MODELAGEM COMPUTACIONAL DE
ESCOAMENTOS MULTIFÁSICOS EM
TUBOS VENTURI
Mestrando:
Vinicius Angelo dos Santos Prata
Orientador:
Prof. Emilio Ernesto Paladino
Co – Orientador: Prof. João Alves de Lima
Motivação
• Escoamentos multifásicos são muito
comumente encontrados na indústria do
petróleo
• A medição precisa da vazão, é de extrema
importância na produção e transporte de
petróleo
– Gerenciamento dos Reservatórios
– Transferência de Propriedade
– Controle de Processos de Produção
– Sistemas de detecção de vazamentos (SDV)
– Fiscalização, etc.
Motivação
• Medição em linha (sem separação)
– Separador de fase para medição monofásica;
– Grandes volumes (Ex. Offshore)
Adaptada de RIBEIRO (1996)
Motivação
• Medidores de Vazão do Tipo Pressão
Diferencial
– Largamente utilizados em campo;
– Utilizados como medidores ou partes
integrantes de sistemas mais complexos;
– Baixo Custo;
– Confiabilidade;
– Fácil Manutenção
Motivação
• Medição em linha utilizando tubos de
Venturi
– Requer modelagem do escoamento
multifásico nestes dispositivos
– Modelagem para padrões não-dispersos (para
padrões dispersos já existem vários trabalhos)
– Foco no padrão anular
– Outros padrões poderão ser estudados
Objetivos
• Estudar o escoamento bifásico em padrões não dispersos
em Tubos Venturi de forma a obter informações precisas
sobre parâmetros como pressão, velocidade relativa e
distribuição de fases
– Fundamentais no projeto e calibração de medidores de vazão
multifásicos
• Abordar, de forma detalhada, a modelagem computacional
de escoamentos bifásicos em padrões não-dispersos (a
priori, foco no anular)
– Tais modelos podem ser utilizado em outros dispositivos de
produção e transporte como sistemas de elevação etc.
Desafios
 Definir e implementar um modelo adequado
para escoamentos em padrão anular em
tubos venturi
 Utilização de modelo de filme
 Implementar o modelo de filme em FORTRAN
para uso em interface com CFX
Modelo do Filme
FILM
CORE
• No
modelo
do
filme
o
consideraremos “fino”, onde os
gradientes predominantes estarão na
direção normal ao escoamento
(abordagem 2D-)
•As equações de conservação da
massa e QM para o filme, são:

  _    _ 
      u1   
  u2   D  E
t
X1 
 X 2 

Metodologia
 A abordagem para o caso do escoamento anular será
baseada na utilização de uma pacote comercial (Ansys
CFX) para o calculo do escoamento de gás com
gotículas no “core”
 Será implementado um modelo conservativo (VF) para o
escoamento no filme em interface com o CFX via
FORTRAN
 A validação – Trabalhos Experimentais Publicados
 Poderá também ser utilizado o MULTIFLOW
 Programa de Código Aberto que está sendo desenvolvido no
IMPERIAL COLLEGE (colaboração com LMC/UFRN, trabalho
do aluno Jhoni)
Resultados Esperados
•
Espera-se obter um modelo que seja capaz de
prever relações pressão-vazão para medição
em linha de vazão multifásica, eliminando a
necessidade de separadores de fase
•
Contribuir com o desenvolvimento de modelo de
escoamentos multifásicos, não apenas para
tubos Venturi, mas para diferentes dispositivos
encontrados na produção em transporte de
petróleo
Agradecimentos