MODELAGEM COMPUTACIONAL DE ESCOAMENTOS MULTIFÁSICOS EM

TUBOS VENTURI

Mestrando: Vinicius Angelo dos Santos PrataOrientador: Prof. Emilio Ernesto PaladinoCo – Orientador: Prof. João Alves de Lima

MotivaçãoMotivação

• Escoamentos multifásicos são muito comumente encontrados na indústria do petróleo

• A medição precisa da vazão, é de extrema importância na produção e transporte de petróleo

– Gerenciamento dos Reservatórios

– Transferência de Propriedade

– Controle de Processos de Produção

– Sistemas de detecção de vazamentos (SDV)

– Fiscalização, etc.

• Medição em linha (sem separação)– Separador de fase para medição monofásica; – Grandes volumes (Ex. Offshore)

MotivaçãoMotivação

Adaptada de RIBEIRO (1996)

MotivaçãoMotivação

• Medidores de Vazão do Tipo Pressão Diferencial– Largamente utilizados em campo;– Utilizados como medidores ou partes

integrantes de sistemas mais complexos;– Baixo Custo;– Confiabilidade;– Fácil Manutenção

• Medição em linha utilizando tubos de Venturi– Requer modelagem do escoamento

multifásico nestes dispositivos– Modelagem para padrões não-dispersos (para

padrões dispersos já existem vários trabalhos)– Foco no padrão anular– Outros padrões poderão ser estudados

MotivaçãoMotivação

ObjetivosObjetivos

• Estudar o escoamento bifásico em padrões não dispersos em Tubos Venturi de forma a obter informações precisas sobre parâmetros como pressão, velocidade relativa e distribuição de fases

– Fundamentais no projeto e calibração de medidores de vazão multifásicos

• Abordar, de forma detalhada, a modelagem computacional de escoamentos bifásicos em padrões não-dispersos (a priori, foco no anular)

– Tais modelos podem ser utilizado em outros dispositivos de produção e transporte como sistemas de elevação etc.

DesafiosDesafios

Definir e implementar um modelo adequado para escoamentos em padrão anular em tubos venturi

Utilização de modelo de filme

Implementar o modelo de filme em FORTRAN para uso em interface com CFX

CO

RE

FIL

M

Modelo do Filme

• No modelo do filme o consideraremos “fino”, onde os gradientes predominantes estarão na direção normal ao escoamento (abordagem 2D-)•As equações de conservação da massa e QM para o filme, são:

_ _

1 21 2

u u D Et X X

MetodologiaMetodologia

A abordagem para o caso do escoamento anular será baseada na utilização de uma pacote comercial (Ansys CFX) para o calculo do escoamento de gás com gotículas no “core”

Será implementado um modelo conservativo (VF) para o escoamento no filme em interface com o CFX via FORTRAN

A validação – Trabalhos Experimentais Publicados

Poderá também ser utilizado o MULTIFLOWPrograma de Código Aberto que está sendo desenvolvido no

IMPERIAL COLLEGE (colaboração com LMC/UFRN, trabalho do aluno Jhoni)

Resultados EsperadosResultados Esperados

• Espera-se obter um modelo que seja capaz de prever relações pressão-vazão para medição em linha de vazão multifásica, eliminando a necessidade de separadores de fase

• Contribuir com o desenvolvimento de modelo de escoamentos multifásicos, não apenas para tubos Venturi, mas para diferentes dispositivos encontrados na produção em transporte de petróleo

AgradecimentosAgradecimentos