Comportamento bidimensional da pluma de óleo e gás oriunda de um blowout na região da bacia potiguar
dc.contributor.advisor | Souza, Domingos Fabiano de Santana | |
dc.contributor.advisor-co1 | Padilha, Carlos Eduardo de Araújo | |
dc.contributor.advisorID | https://orcid.org/0000-0002-1594-6814 | pt_BR |
dc.contributor.advisorLattes | http://lattes.cnpq.br/7400460833577257 | pt_BR |
dc.contributor.author | Souza, Bianca Felipe de | |
dc.contributor.authorLattes | http://lattes.cnpq.br/4285491614766814 | pt_BR |
dc.contributor.referees1 | Jesus, Anderson Alles de | |
dc.contributor.referees2 | Oliveira, Jackson Araújo de | |
dc.contributor.referees3 | Chiavone Filho, Osvaldo | |
dc.contributor.referees3Lattes | http://lattes.cnpq.br/2621516646153655 | pt_BR |
dc.date.accessioned | 2024-06-04T11:09:27Z | |
dc.date.available | 2024-06-04T11:09:27Z | |
dc.date.issued | 2024-05-13 | |
dc.description.abstract | Mathematical modeling of underwater oil spills contributes to the understanding of oil migration, prediction of affected areas and provides a technical basis for the choice, development and application of efficient containment actions. Accidents such as the Deepwater Horizon platform in 2010 highlight the importance of safe monitoring and prediction models. The accuracy of mathematical models is closely linked to near-field information and the incorporation of details of the environment, including the processes occurring immediately at the spill site and the dynamics of the plume. The study of such factors is relevant for estimating results and improving response methods, for example, the underwater application of dispersants at the source. In blowout scenarios, factors such as the influence of ocean currents, high pressures and interaction with the underwater environment cause difficulties in modeling the occurrences before their observation on the surface. In this context, the present work aims to improve the understanding of the processes involved in modeling submarine leaks, applying this analysis to the Potiguar Basin, in northeastern Brazil. Recent knowledge in near-field modeling is applied to develop a case study of an underwater oil and gas plume simulating a blowout scenario in the analyzed region, in order to map variables such as the time and distance expected for contamination to reach the surface, compositions and distribution of particle diameters throughout the generated plume. The methodology employs the open-source model Texas A&M Oil Spill Calculator (TAMOC), which uses a Lagrangian approach for integral modeling of oil and gas particles in submarine plumes. For a depth of 1 km, simulations were carried out for two horizontal velocities of ocean currents (v1 = 0,09 m/s and v2 = 0,2 m/s). The estimated minimum time for contamination to reach the surface was 1,1 h for v1, at a horizontal distance of 414,47 m from the source; and 1,37 h for v2 at approximately 1 km horizontal distance from the source. Particles released at time t = 0 s, depending on their composition and size, can take up to 13,4 h to emerge (appearing on the surface 4,48 km from the origin) for v1, and up to 14,4 h (10,8 km from the origin) for v2. The pattern of compositions when the particles reach the surface predicts higher fractions of benzene, toluene and ethylbenzene in regions closer to the source and higher percentages of n-heptane and n-decane in particles that emerge last. The difference in horizontal velocities of the environment does not significantly impact the composition, but it was observed that the percentages of mass lost throughout the water column are more significant for the higher drag speed. The particles range in size from 0.63 mm to 16.19 mm, presenting a distribution with d50 = 5.873 mm. The results provide the visualization of the expected magnitude of critical plume variables during the first hours after the blowout occurrence and the influence of current speeds on these parameters. | pt_BR |
