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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31181| Título: | Estudo computacional do deslocamento de fluidos em tubulações na etapa de comissionamento das linhas de produção de petróleo offshore |
| Título(s) alternativo(s): | Computational study of fluid displacement in pipes in the commissioning stage of offshore oil production lines |
| Autor(es): | Silva, Rafaella Casado |
| Orientador(es): | Fernandes, Larissa Maria |
| Palavras-chave: | Fluidodinâmica computacional Escoamento multifásico Petróleo Computational fluid dynamics Multiphase flow Petroleum |
| Data do documento: | 2-Dez-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | SILVA, Rafaella Casado. Estudo computacional do deslocamento de fluidos em tubulações na etapa de comissionamento das linhas de produção de petróleo offshore. 2022. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Química) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2022. |
| Resumo: | A importância do petróleo no cenário atual está relacionada a sua aplicação tanto no setor energético como em inúmeros outros produtos, tais como plástico, fibras e borrachas. O petróleo é definido como uma mistura naturalmente formada por hidrocarbonetos e derivados orgânicos sulfurados, nitrogenados, oxigenados, entre outros. Dentro da indústria de petróleo, a paralização da produção em plataformas offshore pode causar problemas relacionados ao fluxo bloqueado da linha de produção devido a presença de petróleo altamente viscoso, o que dificulta a reinicialização da planta. O deslocamento de fluidos por flushing é uma das soluções aplicadas nesta situação e consiste em bombear um fluido para a linha de fluxo com a intenção de limpar o óleo. Dessa forma, o presente estudo de caso teve como objetivo utilizar a dinâmica dos fluidos computacional (CFD) para investigar o escoamento e o tempo de limpeza de uma seção de teste horizontal de acrílico com 8,15 m de comprimento e diâmetro interno de 26 mm. Além disso, também foi possível validar o melhor modelo de turbulência de acordo com as condições analisadas. Para isso, foram utilizadas duas misturas de água e glicerina de baixa viscosidade (3,5 cP e 8,5 cP) para deslocar água da torneira presente na seção de teste com velocidades de injeção da mistura de 0,2 m/s, 0,5 m/s e 1 m/s. Os dados experimentais de fração mássica de glicerina foram coletados a partir de dois sensores posicionados estrategicamente na seção de teste e comparados com os dados retirados das simulações. A comparação entre os dados experimentais e os dados da simulação permitiu a validação do modelo de turbulência SST Gamma – Theta como o mais adequado para as condições simuladas. A partir da análise dos resultados, verificou-se um padrão de escoamento estratificado para a menor velocidade de injeção de ambas as misturas. Já para o tempo de limpeza da tubulação horizontal, a mistura com viscosidade de 8,5 cP e 1 m/s mostrou-se mais efetiva, já que a limpeza da tubulação ocorreu em menor tempo. Sendo assim, o estudo de caso atingiu seus objetivos e os resultados foram satisfatórios, tendo em vista que foi possível a comparação com dados retirados da literatura. |
| Abstract: | The importance of oil in the current scenario is related to its application both in the energy sector and in countless other products, such as plastic, fibers and rubbers. Petroleum is defined as a mixture naturally formed by hydrocarbons and sulfur, nitrogen and oxygenated organic derivatives, among others. Within the oil industry, production stoppage on offshore platforms can cause problems related to blocked flow of the production line due to the presence of highly viscous oil, which makes it difficult to restart the plant. Fluid displacement by flushing is one of the solutions applied in this situation and consists of pumping a fluid into the flow line with the intention of cleaning the oil. Thus, the present case study aimed to use computational fluid dynamics (CFD) to investigate the flow and cleaning time of an 8.15 m long acrylic test section with an internal diameter of 26 mm. In addition, it was also possible to validate the best turbulence model according to the conditions analyzed. For this, two mixtures of water and glycerin of low viscosity (3.5 cP and 8.5 cP) were used to displace tap water present in the test section with injection speeds of the mixture of 0.2 m/s, 0 .5 m/s and 1 m/s. Experimental data on glycerin mass fraction were collected from two sensors strategically positioned in the test section and compared with data taken from the simulations. The comparison between the experimental data and the simulation data allowed the validation of the SST Gamma – Theta turbulence model as the most suitable for the simulated conditions. From the analysis of the results, a stratified flow pattern was verified for the lowest injection speed of both mixtures. As for the cleaning time of the horizontal pipe, the mixture with a viscosity of 8.5 cP and 1 m/s was more effective, since the pipe cleaning took place in a shorter time. Thus, the case study achieved its objectives and the results were satisfactory, considering that it was possible to compare with data taken from the literature. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/31181 |
| Aparece nas coleções: | LD - Engenharia Química |
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