ESTUDO DO ESCOAMENTO DE PETRÓLEO EM TUBULAÇÕES POR MEIO DE EQUACIONAMENTO MATEMÁTICO E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

ESTUDO DO ESCOAMENTO DE PETRÓLEO EM TUBULAÇÕES POR MEIO DE EQUACIONAMENTO MATEMÁTICO E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL

RESUMO

Na indústria do petróleo, é comum a ocorrência de escoamento multifásico em todo o percurso dos fluidos durante sua produção e transporte. Sabe-se que no decorrer do fluxo de petróleo em tubulações, frequentemente existe a presença de partículas de areia, o que pode ocasionar uma diminuição da eficiência do escoamento. Para uma análise detalhada dessa área, ferramentas computacionais de simulação em dutos de produção de petróleo são de suma importância, assim como a utilização de técnicas numéricas e matemáticas. Dessa forma, o presente trabalho propõe um estudo numérico do escoamento de petróleo com partículas dispersas de areia em tubulações do tipo “L”, tendo com base o uso do software comercial de simulação fluidodinâmica ANSYS CFX 14.0®. Dentro da proposta experimental, para a execução deste trabalho, realizou-se uma breve pesquisa sobre fatos e conceitos relacionados à área com o intuito de compreender os fenômenos envolvidos devido à existência de areia durante o escoamento de petróleo, bem como os problemas de ordem técnico-econômica causados pela presença desta. Em seguida, foi realizado um estudo numérico, baseado no modelo de equacionamento matemático Lagrangeano – Euleriano (também conhecido como Lagrangian Particle Tracking), a fim de elaborar equações de conservação de massa e de momento. No estudo computacional aplicado, utilizou-se o software computacional ANSYS CFX 14.0® com o propósito de desenvolver a geometria da tubulação e, com isso, poder representar o volume do fluido no decorrer de seu escoamento. Após estabelecer todos os parâmetros e equações a serem utilizados na simulação computacional, foram possíveis extrair as variáveis de interesse e visualizar as condições desejadas. Nesse sentido, são apresentadas e discutidas as taxas de deposição, frações volumétricas e frações mássicas das partículas durante o escoamento.

Palavras-Chave: Escoamento multifásico, CFX, Simulação Computacional

ABSTRACT

In the petroleum industry it is common to multiphase flow in occurrence of the whole route of the fluids during production and transportation. It is known that during the flow of oil to piping, there is often the presence of sand particles, which may cause a decrease in the efficiency of the flow. For a detailed analysis of this area, computational tools for simulation in production pipelines of oil are of paramount importance, as the use of numerical techniques and mathematical. Thus, this paper proposes a numerical study of the flow of oil with dispersed particles of sand in pipes of type "L", and based on the use of commercial software ANSYS CFX fluid dynamics simulation 14.0 ®. Within the experimental proposal for the implementation of this work, we carried out a brief survey of facts and concepts related to the field in order to understand the phenomena involved due to the existence of the sand during the flow of oil as well as the problems of a technical economic-caused by the presence of this. Then, we performed a numerical study based on the mathematical equation model Lagrangian - Eulerian (also known as Lagrangian Particle Tracking),