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Título: Avaliação de um modelo algébrico térmico para a simulação de escoamentos bifásicos líquido-gás em golfadas com predição de mudança de fase e correção de propriedades físico-químicas
Título(s) alternativo(s): Evalution of termal algebric model to simulat liquid-gas two-plase fouv over sulg pattem with phlase change prediction and physical-chemical properties corrections
Autor(es): Melli, Renan de Barros
Orientador(es): Morales, Rigoberto Elezar Melgarejo
Palavras-chave: Escoamento bifásico
Petróleo
Gás
Tubulação
Indústria petrolífera - Equipamento e acessórios
Engenharia mecânica
Two-phase flow
Petroleum
Gas
Piping
Petroleum industry and trade - Equipment and supplies
Mechanical engineering
Data do documento: 5-Dez-2016
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: MELLI, Renan de Barros. Avaliação de um modelo algébrico térmico para a simulação de escoamentos bifásicos líquido-gás em golfadas com predição de mudança de fase e correção de propriedades físico-químicas. 2016. 126 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.
Resumo: A adequada modelagem dos escoamentos bifásicos líquido-gás em tubulações no regime de golfadas representa um desafio para diversos tipos de indústria, dentre elas destaca-se a petrolífera. Identificar esse padrão de escoamento e quantificar seus parâmetros característicos é de grande valia para engenheiros e projetistas, pois possibilita a realização de aprimoramentos no dimensionamento de equipamentos da linha de produção (separadores e bombas multifásicas, por exemplo). Nesse contexto, o NUEM/UTFPR desenvolveu um simulador para cálculo de gradientes termo-hidráulicos em escoamentos horizontais de misturas contendo óleo-água-ar, em regime de golfadas, com equilíbrio de fases e determinação das propriedades físico-químicas das mesmas. Nessa monografia avaliou-se a consistência e adequação ao domínio de aplicação do simulador, bem como testar correlações por ele utilizadas avaliando assim seu algoritmo. Esse trabalho se fez necessário pelo intuito de tornar o simulador, no futuro, uma ferramenta computacional confiável cuja aplicabilidade auxilie no crescimento de produção da indústria de petróleo e gás natural. No trabalho desenvolvido notou-se que o NuemFlow é uma ferramenta computacional capaz de monitorar adequadamente a evolução das fases ao longo da tubulação no escoamento em golfadas, bem como predizer satisfatoriamente parâmetros como queda de pressão, velocidade de translação (UT) e temperatura. Em complemento constatou-se que, além de realizar a correção de propriedades físico-químicas do escoamento, o simulador estudado é sensível a variáveis de entrada como diâmetro da tubulação, velocidades superficiais das fases, pressão e temperatura inicial.
Abstract: The correct modelling of the two-phase liquid-gas flow in pipes under slug flow pattern is a challenge to several industries, and the oil & gas companies stand out among them. Identifying this flow pattern and quantifying its characteristic parameters are nowadays one of the most important goals to be reached due to its importance to the work of engineers and designers alike. The knowledge of the aforementioned variables allows those professionals to hone the design of specific oil-gas equipment such as separators and multiphase pumps, for example. With those considerations in mind, the NUEM has developed a simulator – known as NuemFlow – which can monitor thermo-hydraulic gradients of oil-gas-water mixtures in horizontal pipes under slug flow pattern, and calculate their physical-chemical properties in these conditions. The main goal of this report is to evaluate the efficiency of the software in monitoring the main parameters of the slug flow under the conditions that this pattern occurs, as well as testing its equations in order to check the sanity of NuemFlow’s algorithm. The development of this report is necessary so that, in the future, the aforementioned software may be turned into a computational tool whose use will hopefully help oil and gas companies to increase and optimize their production levels. The developed report shows that NuemFlow is a computational tool that is able to monitoring the slug flow phases among the pipe as well as to predict flow parameter like pressure drop, transactional velocity (UT) and temperature. In complement it was verified that, besides of doing the physical-chemical properties correction while the slug flow happens, the simulator is sensitive to changes in entrance properties as pipe diameter, superficial velocity of the phases, final pressure and temperature.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/9409
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