Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unicamp.br/jspui/handle/REPOSIP/321242
Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Modelagem do desempenho de bombas de BCS operando com misturas gás-óleo viscoso
Title Alternative: Performance modeling of ESP pumps performance operating with gas-viscous liquid mixtures
Author: Monte Verde, William, 1987-
Advisor: Bannwart, Antonio Carlos, 1955-
Abstract: Resumo: O Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) é um dos principais métodos de elevação artificial utilizados na produção de petróleo. Esse método é caracterizado pelas elevadas vazões de produção, flexibilidade na instalação e consiste, basicamente, na utilização de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios para fornecer energia ao petróleo e elevá-lo até as facilidades de produção. Entretanto, algumas condições operacionais são adversas à aplicação de BCSs. A produção de poços com elevadas razões gás-óleo podem provocar a degradação do desempenho da bomba, ou, até mesmo, causar instabilidades operacionais, podendo interromper a produção. A viscosidade do fluido é outro fator responsável pela degradação do desempenho de BCSs. Sua aplicação em campos de petróleo pesado ou com elevadas frações de água, em que podem ocorrer a formação de emulsões, são exemplos da operação com fluidos de elevada viscosidade. O objetivo geral deste trabalho é avançar no entendimento dos fatores que afetam o desempenho de BCS. Para isso, foram construídas duas montagens experimentais. A primeira delas refere-se ao desenvolvimento de uma bomba protótipo, projetada para permitir a visualização do escoamento no interior dos canais do impelidor. O objetivo específico dessa montagem experimental é identificar os padrões de escoamento gás-líquido que ocorrem no interior do impelidor e relacioná-los com o desempenho da bomba. A influência da viscosidade e da tensão superficial no arranjo entre as fases, também, é investigada. A segunda montagem experimental foi desenvolvida com a finalidade de permitir a avaliação do desempenho de BCSs convencionais operando com escoamento viscoso, tanto monofásico quanto bifásico. Esse aparato experimental foi utilizado para investigar os efeitos da rotação, pressão de sucção, vazão de líquido, viscosidade e inclinação da instalação na operação da bomba. Os resultados experimentais de desempenho monofásico viscoso da bomba foram comparados com os principais métodos de correção disponíveis na literatura, sendo proposto uma metodologia de correção específica para o modelo de BCS testado. Em relação à modelagem do desempenho de BCSs, é proposta a extensão de uma abordagem disponível na literatura, de forma a completar os efeitos viscosos. O modelo baseado na análise das perdas de energia permite avaliar a elevação e a potência consumida pela bomba

Abstract: Electric Submersible Pumping (ESP) systems are one of the main methods of artificial lift used in oil production. The method is characterized by high production flow rate and installation flexibility. It consists of using a multistage centrifugal pump to provide energy to the oil and lift it to the production facilities. However, some operating conditions are adverse to ESP applications. Wells with high gas-oil ratios may cause deterioration of pump performance, or even lead to operational instabilities that can interrupt the oil production. The viscosity of the fluid is another factor responsible for ESP performance degradation. ESP applications in high water fractions or heavy oil fields are examples of operation with high viscosity fluids, in which the formation of emulsions can occur. The aim of this project is to improve the understanding of the factors that affect ESP performance. For this, two experimental assemblies were built. The first experimental apparatus relates to the development of a prototype pump designed to allow flow visualization within the impeller channels. The specific objective of this experimental setup is to identify the gas-liquid flow patterns that occur inside the impeller and relate them to the pump performance. The influence of viscosity and surface tension between the phases are also investigated. The second experimental assembly was developed in order to allow evaluation of a conventional ESP performance operating with viscous flow, both single phase as two phase. This experimental apparatus was used to investigate the effects of rotation, suction pressure, liquid flow rate, viscosity and installation inclination on pump operation. The experimental results of pump performance operating with single-phase viscous flow were compared to the main correction methods available in the literature and a specific correction method for the ESP model tested was proposed. Regarding the modeling of the ESP performance, an extension of an available approach is proposed in order to complete the viscous effects. The model based on the analysis of energy losses allows to evaluate head produced and power consumed by the pump
Subject: Bombas centrífugas
Bomba centrífuga submersa
Escoamento
Escoamento bifásico
Curvas
Editor: [s.n.]
Citation: MONTE VERDE, William. Modelagem do desempenho de bombas de BCS operando com misturas gás-óleo viscoso. 2016. 1 recurso online (408 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/321242>. Acesso em: 31 ago. 2018.
Date Issue: 2016
Appears in Collections:FEM - Tese e Dissertação

Files in This Item:
File SizeFormat 
MonteVerde_William_D.pdf28.41 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.