Projeto de um sistema emulador de escoamentos e vaso de separação primária

The purpose of this study was to develop a pilot plant which the main goal is to emulate a flow peak pressure in a separation vessel. Effect similar that is caused by the production in a slug flow in production wells equipped with the artificial lift method plunger lift. The motivation for its development was the need to test in a plant on a smaller scale, a new technique developed to estimate the gas flow in production wells equipped with plunger lift. To develop it, studies about multiphase flow effects, operation methods of artificial lift in plunger lift wells, industrial instrumentation elements, control valves, vessel sizing separators and measurement systems were done. The methodology used was the definition of process flowcharts, its parameters and how the effects needed would be generated for the success of the experiments. Therefore, control valves, the design and construction of vessels and the acquisition of other equipment used were defined. One of the vessels works as a tank of compressed air that is connected to the separation vessel and generates pulses of gas controlled by a on/off valve. With the emulator system ready, several control experiments were made, being the control of peak flow pressure generation and the flow meter the main experiments, this way, it was confirmed the efficiency of the plant usage in the problem that motivated it. It was concluded that the system is capable of generate effects of flow with peak pressure in a primary separation vessel. Studies such as the estimation of gas flow at the exit of the vessel and several academic studies can be done and tested on a smaller scale and then applied in real plants, avoiding waste of time and money.

A proposta desse trabalho foi desenvolver uma planta-piloto com o objetivo principal de emular picos de pressão de escoamentos num vaso de separação. Efeito semelhante ao provocado pela produção em forma de golfadas em poços de produção equipados com o método de elevação artificial plunger lift. A motivação para o desenvolvimento do mesmo foi a necessidade de se testar, numa planta em escala menor, uma nova técnica desenvolvida para a estimação da vazão de gás em poços produtores equipados com plunger lift. Para seu desenvolvimento foram realizados estudos sobre efeitos dos escoamentos multifásicos, funcionamento de métodos de elevação artificial em poços de plunger lift, dos elementos de instrumentação industrial, válvulas de controle, dimensionamento de vasos separadores e sistemas de medição. A metodologia utilizada foi a definição dos fluxogramas do processo, seus parâmetros e como seriam gerados os efeitos necessários para o sucesso dos experimentos. Assim, foram definidas as válvulas de controle, o dimensionamento e construção dos vasos e a aquisição dos demais equipamentos utilizados. Um dos vasos funciona como reservatório de ar comprimido que, conectado ao vaso de separação, gera pulsos de gás controlados por uma válvula on/off. Com o sistema emulador pronto, foram realizadas diversas experiências de controle, sendo o controle de pressão com geração de picos e medição de vazão a principal experiência, onde se comprovou a eficiência da utilização da planta no problema que a motivou. Concluiu-se que o sistema é capaz de gerar efeitos de escoamentos com picos de pressão num vaso de separação primária. Estudos como a estimação de vazão de gás na saida do vaso e diversos estudos acadêmicos poderão ser feitos e testados numa escala menor sendo aplicados em seguida nas plantas reais, evitando perda de tempo e dinheiro