MODELAGEM COMPUTACIONAL DE ESCOAMENTOS MULTIFÁSICOS EM TUBOS VENTURI

1. MODELAGEM COMPUTACIONAL DE ESCOAMENTOS MULTIFÁSICOS EM TUBOS VENTURI Mestrando: Vinicius Angelo dos Santos Prata Orientador: Prof. Emilio Ernesto Paladino Co – Orientador: Prof. João Alves de Lima

2. 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. Motivação

3. Medição em linha (sem separação) Separador de fase para medição monofásica; Grandes volumes (Ex. Offshore) Motivação Adaptada de RIBEIRO (1996)

4. Motivação 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

5. 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 Motivação

6. 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. Objetivos

7. 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 Desafios

8. 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:

9. Metodologia • 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 MULTIFLOW • Programa de Código Aberto que está sendo desenvolvido no IMPERIAL COLLEGE (colaboração com LMC/UFRN, trabalho do aluno Jhoni)

10. 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 Resultados Esperados

11. Agradecimentos