Estudo numérico do processo de tratamento de água oleosa via membrana cerâmica proveniente da indústria petroquímica / Numerical study of the process of oily water treatment via ceramic membrane from the petrochemical industry

O presente trabalho tem como objetivo aplicar a fluidodinâmica computacional no processo de separação água/óleo através de um dispositivo do tipo duplo tubo de 22,1cm de comprimento, sendo o tubo externo o meio poroso (membrana cerâmica) de espessura de 3,5cm, que funciona como barreira a passagem das gotículas de óleo e o tubo interno impermeável. As simulações foram realizadas utilizando o pacote comercial Ansys CFX 12.0 adotando-se o modelo de partículas para descrever o escoamento da fase contínua (água) e da fase dispersa (óleo), utilizando uma malha numérica estruturada formada por 87403 elementos hexaédricos. O modelo matemático definido para descrever o processo de separação água/óleo com auxílio de um meio poroso é baseado na generalização das equações (Navier-Stokes) de conservação de massa e quantidade de movimento adotando a abordagem Euleriana-Euleriana, auxiliado ao modelo de turbulência RNG k-? padrão. Através dos campos de fração volumétrica, campos de pressão e velocidade superficial da água sobre os planos longitudinal e transversal pôde-se concluir que a modelagem matemática proposta foi capaz de predizer os fenômenos físicos envolvidos do processo em estudo.

Influência da vazão de injeção contínua de água no processo de recuperação de óleos: modelagem e simulação / Influence of continuous water injection flow rate in the oil recovery process: modeling and simulation

Embora uma série de ferramentas numéricas e analíticas tem sido desenvolvida para estudar o comportamento do fluxo e prever o desempenho de produção de petróleo em poços horizontais, vários problemas que podem afetar significativamente as previsões de desempenho encontram-se em constante desenvolvimento. Assim, o presente trabalho tem como objetivo avaliar numericamente a influência da vazão de injeção de água no processo de recuperação de óleos em reservatórios petrolíferos, utilizando o Ansys CFX 15.1 para a resolução das equações de conservação de massa e momento linear generalizadas a Lei de Darcy auxiliado com o modelo de mistura de fluidos contínuos (água/óleo) em fluxo transiente e um passo de tempo de 24horas. Através da distribuição de fração volumétrica de água apresentadas em isosurfaces, da distribuição de velocidade superficial de água, perfil de pressão e curvas de óleo recuperado pôde-se concluir que modelagem matemática utilizada permitiu representar os fenômenos físicos envolvidos no processo e que o aumento da vazão mássica de água apresenta um aumento na recuperação de óleos até um certo limite. 

Multiphase Flow in Vertical Duct with Leakage: Physical / Geometric Evaluation of the Duct on the Flow Hydrodynamics.

O escoamento multifásico está presente nas etapas de exploração, produção, transporte, processamento e distribuição de fluidos, especialmente na indústria do petróleo e gás. O uso de dutos é a maneira convencional para o transporte de petróleo por ser eficiente e econômica. Os dutos estão sujeitos a danos devido à ação de agentes de natureza físico-química que eventualmente deterioram parte dos mesmos, causando corrosão, rompimento e interrupções do fluxo do fluido. Sistemas de monitoramento de vazamentos devem ser capazes de detectar e localizar um vazamento quase que instantaneamente, reduzindo os riscos de impactos ambientais e socioeconômicos, aumentando a segurança operacional. A partir desta temática, este trabalho tem como objetivo estudar teoricamente o escoamento multifásico transiente, não-isotérmico e tridimensional de óleo, água e gás em dutos verticais com e sem vazamento, com ênfase na influência da rugosidade da parede do duto e dimensões do orifício do vazamento. Resultados das distribuições de velocidade superficial, pressão, temperatura e fração volumétrica das fases presentes no escoamento são apresentados e analisados. Verificou-se que a rugosidade da parede do duto, fase gás e a temperatura de alimentação da mistura influenciam diretamente na queda de pressão média do escoamento.The multiphase flow occur in the stages of exploration, production, transportation, processing and distribution of fluids, especially in the oil and gas industry. The use of pipelines is the conventional, efficient and economical way to transport oil. Pipelines are subject to damage because of the action of physico-chemical nature agents that can deteriorate the duct, causing corrosion, breakage and disruption of fluid flow. Leakage monitoring systems must be able to detect and locate a leak immediately, reducing the risks of environmental and socio-economic impacts, increasing operational safety. From this theme, this work aims to study theoretically the multiphase (oil, gas and water flow), non-isothermal, transient and three-dimensional in vertical pipes with and without leakage, with emphasis on the influence of roughness of the duct wall, and dimensions of the leakage orifice. Results of velocity, pressure, temperature and volume fraction distributions of the phases present in the flow are presented and analyzed. It was found that both the wall roughness of the duct, phase gas and the inlet temperature of the mixture affect directly on average pressure drop of the flow.CNP