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dc.creatorMarques, Daniela Carolina-
dc.date.accessioned2024-02-19T18:30:58Z-
dc.date.available2024-02-19T18:30:58Z-
dc.date.issued2023-05-29-
dc.identifier.citationMARQUES, Daniela Carolina. Experimental analysis of hydrate deposition under multiphase flow conditions. 2024. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2023.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/33362-
dc.description.abstractOne of the challenges faced during deep-water oil and gas production operations is the hydrate formation and accumulation throughout the flowline since it may cause either production impairment or pipeline blockage, leading to temporary revenue losses, whilst threatening the system’s structural integrity. Historically, hydrate formation in offshore operations has been prevented through heating, insulation or injection of thermodynamic inhibitors. However, these approaches might be inefficient and involve high costs; thence, the industry has been moving from hydrate avoidance towards hydrate management strategies, which allow hydrate formation whilst preventing its accumulation. In this context, a solid understanding of hydrate formation and accumulation mechanisms is key to safely implementing hydrate management strategies. For this purpose, the interdependence of multiphase flow conditions and the process of hydrate formation and accumulation was investigated in a high-pressure rock-flow cell with viewing windows. Several experiments were performed under different conditions of subcooling, temperature gradients, liquid loadings and water contents to analyse the influence of these parameters on the mechanism of hydrate formation, wall deposition and agglomeration. Two different system compositions were considered: water/gas and water/liquid hydrocarbon/gas. To focus on hydrate wall deposition, a gradient temperature inside the rocking cell was forced to promote upper wall deposition. Phenomena such as hydrate agglomeration, wall deposition, sloughing and washing were identified. The footage of the experiments allowed the identification of the flow conditions before and after the beginning of the hydrate formation and the development of a phenomenological model for the process of hydrate formation and accumulation under multiphase flow conditions. It was found that the hydrodynamics of the system before the beginning of the hydrate formation impacts the hydrate accumulation process. The flow conditions promote the dispersion of the phases and consequently influence the location of the hydrate deposits. These findings suggest that the presence of a free water phase after the beginning of the hydrate formation represents severe concerns in flowlines in terms of transportability and plug formation as it favours the hydrate wall deposition no matter the amount of water and gas consumed, as well as the presence or absence of an oil phase. These outcomes might help in the development of hydrate management strategies as well as in the improvement of multiphase hydrate flow models, contributing to increasing operational safety and field optimisation.pt_BR
dc.languageengpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/pt_BR
dc.subjectEscoamento multifásicopt_BR
dc.subjectHidratos - Bioacumulaçãopt_BR
dc.subjectGás - Escoamentopt_BR
dc.subjectHidrodinâmicapt_BR
dc.subjectHidratos - Efeito da temperaturapt_BR
dc.subjectEscoamento multifásico - Avaliação de riscospt_BR
dc.subjectMultiphase flowpt_BR
dc.subjectHydrates - Bioaccumulationpt_BR
dc.subjectGas flowpt_BR
dc.subjectHydrodynamicspt_BR
dc.subjectHydrates - Effect of temperature onpt_BR
dc.subjectMultiphase flow - Risk assessmentpt_BR
dc.titleExperimental analysis of hydrate deposition under multiphase flow conditionspt_BR
dc.title.alternativeAnálise experimental da deposição de hidratos em condições de escoamento multifásicopt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR
dc.description.resumoUm dos desafios durante a produção de óleo e gás em águas profundas é a formação e acúmulo de hidratos ao longo da linha de escoamento, visto que isso pode causar o comprometimento da produção ou bloqueio do duto, levando a perdas de receita (lucros cessantes) e ameaçando a integridade estrutural do sistema. Historicamente, a formação de hidratos em operações marítimas tem sido evitada por meio de aquecimento, isolamento ou injeção de inibidores termodinâmicos. No entanto, essas abordagens podem ser ineficientes e envolvem custos elevados; por isso, a indústria tem passado da prevenção de hidratos para estratégias de gerenciamento de hidratos, que permitem a formação de hidratos enquanto evitam seu acúmulo. Nesse contexto, uma sólida compreensão dos mecanismos de formação e acúmulo de hidratos é fundamental para a implementação segura de estratégias de gerenciamento de hidratos. Com esse fim, a interdependência das condições de escoamento multifásico e o processo de formação e acúmulo de hidratos foi investigada em uma célula de balanço de alta pressão com janelas de visualização. Vários experimentos foram realizados sob diferentes condições de sub-resfriamento, gradiente de temperatura, carregamento de líquido e corte de água a fim de analisar a influência desses parâmetros no mecanismo de formação, deposição na parede e aglomeração de hidratos. Foram consideradas duas composições de sistemas diferentes: água/gás e água/hidrocarboneto líquido/gás. Para focar na deposição de hidrato na parede, um gradiente de temperatura dentro da célula de balanço foi forçado a fim de promover a deposição na parede superior. Fenômenos como aglomeração, deposição, desprendimento e esfoliação de hidratos foram identificados. A filmagem dos experimentos permitiu a identificação das condições de escoamento antes e depois do início da formação de hidratos e do modelo fenomenológico do processo de formação e acúmulo de hidratos sob condições de escoamento multifásico. Verificouse que a hidrodinâmica do sistema antes do início da formação de hidratos impacta o processo de acumulação de hidratos. As condições de escoamento promovem a dispersão das fases e consequentemente influenciam na localização dos depósitos de hidratos. Os resultados sugerem que a presença de uma fase de água livre após o início da formação de hidratos representa sérias preocupações em linhas de escoamento em termos de transportabilidade e formação de plugues, pois favorece a deposição de hidratos na parede, independentemente da quantidade de água e gás consumidos, bem como da presença ou ausência de uma fase oleosa. Esses resultados podem ajudar no desenvolvimento de estratégias de gerenciamento de hidratos, bem como na melhoria dos modelos de escoamento multifásicos com formação de hidratos, contribuindo para aumentar a segurança operacional e a otimização de campo.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0009-0004-7621-1768pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6989336105373467pt_BR
dc.contributor.advisor1Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar-
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.advisor-co1Sum, Amadeu Kun Wan-
dc.contributor.advisor-co1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1903-4537pt_BR
dc.contributor.referee1Melgarejo Morales, Rigoberto Eleazar-
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-3297-7361pt_BR
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/5156573817670917pt_BR
dc.contributor.referee2Schneider, Fábio Alencar-
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000-0003-0318-3511pt_BR
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/8102163369159451pt_BR
dc.contributor.referee3Corazza, Marcos Lúcio-
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0003-2305-1989pt_BR
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/7736310371948014pt_BR
dc.contributor.referee4Marcelino Neto, Moisés Alves-
dc.contributor.referee4IDhttps://orcid.org/0000-0001-5492-6640pt_BR
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/2071333457212415pt_BR
dc.contributor.referee5Cameirão, Ana-
dc.contributor.referee5IDhttps://orcid.org/0000-0001-9214-9950pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICApt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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