Antifoam performance evaluation on medium API gravities petroleum

Autor: Santos, Elói Monteiro, 1990
Přispěvatelé: Castro, Marcelo Souza de, 1986, Ramalho, João Batista Vianey da Silva, Sabadini, Edvaldo, Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecânica, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2018
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
Popis: Orientador: Marcelo Souza de Castro Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica Resumo: A formação de espuma é um problema recorrente em processos de produção de petróleo e pode causar prejuízos consideráveis, tanto por propiciar danos a equipamentos envolvidos no encaminhamento das correntes gasosa e líquida após um separador gravitacional, quanto pela redução da capacidade de produção. Tendo isto em vista, é de grande interesse que tais processos de produção sejam conduzidos na presença da menor quantidade de espuma possível. Por décadas, estudos foram realizados a fim de investigar métodos de prevenir o surgimento de espumas, dentre estes, técnicas envolvendo o desenvolvimento de unidades de separação especiais, formas de quebrar a espuma mecanicamente, aquecimento do meio líquido e, por fim, o emprego de aditivos químicos antiespumantes. Antiespumantes se tornaram alternativas populares para o controle de espuma devido a seus baixos custos e eficiências elevadas; no entanto, o entendimento das interações entre tais substâncias e petróleos está longe de ser trivial, o que fica evidente pelo fato da maior parte de estudos envolvendo antiespumantes lidarem com soluções aquosas. Considerando a composição química complexa de petróleos, viu-se a necessidade de melhor compreender os efeitos de antiespumante à base de silicone sobre espuma formada de óleos de diferentes densidades. Visando esse fim, foi elaborada uma metodologia para formação e estudo de espuma de petróleo em laboratório, incluindo o desenvolvimento de novo aparato experimental para envelhecimento de óleo e descompressão de mistura óleo-gás, etapas fundamentais para que espuma seja produzida em ambiente controlado; além disso, todos os experimentos foram filmados com câmera de alta resolução. Testes de formação de espuma foram realizados para diferentes condições experimentais, incluindo tipo de óleo empregado (de densidades 20 °API e 30 °API), gás solubilizado, temperatura, pressão e dosagem de antiespumante. Cada experimento rendeu uma série de pontos de altura de espuma em função do tempo, possibilitando avaliação da cinética de decaimento de espuma e como os diferentes parâmetros experimentais são capazes de influenciá-la. Através das imagens obtidas na câmera filmadora, foi viabilizado o estudo de fenômenos interfaciais envolvidos na quebra de espuma, como coalescência, nucleação de bolhas e drenagem de líquido. Verificou-se, assim, que a bancada desenvolvida foi capaz de gerar espuma de forma eficiente, e o antiespumante utilizado de fato teve ação de prevenir a formação de espuma em ambos os tipos de óleo empregados: o óleo 20 °API teve um comportamento previsível, onde crescentes dosagens de antiespumante resultavam em menores formações iniciais de espuma; já o óleo 30 °API demonstrou menor formação de espuma quando o antiespumante foi aplicado nas concentrações de 60 e 500 ppm, gerando mais espuma em concentrações diferentes destas (mesmo em comparação ao óleo ausente de antiespumante). Por fim, os pontos experimentais foram ajustados de acordo com um modelo estatístico em software para melhor compreender o comportamento da espuma considerando as diversas variáveis aplicadas Abstract: Foam formation is a recurring problem in petroleum production processes and can cause considerable losses, not only by propitiating damage in the equipment employed in directing liquid and gas flow after a separator, but also by reducing oil production rates. Having that in mind, it is of great interest that such production processes are conducted in the presence of the lower foam amounts possible. For decades studies were carried out to investigate methods to prevent foam formation, among those, techniques involving the development of special separation units, mechanical breaking of foam, heating of the liquid phase and, finally, the use of antifoaming chemical additives. Antifoams, as such additives are called, became popular alternatives for foam control because of their low costs and high efficiency; however, the understanding of interaction between such substances and crude oil is far from trivial, evident by the majority of studies involving foam dealing only with aqueous solutions. Considering the chemically complex compositions of crude oils, a need was perceived to better comprehend the effects of silicon based antifoams on foams generated by petroleum of varying densities. Aiming towards that end, a methodology to create and study oily foams in laboratory was conceived, including the development of new experimental setup to age oil and decompressed oil-gas mixtures, both being essential steps towards generating foam in a controlled environment; besides that, all experiments were filmed with a high resolution camera. Foam formation tests were carried out in different experimental conditions, including differing oil samples employed (of API densities of 20 and 30), solubilized gas, temperature, pressure and antifoam dosage. Each experiment yielded data regarding foam height as a function of time, enabling the evaluation of foam decay kinetics and how different experimental parameters are able to influence said kinetics; images obtained via the recorder made possible to study interfacial phenomena involved in foam decay such as coalescence, bubble nucleation and liquid drainage. It was verified that the experimental setup developed was able to generate foam in an efficient way, and that the antifoam employed indeed inhibited foam formation in both kinds of oil used: the 20 °API oil had a predictable behavior, in which higher antifoam dosages resulted in diminished initial foam formations; the 30 °API oil sample, however, exhibited a minimum of foam formation when the antifoam was applied in concentrations of 60 and 500 ppm, but generating more foam when the substance was present in quantities different from those (even comparing to the oil in the absence of antifoam). At last, the experimental data were adjusted according to a statistical model in software to better comprehend how foam behaves considering the diverse variables applied Mestrado Térmica e Fluídos Mestre em Engenharia Mecânica Funcamp 2015/00006-4
Databáze: OpenAIRE
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