1
Fernando Augusto Alves MendesFernando Augusto Alves Mendes
Orientador: Prof. Dr. Orientador: Prof. Dr. Oscar Mauricio Hernandez Ro driguez
Separadores de Fundo de PoçoShroud
Invertido (VERTICAL)
Separador Cetrífugo
Shroud Invertido
(INCLINADO)
EFICIÊNCIA
???
2
Ausência
Alta (90%)
PARTES MOVEIS
Baixa
Contém
???
Ausência
Objetivos
1. Identificação e caracterização dos padrões de esc oamento. Técnica subjetiva :� Videos – Câmera de alta velocidade� Imagens estáticas – Câmera digital
Técnica objetiva :� Análise tempo -frequência da assinatura de pressão
3
� Análise tempo -frequência da assinatura de pressão
2. Investigar a eficiência do separador Shroud Inver tido em função do ângulo de inclinação .
3. Propor e testar um modelo numérico capaz de preve r a eficiência do separador Shroud.
Aparato Experimental
1 – Compressor10 – Bomba de água helicoidal3, 5, 22, 23 – Medidores de ar12, 13 – Medidores de água17, 18 – Medidores de óleo20 – Tanque separador água óleo
4
20 – Tanque separador água óleo30 – Separador Shroud Invertido
Vazões:JG= 0,02 – 50 m/sJL= 0,02 – 5 m/s
Inclinação: 0 °°°° – 90°°°°
Aparato Experimental
5
Resultados
Fenômenos observados
6
EFEITO CASCATAESCOAMENTO NO ANULAR EXTERNO
Escoamento Horizontal – 0 °°°°
�Técnica subjetiva
Bolha Alongada
Vista lateralVista superior
7
⇒Taxa de aquisição: 1000fps
Estratificado liso (J =0,023 m/s; J =0,041 m/s)
Escoamento Horizontal – 0 °°°°�Técnica objetiva
8
Estratificado liso (JG=0,023 m/s; JL=0,041 m/s)
Estratificado ondulado (JG=5,402 m/s; JL=0,536 m/s)
Intermitente - Pistonado (J =0,346 m/s; J =1,736 m/s)
Escoamento Horizontal – 0 °°°°�Técnica objetiva
9
Intermitente - Pistonado (JG=0,346 m/s; JL=1,736 m/s)
Bolhas dispersas (JG=0,025 m/s; JL=4,373 m/s)
Bolhas (J =0,049 m/s; J =0,044 m/s)
Escoamento Inclinado - 45 °°°°�Técnica objetiva
10
Bolhas (JG=0,049 m/s; JL=0,044 m/s)
Bolhas dispersas (JG=0,051 m/s; JL=3,997 m/s)
Pistonado (J =1,641 m/s; J =0,053 m/s)
Escoamento Inclinado - 45 °°°°�Técnica objetiva
11
Pistonado (JG=1,641 m/s; JL=0,053 m/s)
Agitante (JG=17,439 m/s; JL=0,047 m/s)
Escoamento Horizontal - 0 °°°° (ar-água)�Técnica objetiva
12MAPA DE FLUXO
Escoamento Inclinado - 45 °°°° (ar-água)�Técnica objetiva
13MAPA DE FLUXO
Eficiência (ar-água)
14QP = 3,03 m³/h
Eficiência (ar-óleo )
15QP = 0,37 m³/h
Eficiência
Ensaio TransienteQL=0,6 m³/hQG=1 kg/h
O anular interno (NAI) alcança a sucção no ponto de mínimo da curva de Pressão Rev.
1,1
1,2
16
0 20 40 60 80 100 1200,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Pressão Rev. (bar) η
Tem po (s)
Simulação numérica
� DOMÍNIO NUMÉRICO664014 elementos
17
� MODELO:Modelo HomogeneoVOFk-ε
� PONTO ANALISADOEscoamento PistonadoVSL=1 m/sVSG=0,05 m/sInclinação: 45°t = 60s� GEOMETRIA ANALISADA
Anular externo
664014 elementos234117 nósPasso tempo = 0,1 s
Simulação numérica
Queda de pressão numérica
18
Queda de pressão experimental
Simulação numérica
� DOMÍNIO NUMÉRICO1048108 elementos208078 nósPasso tempo = 0,001 sInclinação - 45°
19
Resultado em t=1,8s
Resultado em t=2,3s
Conclusões
1. Nos ensaios com água a eficiência do separador S hroudinvertido chegou a 100% e nos ensaios com óleo a má xima
eficiência alcançada foi de 98%.
2. O método objetivo de previsão do padrão de escoa mento mostrou-se muito eficiente e as cartas de fluxos pr opostas
20
neste trabalho para o escoamento inclinado e vertic al foram capazes de prever os padrões de escoamento .
3. Modificações do modelo numérico proposto no pres ente trabalho estão sendo testadas. Até o momento, os re sultados
apresentados pelas simulações numéricas tem sido de mesma ordem de grandeza, no entanto, ainda são resul tados
divergentes ao resultados experimentais.
.
AAGRADECIMENTOGRADECIMENTO
SSUPORTEUPORTE FINANCEIROFINANCEIRO DADASSUPORTEUPORTE FINANCEIROFINANCEIRO DADA
PETROBRASPETROBRAS
21