dc.description.resumo | A modelagem matemática de vazamentos submarinos de petróleo contribui para a compreensão da migração do óleo, predição de áreas afetadas e proporciona base técnica para a escolha, desenvolvimento e aplicação de ações eficientes de contenção. Acidentes como o da plataforma Deepwater Horizon em 2010 evidenciam a importância de modelos seguros de monitoramento e predição. A precisão dos modelos matemáticos está intimamente ligada às informações de campo próximo e à incorporação de detalhes do ambiente, incluindo os processos que ocorrem imediatamente no local do vazamento e a dinâmica da pluma. O estudo de tais fatores é relevante para estimativas de resultados e aprimoramento de métodos de resposta, por exemplo, a aplicação submarina de dispersantes no ponto de vazamento. Em cenários de blowouts, fatores como a influência de correntes oceânicas, altas pressões e a interação com o ambiente submarino acarretam dificuldades na modelagem das ocorrências antes de sua observação na superfície. Nesse contexto, o presente trabalho visa aprimorar a compreensão dos processos envolvidos na modelagem de vazamentos submarinos, aplicando essa análise à Bacia Potiguar, no nordeste brasileiro. São aplicados conhecimentos recentes em modelagem de campo próximo para desenvolver um estudo de caso de uma pluma submarina de petróleo e gás simulando um cenário de blowout na região analisada, a fim de mapear variáveis como o tempo e distância esperados para a contaminação atingir a superfície, composições e distribuição de diâmetros das partículas através da pluma gerada. A metodologia emprega o modelo de código aberto Texas A&M Oil Spill Calculator (TAMOC), que utiliza abordagem lagrangiana para a modelagem integral das partículas de óleo e gás em plumas submarinas. Para uma profundidade de 1 km foram realizadas simulações para duas velocidades horizontais de correntes oceânicas (v1 = 0,09 m/s e v2 = 0,2 m/s). O tempo mínimo estimado para a contaminação atingir a superfície foi de 1,1 h para a velocidade 1, a uma distância horizontal de 414,47 m da fonte; e de 1,37 h para a velocidade 2 a aproximadamente 1 km de distância horizontal do ponto de origem. As partículas lançadas no instante t = 0 s, a depender de sua composição e tamanho, podem demorar a emergir até 13,4 h (aparecendo na superfície a 4,48 km da origem) para v1, e até 14,4 h (a 10,8 km da origem) para v2. O padrão de composições quando as partículas chegam à superfície prevê maiores frações de benzeno, tolueno e etilbenzeno em regiões mais próximas da fonte e maiores percentuais de n-heptano e n-decano em partículas que emergem por último. A diferença de velocidades horizontais do ambiente não impactam significativamente na composição, mas observou-se que os percentuais de massa perdidos ao longo da coluna d’água são mais expressivos para a velocidade de arraste maior. As partículas têm tamanhos desde 0,63 mm até 16,19 mm, apresentando distribuição com d50 = 5,873 mm. Os resultados permitem visualizar a magnitude esperada para variáveis críticas da pluma durante as primeiras horas após a ocorrência do blowout e influência da velocidade das correntes nestes parâmetros. | pt_BR |
dc.identifier.citation | SOUZA, Bianca Felipe de. Comportamento bidimensional da pluma de óleo e gás oriunda de um blowout na região da bacia potiguar. Orientador: Dr. Domingos Fabiano de Santana Souza. 2024. 131f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2024. | pt_BR |
dc.identifier.uri | https://repositorio.ufrn.br/handle/123456789/58374 | |
dc.language | pt_BR | pt_BR |
dc.publisher | Universidade Federal do Rio Grande do Norte | pt_BR |
dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
dc.publisher.initials | UFRN | pt_BR |
dc.publisher.program | PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA | pt_BR |
dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
dc.subject | Vazamento submarino de petróleo | pt_BR |
dc.subject | Modelagem de pluma submarina | pt_BR |
dc.subject | Bacia Potiguar | pt_BR |
dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA | pt_BR |
dc.title | Comportamento bidimensional da pluma de óleo e gás oriunda de um blowout na região da bacia potiguar | pt_BR |
dc.title.alternative | Two-dimensional behavior of an oil-gas plume from a blowout in the Potiguar Basin region | pt_BR |
dc.type | masterThesis | pt_BR |
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