O processo de produção de petróleo que consiste na ascensão dos fluidos do poço até a plataforma é chamado de elevação. A elevação pode ser natural ou artificial. Elevação natural consiste no processo que utiliza a energia do reservatório para o escoamento dos fluidos até a plataforma. Já a elevação artificial consiste no processo que utiliza uma fonte de energia externa, adicional à energia do reservatório. O Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) é um dos principais métodos de elevação artificial utilizados na produção de petróleo. Esse método é caracterizado pelas elevadas vazões de produção, flexibilidade na instalação e consiste, basicamente, na utilização de uma bomba centrífuga de múltiplos estágios para fornecer energia ao petróleo e elevá-lo até as facilidades de produção. Entretanto, algumas condições operacionais são adversas à aplicação de BCSs, como por exemplo a viscosidade do fluido. Sua aplicação em campos de petróleo pesado ou com elevadas frações de água, em que podem ocorrer a formação de emulsões, são exemplos da operação com fluidos de elevada viscosidade.

A emulsão é caracterizada pela presença de um fluido disperso (fase dispersa) em outro (fase contínua). O alto cisalhamento e a turbulência gerados pela bomba podem promover a mistura das fases em pequenas gotas, produzindo emulsões, que podem ser do tipo óleo em água (O / A) ou água em óleo (A / O). Dependendo da fração de fase dispersa e das características físicas e químicas dos fluídos, há a ocorrência de um fenômeno denominado inversão de fase contínua. Esse fenômeno promove instabilidades operacionais na produção de campos produtores de petróleo.

Apesar da presença de água ser uma constante na produção de petróleo, apenas recentemente observa-se um esforço maior da comunidade científica em estudos da influência da presença de água nos fenômenos relacionados à produção de petróleo. Melhorar o entendimento, do ponto de vista físico, dos escoamentos multifásicos em bombas centrífugas é fundamental para o avanço de tecnologias que podem levar a projetos de sistemas BCS mais eficientes, visando a redução de custos operacionais e emissão de CO² por barril produzido.

A área de conhecimento dedicada a garantir que o processo de produção de petróleo ocorra de forma segura e otimizada é conhecida como Garantia de Escoamento. Com foco em análise dos fluidos relacionada as ameaças térmicas, hidráulicas e sua mitigação utilizando equipamentos, produtos químicos e procedimento, a Garantia de Escoamento é uma das áreas técnicas mais importante para produção marítima de petróleo.

A injeção de químicos, como desemulsificantes, inibidores de parafina, de hidratos e de precipitados inorgânicos, no sistema de produção pode prevenir ou remediar problemas da garantia de escoamento. Esses químicos muitas vezes em contato com outros fluidos da produção podem se tornar instáveis e precipitar, causando o entupimento de válvulas das linhas de injeção, afetando a produção de óleo.

Outro ponto importante na área de garantia de escoamento é a deposição de parafinas em dutos. Os óleos do pré-sal contêm quantidades significativas de hidrocarbonetos saturados, que se depositam nas paredes da tubulação, quando ocorre troca térmica, e a temperatura de aparecimento de cristais (TIAC) é atingida. Na literatura diversos mecanismos são propostos para estudar e entender o fenômeno, mas algumas questões permanecem em aberto. O problema da deposição de parafinas causa grandes prejuízos na produção de petróleo, podendo resultar na diminuição da produção até a parada total.

A proposta da Linha de Pesquisa 2 é dividida em seis subprojetos de pesquisa (SP), cada um com sua equipe correspondente (docentes, pesquisadores, estudantes, técnicos e outros). São:

1. RL2 – SP1: Caracterização do escoamento monofásico e multifásico no interior da BCS;
2. RL2 – SP2: Estudo de emulsões;
3. RL2 – SP3: modelagem 1-D das curvas características das BCSs;
4. RL2 – SP4: Desenvolvimento de técnicas de automação e controle para BCSs;
5. RL2 – SP5: Entupimento de linhas de injeção de químicos;
6. RL2 – SP6: Garantia de escoamento em linhas submarinas;

Por que fazemos isso?

Nós acreditamos que pensar de maneira diferente, podemos melhorar a compreensão física dos fluxos multifásicos e avançar nas tecnologias nas áreas de Elevação Artificial e Garantia de escoamento.

Como fazemos isso?

Identificamos as principais hipóteses que descrevem os fenômenos e projetamos experimentos controlados a fim de desenvolver modelos fenomenológicos e numéricos que representem o comportamento da produção real de petróleo.

O que nós fazemos?

Nós derivamos análises e compreensões baseados em experimentos sobre Elevação Artificial e garantia de Escoamento e propomos recomendações práticas apoiadas por indicadores-chave de desempenho.