Análise de escoamento água-ar em um tubo de Venturi

Abstract

As medições da produtividade de uma plataforma de petróleo têm grande importância estratégica para a indústria de óleo e gás. A partir de medições precisas em linha, é possível determinar as operações logísticas, além de analisar o controle de produção e estoque, sem a necessidade de separadores de fases para fins de medição. A inserção de equipamentos para análise da produtividade em tempo real pode diminuir consideravelmente o custo operacional de uma plataforma. O presente trabalho tem por objetivo realizar um estudo sobre medições de escoamento de água e de ar em tubo de Venturi para estimar as vazões de cada fluido. Isso será feito com o modelo de fases separadas onde o domínio em análise será dividido em partes infinitesimais na direção axial ao escoamento. Um algoritmo será desenvolvido para esse propósito a partir das equações de conservação da massa, quantidade de movimento e de escorregamento entre fases para permitir solução do sistema linear proposto. Os resultados de previsão são comparados a dados gerados por bancada experimental multifásica. Os resultados preliminares obtidos são promissores, porém ressaltam a necessidade de modelagem da perda carga bifásica em geometria convergente-divergente.

The measurement of productivity of an oil plataform have a huge strategic importance to Oil&Gas industry. With precise measures inline, it is possible to know how logistics operation will have to work, besides the power to manage production and tanks without the needs of a separator for measurement purposes. Installing a machine that can analyze productivity in real time can reduce considerably the cost of the plataform operation. This graduation project aim to study air-water flow measurements with a Venturi tube and estimate each phase mass flow. In order to do that it will propose a separate phase model where the domain of the analysis will be split in infinitesimals parts in axial direction of the flow. An algoritm will be developed from conservation of mass, momentum and slip between phases that will transform into a linear system. The estimated mass flow are compared with the measurements generated by an experimental multiphase bench. The preliminary results are promising, but it still needs a better two-phase frictional pressure drop model in convergent-divergent geometry.