Evolution of the Distribution of Droplet Size of Emulsions in Production Lines

Summary: Escoamentos de petróleo são tipicamente multifásicos por natureza, isto é, são compostos por fluxos de diferentes fluidos, tais como: óleo, água e gás.
Porém, antes de ser exportado do ativo produtor, o petróleo produzido deve ser preparado a fim de ter suas propriedades enquadradas para níveis aceitáveis para exportação (off-loading).
Nesses processos de produção e enquadramento da produção a etapa de separação é fundamental, onde se busca separar o fluxo de óleo líquido do fluxo de água, além do gás emulsionados, seja por meios mecânicos, eletromagnéticos ou químicos. O processo de separação é tão relevante que, para que ocorra com boa performance e no menor período de tempo, são disponibilizadas
elevadas quantidades de energia, espaço físico e produtos químicos.
Os produtos químicos operam como catalizadores dos processos de coalescência das gotas na emulsão óleo-água, isto é, trabalham no sentido de agregar pequenas gotas de água, presentes na emulsão com óleo, tornando-as maiores e, consequentemente, facilitando o
processo de separação da emulsão.
Porém, tais produtos químicos são altamente reagentes e nocivos aos processos de refino pelos quais o petróleo deve passar a posteriori (na etapa downstream do processo de produção), deteriorando processos e equipamentos das refinarias, bem como onerando as etapas para atenuação dos efeitos nocivos.
Dessa forma, é desejável que as gotas originais, formadas na origem da produção de petróleo, sejam preservadas ao máximo por ocasião do inicio do processo de produção no poco, para que, ao chegar aos vasos separadores apresentem dimensões tais que minimizem a utilização de produtos coalescentes,Porém, as dimensões das gotas originais são deterioradas ou quebradas desde o inicio do processo de produção, ao escoar pelas tubulações, válvulas e equipamentos presentes no processo de produção de petróleo, tais como: poço, árvore de natal molhada (ANM),
flowlines, risers e válvula choke. Essa "quebra" das gotas ocorre devido aos processos hidrodinâmicos de cisalhamento e turbilhonamento
do escoamento, até chegar aos separadores de bordo.
É nesse sentido que é proposto o presente projeto, para conhecer e definir a evolução da distribuição do tamanho de gota - DTG na linha de produção de petróleo e os respectivos parâmetros de influência, isto é, avaliar a influência de cada etapa do processo de produção na
evolução da DTG e propor técnicas e metodologias de mitigação do processo de quebra de gota.
Para tanto o projeto propõe uma abordagem multidisciplinar, a fim de analisar o problema sob diversos aspectos: experimental, numérico e teórico e, dessa forma, proporcionar uma avaliação abrangente da questão.
Basicamente, o projeto consiste em avaliar o comportamento da DTG utilizando fluidos-modelo em escoamento hidrodinamicamente similar a produção de petróleo. Nesse caso, o modelo experimental contara com tubos, pecas e conexões hidrodinamicamente similares ao
escoamento de petróleo. Da mesma forma, a emulsão modelo deve reproduzir o fenômeno de quebra de gota na medida em que escoa através do loop experimental.
O projeto prevê a montagem do loop experimental, assim como o acompanhamento visual, estatístico e reologico, alem da simulação numérica dos fenômenos relacionados a quebra de gotas.
Então, a presente proposta de projeto de P&D, é para compor um esforço, bastante atual e muito restrito, de forma a obter respostas para questões tecnológicas associadas à evolução da distribuição do tamanho de gota no escoamento de petróleos.
Por seu lado, a equipe executora proposta se mostra habilitada a executar tal projeto, na medida em que já desenvolve trabalhos correlatos, demonstrados por sua produção técnico-científica e participação em diversos projetos de P&D, tanto na área experimental quanto teórica e numérica, já tendo obtido resultados relevantes, tanto do ponto de vista científico quanto para a produção propriamente dita.

Starting date: 28/07/2019
Deadline (months): 42

Participants:

Role	Name
Coordinator *	ROGÉRIO RAMOS