Simulação do escoamento multifásico no interior de bombas de cavidades progressivas metálicas

The progressing cavity pumping (PCP) is one of the most applied oil lift methods nowadays in oil extraction due to its ability to pump heavy and high gas fraction flows. The computational modeling of PCPs appears as a tool to help experiments with the pump and therefore, obtain precisely the pump operational variables, contributing to pump s project and field operation otimization in the respectively situation. A computational model for multiphase flow inside a metallic stator PCP which consider the relative motion between rotor and stator was developed in the present work. In such model, the gas-liquid bubbly flow pattern was considered, which is a very common situation in practice. The Eulerian-Eulerian approach, considering the homogeneous and inhomogeneous models, was employed and gas was treated taking into account an ideal gas state. The effects of the different gas volume fractions in pump volumetric eficiency, pressure distribution, power, slippage flow rate and volumetric flow rate were analyzed. The results shown that the developed model is capable of reproducing pump dynamic behaviour under the multiphase flow conditions early performed in experimental works

O bombeio por cavidades progressivas (BCP) é um dos métodos de elevação artificial mais utilizados atualmente pela indústria do petróleo devido à sua capacidade de atuar em reservatórios de óleos pesados e com elevada fração de gás. A modelagem computacional de BCPs surge como uma ferramenta para auxiliar os experimentos com a bomba e assim obter com precisão as suas variáveis de operação, o que contribui para a otimização do projeto e da operação da bomba na situação a qual se encontra. Um modelo computacional do escoamento multifásico no interior de uma BCP de estator metálico que considera o movimento relativo entre o rotor e o estator foi desenvolvido no presente trabalho. Em tal modelo, o escoamento gás-líquido no padrão de bolhas foi considerado, o que é uma situação muito comum na prática. A abordagem Euleriana- Euleriana, considerando o modelo homogêneo e não-homogêneo, foi empregada e o gás foi tratado levando em consideração um estado de gas ideal. Os efeitos das diferentes frações de gás na eficiência da bomba, distribuição de pressão, potência, taxa de escorregamento e vazão volumétrica foram analisados. Os resultados mostraram que o modelo desenvolvido é capaz de reproduzir o comportamento dinâmico da BCP sob as condições de escoamento multifásico previamente realizados em trabalhos experimentais