Simulação da partida a frio de óleos parafínicos a baixas temperaturas

Abstract

A gelificação de óleos parafínicos é uma questão que, apesar de já estar sendo estudada há algumas décadas, ainda é um assunto que precisa ser muito bem desenvolvido e aprofundando. Uma vez que o cenário atual de produção de petróleo, principalmente o brasileiro, está se concentrando cada vez mais em regiões onde este tipo de óleo é presente, há uma crescente necessidade de um estudo aprofundado. Os petróleos parafínicos são normalmente encontrados em reservatórios localizados em água profunda e ultra profunda, onde a temperatura do leito marinho é muito baixa. Quando, por qualquer motivo, a produção for interrompida e o escoamento parar, o óleo que está na região do duto localizado no fundo do mar troca calor com o ambiente. A troca de calor ocasiona precipitação dos cristais e posterior gelificação com consequente mudança na reologia do óleo. A questão é complexa pelo fato de a reologia do petróleo adquirir um comportamento não newtoniano com dependência da temperatura após a gelificação. O objetivo do presente trabalho foi simular numericamente o escoamento de um fluido viscoplástico de Bingham com um modelo capaz de representar a dependência da reologia com a temperatura. O modelo é baseado na equação de Arrhenius e foi implementado em um software livre chamado OpenFoam. Neste programa, foi definida uma malha 2D que representasse um duto com comprimento e raio bem definidos. As simulações envolveram a aplicação de um gradiente de pressão durante um tempo de 80 segundos. Foi feito uma amostragem a partir dos resultados obtidos a partir da simulação e os dados foram plotados em programa livre chamado Pyxplot. Os resultados demostraram uma coerência muito boa do modelo de acordo com o que era esperado. As regiões de Plug-flow características do material de Bingham ficaram bem definidas. Também foi possível observar como essas regiões variam com a tensão de cisalhamento e com o gradiente de pressão. Os gráficos obtidos ilustraram bem a relação da viscosidade com a temperatura e tensão de cisalhamento, mostrando claramente como o aumento dessas grandezas diminuem os valores de viscosidade. Por fim, foi construído também um gráfico considerando a influência da variação do índice de potência na velocidade.