Modelagem e simulação da deposição de parafinas em escoamento turbulento

The flow assurance has become one of the topics of greatest interest in the oil industry, mainly due to production and transportation of oil in regions with extreme temperature and pressure. In these operations the wax deposition is a commonly problem in flow of paraffinic oils, causing the rising costs of the process, due to increased energy cost of pumping, decreased production, increased pressure on the line and risk of blockage of the pipeline. In order to describe the behavior of the wax deposition phenomena in turbulent flow of paraffinic oils, under different operations conditions, in this work we developed a simulator with easy interface. For that we divided de work in four steps: (i) properties estimation (physical, thermals, of transport and thermodynamics) of n-alkanes and paraffinic mixtures by using correlations; (ii) obtainment of the solubility curve and determination the wax appearance temperature, by calculating the solid-liquid equilibrium of parafinnic systems; (iii) modelling wax deposition process, comprising momentum, mass and heat transfer; (iv) development of graphic interface in MATLAB® environment for to allow the understanding of simulation in different flow conditions as well as understand the matter of the variables (inlet temperature, external temperature, wax appearance temperature, oil composition, and time) on the behavior of the deposition process. The results showed that the simulator developed, called DepoSim, is able to calculate the profile of temperature, thickness of the deposit, and the amount of wax deposited in a simple and fast way, and also with consistent results and applicable to the operation

A garantia de escoamento tem se tornado um dos temas de maior interesse na indústria do petróleo, principalmente devido à produção e ao transporte de petróleo em regiões com condições extremas de temperatura e pressão. Nessas operações, a deposição de parafinas é um problema comumente encontrado no escoamento de óleos parafínicos, causando a elevação dos custos do processo, devido ao aumento dos gastos energéticos de bombeamento, decréscimo da produção, aumento da pressão na linha e risco de bloqueio da linha de escoamento. Visando descrever o comportamento do processo de precipitação de parafinas durante escoamento turbulento de óleos parafínicos, sob várias condições de operações, o presente trabalho teve como objetivo a criação de um simulador com uma interface amigável e foi realizado em quatro etapas: (i) estimação de propriedades físicas, térmicas, de transporte e termodinâmicas de n-alcanos e de misturas parafínicas, através da utilização de correlações; (ii) obtenção da curva de solubilidade de parafinas no óleo e a determinação da temperatura de início de aparecimento dos cristais, através do cálculo do equilíbrio sólido-líquido de sistemas parafínicos; (iii) modelagem do processo de deposição, abrangendo os fenômenos de transferência de momento, calor e massa; (iv) desenvolvimento de uma interface gráfica em ambiente MATLAB® para permitir a simulação das diversas condições de escoamento, bem como compreender a importância das variáveis (temperatura de entrada, temperatura externa, temperatura de início do aparecimento dos cristais de parafina, composição do óleo, tempo) no comportamento do processo de deposição. Os resultados obtidos mostraram que o simulador desenvolvido, nomeado de DepoSim, é capaz de calcular os perfis de temperatura e espessura do depósito, bem como a quantidade de parafina depositada de forma simples e rápida, e também apresentando resultados coerentes e aplicáveis para a operação