Estudo da fluidodinâmica em elementos de completação de poços petrolíferos através da técnica de CFD

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dc.contributor.advisor1Pereira, Fábio de Assis Ressel
dc.contributor.authorMaciel, Rodrigo Simões
dc.contributor.referee1Rocha, Sandra Mara Santana
dc.contributor.referee2Siqueira, Renato do Nascimento
dc.date.accessioned2018-08-01T23:29:08Z
dc.date.available2018-08-01
dc.date.available2018-08-01T23:29:08Z
dc.date.issued2017-05-31
dc.description.abstractDue to the hydrocarbons demand increase, it was necessary to seek this resource in increasingly complex exploration horizons. The challenge of managing production intelligently and efficiently is inherent in the development of techniques, procedures and tools applicable to oil exploration and production. Among these challenges is flow assurance, more specifically the saline incrustations problems, such as the calcite deposition. The calcite tends to precipitate due the imbalance in the following chemical reaction: Ca+2 (aq)+2HCO3 - (aq) ⟷ CaCO3(s)+ H2O+CO2(g). The pressure decrease and heat transfer inherent to the flow in the completion elements, facilitates the removal of CO2 from the solution, allowing the shift of chemical equilibrium to the direction that favors the precipitation of CaCO3(s) . Under certain circumstances, those solids may partially or completely blocks the production flow. Using computational fluid dynamic (CFD), design of experiments and statistical analysis, the fluid dynamic of an incrustation test device is analyzed. Initially, some operational and geometric conditions which optimizes the test device operation are detected, on the search of the best condition that minimize the global pressure’s loss and the relationship between these factors with respect to the calcium carbonate crystals transportation to the internal surfaces. It was observed that the operational and geometrical variables optimization is very relevant to minimize pressure loss. For instance, a pressure difference of 24,52 atm occurs between the simulated cases that results in higher and lower pressure loss. In general, the pressure differential minimization is mainly associated with: lower average velocities at the entrance of the control volume, greater number of connections in the TRIM region, presence of chamfer at the entrance of this region with a slope between 40 ° and 70 ° and lower viscosity fluids.
dc.description.resumoCom o aumento da demanda por hidrocarbonetos houve a necessidade de buscar este recurso em horizontes exploratórios cada vez mais complexos. O desafio de gerenciar a produção de forma inteligente e eficiente é inerente ao desenvolvimento de técnicas, procedimentos e ferramentas aplicáveis na exploração e produção de petróleo. Dentre estes desafios estão os problemas de garantia de escoamento, mais especificamente as incrustações salinas, como a deposição de calcita. Este sólido tende a precipitar devido o desequilíbrio na reação química: Ca+2(aq)+2HCO3-(aq) ⟷ CaCO3(s)+ H2O+CO2(g). Em suma, o decréscimo na pressão e as trocas térmicas inerentes ao escoamento nos elementos de completação facilitam a retirada do CO2 da solução, favorecendo o deslocamento do equilíbrio químico para a precipitação do CaCO3(s). Em certas circunstâncias a calcita poderá depositar e obstruir, parcial ou completamente, o fluxo na produção. Através da técnica de simulação numérica computacional (CFD), planejamento experimental e análise estatística, busca-se analisar a fluidodinâmica do escoamento num dispositivo de teste de incrustação. Serão destacados, principalmente, algumas condições operacionais e geométricas que otimizam o funcionamento de tal ferramenta. Busca-se a mitigação da perda de pressão global na ferramenta e observar as relações destes fatores com o transporte dos cristais de carbonato de cálcio às suas superfícies internas. É primeiramente observado que o efeito da otimização das variáveis, operacionais e geométricas, são bastantes relevantes na diminuição da perda de pressão. Por exemplo, a diferença entre a queda de pressão global na ferramenta é de 24,52 atm, para os casos simulados que resultam em respectiva maior e menor perda de carga. De forma geral, a diminuição do diferencial de pressão está associada principalmente a: menores velocidades média na entrada do volume de controle, maior quantidade de conexões na região do TRIM, presença de chanfro na entrada desta região com inclinação entre 40° e 70°, e em última instancia a fluidos com menores viscosidades.
dc.formatText
dc.identifier.citationMACIEL, Rodrigo Simões. Estudo da fluidodinâmica em elementos de completação de poços petrolíferos através da técnica de CFD. 2017. 99 f. Dissertação (Mestrado em Energia) - Programa de Pós-Graduação em Energia, Universidade Federal do Espírito Santo, São Mateus, 2017.
dc.identifier.urihttp://repositorio.ufes.br/handle/10/8441
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseMestrado em Energia
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Energia
dc.rightsopen access
dc.subjectOil productioneng
dc.subjectExperimental designeng
dc.subjectStatic analysiseng
dc.subjectProdução de petróleopor
dc.subjectCFDpor
dc.subjectAnálise estáticapor
dc.subjectExploração de petróleopor
dc.subject.br-rjbnPetróleo - Prospecção
dc.subject.br-rjbnPlanejamento experimental
dc.subject.br-rjbnFluidodinâmica computacional
dc.subject.cnpqEngenharia/Tecnologia/Gestão
dc.subject.udc620.9
dc.titleEstudo da fluidodinâmica em elementos de completação de poços petrolíferos através da técnica de CFD
dc.typemasterThesis
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