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Júpiter - Sistema de Gestão Acadêmica da Pró-Reitoria de Graduação


Escola Politécnica
 
Engenharia Mecânica
 
Disciplina: PME3571 - Escoamentos Multifásicos em Dutos de Petróleo e Gás
Multiphase Flows in Oil and Gas Pipes

Créditos Aula: 4
Créditos Trabalho: 0
Carga Horária Total: 60 h
Tipo: Semestral
Ativação: 01/01/2018 Desativação:

Objetivos
-	Apresentar conceitos fundamentais para transporte de óleo e gás em poços, tubulações e risers.
-	Desenvolver as equações fundamentais e metodologias de cálculo para escoamento multifásico uni-dimensional.
-	Mostrar aplicações à tecnologia de petróleo: curvas de gradiente de pressão, métodos artificiais de elevação, fenômenos em estado permanente e transiente, garantia do escoamento (flow assurance), intermitência severa (severe slugging).
 
- Present fundamental concepts for oil and gas transport in wells, pipes and risers. - Develop the fundamental equations and calculation methodologies for one-dimensional multiphase flow. - Show applications to petroleum technology: pressure gradient curves, artificial elevation methods, steady-state and dynamic phenomena, flow assurance, severe slugging.
 
 
Docente(s) Responsável(eis)
3563564 - Jorge Luis Baliño
 
Programa Resumido
Escoamento unidimensional multifásico em sistemas de produção de petróleo. Elevação artificial de gás. Garantia do escoamento. Intermitência severa.
 
One-dimensional multiphase flow in petroleum production systems. Artificial gas lift. Flow assurance. Severe slugging.
 
 
Programa
1. Escoamento uni-dimensional multifásico. Padrões de escoamento (flow patterns) em dutos de inclinação variável. Variáveis em escoamentos multifásicos: fração de vazio (void fraction) e holdup, título mássico (mass quality), fluxo mássico, velocidades médias das fases, título volumétrico (volumetric quality), velocidades superficiais das fases, razão de escorregamento (slip), velocidades relativas entre as fases, velocidades de deriva das fases (drift velocity). Mapas de padrões de escoamento (flow pattern maps).
2. O sistema de produção de petróleo. Índice de Produtividade. Vaporização e diagrama de fases do petróleo. Fluidos no reservatório e na superfície: razão de vazões de gás e óleo, razão de vazões de água e óleo, razão de vazões de água mais sedimentos e líquido mais sedimentos. Processo de liberação de gás de uma mistura. Propriedades PVT. Modelo de black oil. Fatores volume de formação. Razão de solubilidade. Modelo composicional. Tipos de reservatórios: de óleo subsaturado, de gás, de duas fases, de gás retrógrado. Configurações de escoamento na coluna de elevação. Dificuldades conceptuais na modelagem do escoamento.
3. Equações de conservação para escoamento multifásico unidimensional. Modelos de escoamentos multifásicos. Modelo homogêneo. Multiplicador de duas fases. Modelo de deriva (drift flux model). Regiões de operação. Correção por distribuição na área de passagem (efeito dos perfis).
4. Escoamento através de restrições: modelo frozen, modelo de equilíbrio termodinâmico.
5. Curvas de gradiente de pressão (pressure gradient curves). Produção do poço: curvas IPR (inflow performance relationship) e VLP (vertical lift performance). Elevação por gás (gas lift). Gradiente natural versus gradiente artificial. Pressão de injeção. Gases reais e fator de compressibilidade. Potência de compressão. Produção máxima com gas lift. Curvas de desempenho de gas lift.
6. Garantia do escoamento. Deposição de parafinas e hidratos, métodos de inibição.
7. Intermitência severa: fenômeno e mecanismos, critérios de estabilidade, métodos de mitigação.
  

 
1. One-dimensional multiphase flow. Flow patterns in pipes with variable inclination. Variables in multiphase flow: void fraction and holdup, mass quality, mass flux, average phase velocity, volumetric quality, superficial phase velocity, slip ratio, relative velocity between phases, drift velocity. Flow pattern maps. 2. Petroleum production system. Well productivity index. Phase diagram of petroleum. Fluids at the reservoir and at surface: gas-oil ratio, water-oil ratio, basic sediments and water to liquid ratio. Process of gas release from a mixture. PVT properties. Black oil model. Formation volume factors. Solubility ratio. Compositional model. Reservoir types: undersaturated oil, gas, two-phase, condensate gas. Flow configuration in the well column. Conceptual difficulties in flow modeling. 3. Conservation equations for one-dimensional multiphase flow. Multiphase flow models. Homogeneous model. Two-phase flow multiplier. Drift flux model: operation regions, correction for profile effects. 4. Flows through restrictions: frozen model, thermal equilibrium model. 5. Pressure gradient curves. Well production: inflow performance relationship (IPR) and vertical lift performance (VLP) curves. Gas lift. Natural and artificial pressure gradient. Injection pressure. Real gases and compressibility factor. Compression power. Maximum production with gas lift. Performance curves with gas lift. 6. Flow assurance. Wax and hydrates: deposition, prevention methods. 7. Severe slugging: phenomenon and mechanisms, stability criteria, mitigation methods.
 
 
Avaliação
     
Método
A avaliação do curso será feita através de provas escritas, relatórios e atividades relacionadas ao laboratório.
Critério
Média ponderada de avaliações.
Norma de Recuperação
Realizar uma prova escrita antes do início do semestre seguinte. A nota de recuperação será a média aritmética simples entre a nota dessa prova a e média ponderada.
 
Bibliografia
     
1.	One-dimensional two-phase flow, G. B. Wallis, Mc Graw-Hill, 1969.
2.	Mechanistic modeling of gas-liquid two-phase flow in pipes, O. Shoham, Society of Petroleum Engineers, 2006.
3.	The flow of complex mixtures in pipes, G. W. Govier, K. Aziz, Society of Petroleum Engineers, 2008.
4.	Petroleum production systems, M. J. Economides, A. D. Hill, C. E. Economides, Prentice Hall, 1994.
5.	Fundamentos da Engenharia de Petróleo, J. E. Thomas (organizador). Editora Interciência, Rio de Janeiro, 2001.
6.	The properties of petroleum fluids, W. D. MacCain, Jr., PennWell Books, 1990.
 

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