a se obter conhecimentos que devem levar ao aperfeiçoamento da técnica. Para tanto, avaliou-se uma geometria tubular na direção vertical, com diâmetro de 0,15 metro e comprimento de 10 metros, onde uma mistura de óleo e gás escoa no núcleo da tubulação e água escoa junto as paredes do tubo promovendo uma espécie de lubrificação para a passagem do óleo. O estudo numérico foi realizado usando o software Ansys CFX Realease 2015®, seguindo a abordagem Euleriana-Euleriana para a modelagem do escoamento, adotando modelo de mistura para óleo pesado e água e modelo de partícula para o gás natural. Óleo e gás natural escoam em regime laminar, enquanto para a água foi adotado modelo de turbulência κ-ε. Resultados acerca dos campos de velocidade, fração volumétrica e pressão das fases são apresentados e analisados.
Palavras-chave: CFD; Escoamento Multifásico; Core-Flow