Estudo comparativo do escoamento de petróleo em linhas de produção fabricadas em aço carbono e fibra de vidro

Abstract

O petróleo é o recurso mineral mais procurado e utilizado no cotidiano da sociedade moderna. A exploração de petróleo em campos maduros tem o agravante do alto teor de BSW (Basic Sediments and Water), assim favorecendo a corrosão das linhas de produção que levam o petróleo do poço até a estação de processamento primário para realização da separação água/óleo/gás. Em contrapartida algumas empresas detentoras de blocos exploratórios da bacia do recôncavo vêm substituindo as linhas de produção fabricadas a partir de aço por fibra de vidro, assim evitando o problema de corrosão, no entanto poucos trabalhos científicos têm sido realizados com o objetivo de avaliar a temperatura ao longo das linhas de produção. Com a crescente produção de petróleo no Brasil, os campos maduros vêm sendo cada vez mais explorados por empresas de pequeno e médio porte, assim favorecendo o escoamento do petróleo por linhas de produção. O objetivo desse trabalho é avaliar o comportamento da temperatura do petróleo ao longo da linha de produção de fibra de vidro, além de identificar condições favoráveis ou não à parafinação durante o escoamento. Neste trabalho foi determinado analiticamente a transferência de calor para o escoamento de petróleo em poços de petróleo equipado com linha de produção de aço e o estudo de caso para os poços com a linha de produção de fibra de vidro, em seguida foram realizadas simulações numéricas do escoamento de petróleo nos dois casos utilizando CFD (Computational Fluid Dynamics) através do software ANSYS CFX®, sendo posteriormente comparado o resultado numérico com a determinação analítica, afim de verificar condições favoráveis ou não à parafinação. Os resultados da transferência de calor determinados analiticamente se mostraram bem próximo da simulação numérica, confirmando as condições de campo da variação de temperatura entre a cabeça do poço e a estação, no entanto a variação de temperatura foi relativamente alta para os poços equipado com linha de produção de aço quando comparado com a fibra. Desta forma pode-se sugerir a utilização de linhas de produção de fibra de vidro para escoamento de petróleo em poços com baixo BSW, garantido uma menor variação da temperatura ao longo do escoamento e por consequência evitando a parafinação.

ABSTRACT: Petroleum is the most tracked and consumed mineral resource in our everyday’s modern society. Exploiting mature oil fields has the constraint of comprise high rates of BSW (Basic Sediments and Water), therefore, enhancing corrosion of production pipelines which deliver petroleum form the field to the separator in order to separate production fluids into their constituents: water/oil/gas. In contrast, some enterprises owning exploiting blocks in the Reconcavo’s basin are substituting production steel made pipelines by glass fiber pipelines, thus avoiding corrosion issues. However, few scientific works evaluating temperatures along the production pipelines have been done. As the petroleum production has increased in Brazil, mature oil fields are being increasingly exploited by small and medium enterprises, thus improving petroleum flow through production lines. The objective of this work was to evaluate the behavior of petroleum temperature along the glass fiber production line, as well as to identify favorable or unfavorable conditions to paraffin deposition during flow. In the present work, the heat transferred to petroleum flow in oil wells equipped with a production line made of steel and the case study for the wells with glass fiber line were analytically determined. Mathematical flow simulations for both (steel and glass fiber) were performed using the CFD (Computational Fluid Dynamics) through the software ANSYS CFX®, in order to compare the numerical results with the analytical determination and verify favorable or unfavorable conditions to paraffin deposition. Results of the heat transfer, analytically determined, were close to the numerical simulation, thus confirming field conditions of temperature variation between the wellhead and the separator. However, the temperature variation was relatively higher for the oil wells equipped with steel line when compared to the glass fiber. Thus, the utilization of glass fiber production pipelines for petroleum flow in oil wells with low BSW is recommended to guarantee a lower variation of temperature along the flow course, consequently avoiding paraffin deposition.