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Título: Modelagem e simulação da solubilização da parafina em tubos e poços e da deposição da parafina em tubos em regime laminar e turbulento
Título(s) alternativo(s): Modeling and simulation of parafine solubilization in pipes and wells and deposition of paraffin in tubes in laminar and turbulent regime
Autor(es): Oliveira, Erika Cristina Lourenço de
Palavras-chave: Solubilização;Deposição;Parafina;Equilíbrio sólido-líquido;Modelagem;Simulação
Data do documento: 23-Fev-2018
Citação: OLIVEIRA, Erika Cristina Lourenço de. Modelagem e simulação da solubilização da parafina em tubos e poços e da deposição da parafina em tubos em regime laminar e turbulento. 2018. 267f. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2018.
Resumo: Under the reservoir conditions, the heavier compounds of the crude oil are fully solubilized. As the fluid is exploited, due to a break in the thermodynamic equilibrium caused by the cooling and the depressurizing, solid crystals begin to appear. These crystals are formed mostly by paraffins and end up limiting the flow area. The control of the deposition process is limited to consolidated methods. Among these methods, we can say that the chemical solvent or solubilizing formulas is quite versatile, since it can be used in conjunction with other methods, be it preventive or corrective, or simply in isolation, in pipes of diameter and length that cause unfeasibility of use method by mechanical removal and in oil wells. This work aimed at the creation of a SIMSOLUDEP process simulator, where it made use of mathematical models, based on existing ones in the literature for the deposition process. These models were implemented in a VBA (Visual Basic) for Excel® development environment and a graphical interface was created for a better user / program interaction. The routines implemented in the simulator were tested by comparison with commercial simulators and experimental data. The molar fraction obtained through SIMSOLUDEP was compared to the data of Barbosa jr.et al (2007) and obtained a good agreement, the activity coefficient obtained through SIMSOLUDEP and when compared to the simulator of Bruce and Danny obtained a maximum divergence point a point of 0.02%. The data obtained from both pipe and well temperature routines were compared to the results obtained by Hysys V 3.0.1 (Build 4602,Hyprotech Ltd) and the results showed good agreement with the greatest point-to-point divergence in well flow in the order of 3.5% and the lowest in the turbulent flow in pipes in the order of 0.2%. Simulations for the deposition and solubilization process in pipe and solubilization in wells were performed and are presented in chapters 5, 6, 7 and 8. The results presented were quite satisfactory, where in the SIMSOLUDEP deposition process it was able to represent the experimental data with 3% point-to-point divergence in laminar flow and 10% in turbulent flow, with mean divergence of 1.5% in all flows. In the simulations related to solubilization, the results were able to represent in a satisfactory way the expected, both with respect to the temperature profile and the paraffin thickness profile, where it was possible to verify that the lower carbon chain, higher flow velocity, temperatures The higher inlet ratio provides greater deposit solubilization. The high external temperature also favors the solubilization process.
metadata.dc.description.resumo: Nas condições de reservatório, os compostos mais pesados do óleo bruto encontram-se totalmente solubilizados. A medida que o fluido é explotado, devido à quebra do equilíbrio termodinâmico ocorrido pelo resfriamento e a despressurização, começa a surgir os cristais sólidos. Esses cristais são formados em sua grande maioria por parafinas e acabam por limitar a área de fluxo. O controle do processo de deposição resume-se a métodos consolidados. Dentre esses métodos, podemos dizer que o solvente químico ou fórmulas solubilizantes é bastante versátil, pois pode ser utilizado em conjunto com outros métodos seja ele preventivo ou corretivo, ou simplesmente de forma isolada, em tubulações de diâmetro e comprimento que causa a inviabilidade do uso de método por remoção mecânica e em poços de petróleo. Este trabalho objetivou a criação de um simulador de processo SIMSOLUDEP, onde fez uso de modelos matemáticos, baseado nos existentes na literatura para o processo de deposição. Esses modelos foram implementados em um ambiente de desenvolvimento, VBA (Visual Basic) for Excel® e uma interface gráfica foi criada para uma melhor interação usuário/programa. As rotinas implementadas no simulador foram testadas através de comparação com simuladores comerciais e dados experimentais. A fração molar obtida através do SIMSOLUDEP foi comparado Aos dados de Barbosa jr.et al (2007) e obteve uma boa concordância, O coeficiente de atividade obtido através do SIMSOLUDEP, quando comparado com o simulador de Bruce and Danny obteve um desvio padrão de 0,000107. Os dados obtidos através das rotinas de temperatura tanto em tubulação quanto em poço foram comparados aos resultados obtidos pelo Hysys V 3.0.1 (Build 4602, Hyprotech Ltd) e os resultados tiveram boas concordâncias estando a maior diferença do valor obtido com o valor calculado no escoamento em poço, 3,5% e a menor no escoamento turbulento em tubulação, 0,2%. Simulações para o processo de deposição e solubilização em tubulação e solubilização em poços foram realizadas e estão sendo apresentados nos capítulos 5, 6, 7 e 8. Os resultados apresentados foram bastantes satisfatórios, onde no processo de deposição do SIMSOLUDEP conseguiu representar os dados experimentais com erro máximo de 3% em fluxo laminar e de 10% em fluxo turbulento, estando os fluxos com o erro médio na ordem de 1,5%. Nas simulações relacionadas a solubilização, os resultados conseguiram representar de forma satisfatória o esperado, tanto com relação ao perfil de temperatura, quanto ao perfil da espessura da parafina, onde conseguiu-se verificar que fluxo de menor cadeia carbônica, maior velocidade de fluxo, temperaturas de entrada mais elevada proporciona uma maior solubilização do depósito EXISTENTE. A elevada temperatura externa também favorece no processo de solubilização.
URI: https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/25227
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