O Problema da Areia nas Plataformas de Petróleo

Capítulo I – Introdução

A produção de sólidos associada à produção de óleo e gás, principalmente nos poços de

petróleo offshore pode causar inúmeros problemas aos equipamentos utilizados para

produção e separação do petróleo produzido. Esses sólidos podem ter origem tanto no

conteúdo do reservatório (areia, silte e etc) quanto na erosão dos equipamentos

existentes no poço. Segundo Rawlins (2002), eles têm normalmente até 250

micrômetros e podem ser encontrados em diferentes concentrações, que variam de 5-

250 ppm.

Ciclones para separação gás-sólido são uma alternativa interessante para o tratamento

dessas correntes oriundas dos poços, quando comparados com outros equipamentos de

separação tradicionalmente utilizados nesse processo. Ciclones podem remover sólidos

de forma contínua, controlada, e sem que seja necessária a interrupção da produção. Seu

peso e seu tamanho estão usualmente em torno de 10% de um equipamento

convencional, e seu custo é proporcionalmente mais baixo. Ciclones requerem pouca,

ou nenhuma intervenção do operador, e devido ao fato de não terem partes móveis, são

de fácil manutenção (Rawlins et al., 2000).

Alguns poços atualmente apresentam uma produção volumétrica de gás muito maior do

que de líquido. Nesse caso, os ciclones poderiam ser instalados a montante do primeiro

separador de produção e utilizados com o objetivo de separar os sólidos, bem como a

mistura de óleo e água dispersa no gás produzido. Considerando que a relação de

densidades entre gás e líquido é da ordem de 1000 (dependendo da pressão de trabalho)

enquanto entre o líquido e o sólido é da ordem de 2, supõe-se que esses equipamentos

estariam inicialmente separando o gás dos outros elementos produzidos.

O objetivo deste estudo é dimensionar o ciclone de maior eficiência para a aplicação

descrita acima. Para isso, foi realizado um planejamento experimental que permitiu

avaliar a influência de três parâmetros geométricos na eficiência desses equipamentos.

O planejamento realizado gerou um total de quinze geometrias para serem avaliadas

com três repetições no ponto central.

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A avaliação dessas geometrias foi realizada através de um software comercial de

Fluidodinâmica Computacional (CFD), o CFX versão 11.0. Essa ferramenta é

extremamente importante em estudos como esse, pois ela permite avaliar diferentes

equipamentos sem o custo da construção dos mesmos. De acordo com a literatura

(Chuah et al., 2006), estudos em CFD são extremamente eficientes como forma de

prever o funcionamento desses equipamentos. No presente caso, a geometria

considerada mais eficiente será construída e testada, de modo que se possam comparar

os resultados experimentais com os resultados obtidos através de CFD.

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Capítulo II – O Problema da Areia nas Plataformas de Petróleo

Cerca de 70% das reservas mundiais de óleo e gás estão contidas em