Otimização dos parâmetros de um modelo de bomba em sistemas de bombeio centrífugo submerso

One of several techniques applied to production processes oil is the artificial lift, using equipment in order to reduce the bottom hole pressure, providing a pressure differential, resulting in a flow increase. The choice of the artificial lift method depends on a detailed analysis of the some factors, such as initial costs of installation, maintenance, and the existing conditions in the producing field. The Electrical Submersible Pumping method (ESP) appears to be quite efficient when the objective is to produce high liquid flow rates in both onshore and offshore environments, in adverse conditions of temperature and in the presence of viscous fluids. By definition, ESP is a method of artificial lift in which a subsurface electric motor transforms electrical into mechanical energy to trigger a centrifugal pump of multiple stages, composed of a rotating impeller (rotor) and a stationary diffuser (stator). The pump converts the mechanical energy of the engine into kinetic energy in the form of velocity, which pushes the fluid to the surface. The objective of this work is to implement the optimization method of the flexible polyhedron, known as Modified Simplex Method (MSM) applied to the study of the influence of the modification of the input and output parameters of the centrifugal pump impeller in the channel of a system ESP. In the use of the optimization method by changing the angular parameters of the pump, the resultant data applied to the simulations allowed to obtain optimized values of the Head (lift height), lossless efficiency and the power with differentiated results.

Uma das diversas técnicas aplicadas aos processos de produção de petróleo é a elevação artificial, que utiliza equipamentos a fim de reduzir a pressão de fluxo no fundo do poço, promovendo um diferencial de pressão, resultando em um aumento de vazão. A escolha do método de elevação artificial depende de uma análise de diversos fatores, como custos iniciais de instalação, manutenção e condições existentes no campo produtor. O método de Bombeio Centrífugo Submerso (BCS) mostra-se bastante eficiente quando a finalidade é produzir altas vazões de líquido, tanto em ambientes terrestres como marítimos, em condições adversas de temperatura e na presença de fluidos viscosos. Por definição, o BCS é um método de elevação artificial em que um motor elétrico de subsuperfície transforma a energia elétrica em mecânica para acionar uma bomba centrífuga de múltiplos estágios sobrepostos, formada por um impelidor (rotor) e um difusor (estator). A bomba converte a energia mecânica do motor em energia cinética sob a forma de velocidade, elevando o fluido à superfície. O objetivo desse trabalho é a implementação do método de otimização dos poliedros flexíveis, conhecido como Método Simplex Modificado (MSM), aplicado ao estudo da influência na modificação dos parâmetros de entrada e saída no canal do impelidor de uma bomba centrífuga de um sistema BCS. Na utilização do método de otimização modificando os parâmetros angulares da bomba, os dados resultantes aplicados nas simulações permitiram a obtenção de valores otimizados do Head (altura de elevação), uma eficiência sem perdas e a potência com resultados diferenciados.