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Teses de Doutorado Defendidas: 2010

Modelagem e Simulação de Escoamento Multifásico em Dutos de Produção de Óleo e Gás Natural.

Autor: Jaime Neiva Miranda de Souza.
Orientadores: José Luiz de Medeiros e André Luiz Hemerly Costa.
Laboratório: H2CIN

Resumo

Ferramentas computacionais de simulação de escoamento multifásico em dutos de produção de petróleo são de grande importância para o estudo detalhado das tecnologias de elevação de petróleo, componente fundamental para determinação da viabilidade econômica da produção em campos de óleos pesados. Algumas ferramentas comerciais são disponíveis, porém por um custo elevado e muitas vezes utilizando uma arquitetura fechada que, em muitos casos, é incapaz de descrever o comportamento do petróleo brasileiro e a elevada profundidade dos poços nacionais.

A literatura descreve modelos dinâmicos de escoamento bifásico em um único duto e válidos apenas para determinados regimes de escoamento. Verifica-se a falta de trabalhos na literatura aberta que possibilitem a simulação do escoamento de gás e líquido ao longo de uma rede de dutos capaz de interligar diversos pontos de fornecimento e consumo, inclusive com a presença de elementos modificadores de pressão, como válvulas e bombas. Essa tese propõe, então, modelos dinâmicos de escoamento monofásico e bifásico aplicados a redes de dutos para produção de óleo e gás.

Motivada pela utilização desses modelos em casos práticos da indústria de petróleo, essa tese apresenta um arcabouço para a análise de sistemas de elevação artificial por gas lift contínuo usando um algoritmo de otimização acoplado a um modelo estacionário de redes de escoamento bifásico com qualquer topologia obtido a partir da simplificação de um modelo dinâmico bifásico.

Os métodos numéricos para solução do sistema de equações diferenciais parciais são apresentados ao longo do trabalho, onde todos os modelos foram implementados através de uma formulação totalmente matricial.

Diversos estudos de caso descrevem a aplicação da metodologia em problemas típicos da indústria de produção de petróleo.