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Título: Simulação do escoamento monofásico em um estágio de uma bomba centrífuga utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional
Autor(es): Maitelli, Carla Wilza Souza de Paula
Palavras-chave: Bombas centrífugas;Fluidodinâmica computacional;Volumes finitos;Simulação computacional;Bombeio centrífugo submerso;Centrifugal pumps;Computational fluid dynamics;Finite volumes;Computer simulation;Electric submersible pumping
Data do documento: 17-Dez-2010
Editor: Universidade Federal do Rio Grande do Norte
Citação: MAITELLI, Carla Wilza Souza de Paula. Simulação do escoamento monofásico em um estágio de uma bomba centrífuga utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional. 2010. 183 f. Tese (Doutorado em Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2010.
Resumo: Oil production and exploration techniques have evolved in the last decades in order to increase fluid flows and optimize how the required equipment are used. The base functioning of Electric Submersible Pumping (ESP) lift method is the use of an electric downhole motor to move a centrifugal pump and transport the fluids to the surface. The Electric Submersible Pumping is an option that has been gaining ground among the methods of Artificial Lift due to the ability to handle a large flow of liquid in onshore and offshore environments. The performance of a well equipped with ESP systems is intrinsically related to the centrifugal pump operation. It is the pump that has the function to turn the motor power into Head. In this present work, a computer model to analyze the three-dimensional flow in a centrifugal pump used in Electric Submersible Pumping has been developed. Through the commercial program, ANSYS® CFX®, initially using water as fluid flow, the geometry and simulation parameters have been defined in order to obtain an approximation of what occurs inside the channels of the impeller and diffuser pump in terms of flow. Three different geometry conditions were initially tested to determine which is most suitable to solving the problem. After choosing the most appropriate geometry, three mesh conditions were analyzed and the obtained values were compared to the experimental characteristic curve of Head provided by the manufacturer. The results have approached the experimental curve, the simulation time and the model convergence were satisfactory if it is considered that the studied problem involves numerical analysis. After the tests with water, oil was used in the simulations. The results were compared to a methodology used in the petroleum industry to correct viscosity. In general, for models with water and oil, the results with single-phase fluids were coherent with the experimental curves and, through three-dimensional computer models, they are a preliminary evaluation for the analysis of the two-phase flow inside the channels of centrifugal pump used in ESP systems
metadata.dc.description.resumo: As técnicas de exploração e produção de petróleo têm evoluído nas últimas décadas no sentido de incrementar as vazões de fluido e otimizar a utilização dos equipamentos empregados. A base do funcionamento do método de elevação por Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) é a utilização de um motor elétrico de fundo para movimentar uma bomba centrífuga e transportar os fluidos até a superfície. O Bombeio Centrífugo Submerso é uma opção que vem ganhando espaço entre os métodos de Elevação Artificial em função da capacidade de trabalhar com grandes vazões de líquido em ambientes terrestres ou marítimos. O desempenho de um poço equipado com elevação por BCS está intrinsecamente relacionado ao funcionamento da bomba centrífuga que faz parte do sistema. É ela que tem a função de transformar a potência cedida pelo motor em altura de elevação ou Head. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo computacional para analisar o escoamento tridimensional em uma bomba centrífuga utilizada em Bombeio Centrífugo Submerso. Através do programa comercial, o CFX® ANSYS®, inicialmente utilizando a água como fluido, foram definidos a geometria e os parâmetros de simulação de forma que, fosse obtida, uma aproximação do que ocorre no interior dos canais do impelidor e do difusor da bomba em termos de escoamento. Três diferentes condições de geometria foram inicialmente testadas para verificar qual a mais adequada à resolução do problema. Após a escolha da geometria mais adequada, três condições de malha foram analisadas e os valores obtidos foram comparados à curva característica experimental de altura de elevação fornecida pelo fabricante. Os resultados se aproximaram da curva experimental, o tempo de simulação e a convergência do modelo foram satisfatórios se for considerado que o problema estudado envolve análise numérica. Após os testes com a água, um óleo, foi utilizado nas simulações. Os resultados foram comparados a uma metodologia utilizada na indústria do petróleo para correção da viscosidade. De uma forma geral, para os modelos com água e com o óleo, os resultados com os fluidos monofásicos se mostraram coerentes com as curvas experimentais e são uma avaliação preliminar para a análise, através de modelos computacionais tridimensionais, do escoamento bifásico no interior dos canais da bomba centrífuga utilizada em sistemas de BCS
URI: http://repositorio.ufrn.br:8080/jspui/handle/123456789/13009
Aparece nas coleções:PPGCEP - Doutorado em Ciência e Engenharia do Petróleo

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