Estudo experimental e modelagem numérica do fenômeno de inversão de fase em bombas centrífugas

Resumo

Escoamentos líquido-líquido são comuns na produção de petróleo devido à presença de aquíferos e/ou uso de injeção de água como técnica avançada de recuperação. A presença de água escoando juntamente com o óleo pode causar a formação de emulsão. Tal sistema é termodinamicamente estável e difícil de ser separado. Quando há alta fração de água no óleo, a dispersão bifásica água-óleo pode apresentar viscosidade efetiva superior à viscosidade dos líquidos separados, condição que leva a uma redução no desempenho das bombas centrífugas. Nesse sentido, Bulgarelli et al.(2020) afirmam que dispersões e emulsões representam um desafio para a produção de petróleo, pois constituem um grande problema para a garantia de escoamento, com a incidência de um fenômeno denominado inversão de fase. De fato, a ocorrência de instabilidades operacionais é bastante frequente em BCSs que lidam com emulsões, fato que influencia nos custos das empresas petrolíferas. Embora existam estudos experimentais sobre o desempenho de BCSs, ainda há dificuldades para entender e prever a inversão de fase dentro deste equipamento. Nesse contexto, o presente trabalho surge da necessidade de melhorar a compreensão do fenômeno de inversão de fase através da análise experimental e de abordagem numérica para criar uma ferramenta capaz de reunir esses conhecimentos relacionados a BCSs e aplicá-los em operações reais. A solução proposta é um modelo fenomenológico para inversão de fases dentro da BCS e implementação do mesmo em uma ferramenta numérica, que reúne dados de estudos que serão realizados em laboratório, a fim de auxiliar no processo de tomada de decisão dos operadores de campos petrolíferos. Ou seja, na seleção da estratégia de operação mais adequada à produção de petróleo. O desenvolvimento desta modelagem e da ferramenta numérica são ambiciosos e seu desenvolvimento completo não é uma atividade isolada. A ferramenta será projetada em módulos, de forma que seu desenvolvimento possa ser continuado por outros pesquisadores/profissionais envolvidos. (AU)