[pt] EFEITOS DA TENSÃO LIMITE E TIXOTROPIA EM DESLOCAMENTO DE FLUIDOS NÃO-NEWTONIANOS DE MESMA DENSIDADE

Autor: GUSTAVO VINICIUS LOURENÇO MOISÉS
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
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Druh dokumentu: TEXTO
DOI: 10.17771/PUCRio.acad.27820
Popis: [pt] O aparecimento de tensão limite decorrente da gelificação de óleo parafínicos constitui um problema significativo em linhas submarinas nos sistemas de produção de petróleo em água profundas. Essencialmente, existem dois modos para garantir retorno da produção em oleodutos após longas paradas: aplicar um elevado diferencial de pressão suficiente para mover o gel no duto, reinício de produção, ou injetar um fluido misccível de baixa viscosidade, preferencialmente Newtoniano, na entrada do duto, processo denominado deslocamento de fluido. Nós investigamos os efeitos da tensão limite e da tixotropia no escoamento de fluidos não Newtonianos em dutos horizontais, considerando tanto o reinício de produção quanto o deslocamento de fluidos sem diferença de densidade. Tanto a tensão limite como as propriedades tixotrópicas dos óleos parafínicos foram simuladas reologicamente por fluidos base água, soluções de Carbopol e suspensões de Laponita. Os resultados experimentais e os estudos numéricos do deslocamento de fluidos com tensão limite sem diferença de densidade são apresentados. Três tipos distintos de escoamento, que pertencem a categoria deslocamento central, foram identificados nos experimentos e chamados de corrugado, ondulado e liso a depender do nível de variação da camada residual ao longo do duto. A transição entre esses regimes foi identificada como da razão entre a tensão inercial e a tensão característica do fluido viscoplástico. Além disso, a influência das concentrações de NaCl e Laponita nos parâmetros reológicos das suspensões de Laponita é detalhada e o impacto da tixotropia no reinício de produção de suspensões de Laponita foi analisada com base em dados experimentais.
[en] The yield stress appearance when gelation occurs in wax crude oils constitutes a significant problem in subsea flowline in deepwater oil production systems. In essence, there exist two stages in a pipeline flow restart after a long shutdown: apply a large enough differential pressure in order to mobilize the gel in the pipe, i.e. a process of fluid start-up or inject miscible fluid with low viscosity, preferably Newtonian, at the pipe inlet, to flush the gelled oil out of the pipe, i.e. a process of fluid displacement. We investigate yield stress and thixotropy effects over non-Newtonian fluid flows in a horizontal pipe, considering the fluid start- up and the fluid displacement in the isodense limit. The yield stress and thixotropic properties of waxy crude oils are rheologicaly simulated by water base fluids, Carbopol solutions and Laponite suspensions. The results of experimental and numerical studies of isodense displacement of a yield stress fluid are presented. Three distinct flow types belonging to this central displacement are identified in the experiments namely corrugated, wavy and smooth depending on the level of the residual layer variation along the pipe. The transition between these flow regimes is found to be a function of the ratio between the inertial stress and the characteristic viscous stress of the viscoplastic fluid. Besides, the influence of NaCl and Laponite concentrations in the rheological parameters of Laponite suspensions is detailed and the impact of thixotropy in the start-up of Laponite suspensions are analyzed based on experimental results.
Databáze: Networked Digital Library of Theses & Dissertations
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