Separador solido-liquido para operação em fundo de poços de petroleo
Jason Alves Martins
DISSERTAÇÃO
Português
(Broch.)
T/UNICAMP M366s
[Swirl tubes as a downhole desander device]
Campinas, SP : [s.n.], 2006.
159p. : il.
Orientador: Eugenio Spano Rosa
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica
Resumo: O presente trabalho investiga os mecanismos de separação sólido-líquido em separadores tubo-ciclônicos. O trabalho é desenvolvido a partir de testes experimentais e simulação numérica. A etapa experimental investiga a influência do aumento de viscosidade sobre a eficiência do separador....
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Resumo: O presente trabalho investiga os mecanismos de separação sólido-líquido em separadores tubo-ciclônicos. O trabalho é desenvolvido a partir de testes experimentais e simulação numérica. A etapa experimental investiga a influência do aumento de viscosidade sobre a eficiência do separador. Através de uma análise dimensional, os dados experimentais são reduzidos em grupos adimensionais. Obtem-se uma correlação entre a eficiência de separação e os grupos adimensionais. Ela revela como a eficiência depende dos parâmetros geométricos e operacionais do separador. A correlação obtida possibilita dimensionar estes separadores para cenários com elevada viscosidade. As simulações numéricas são realizadas utilizando um método de volumes finitos. O processo de separação é estudado através do adimensional Stokes. São introduzidos os conceitos de superfície de captura e tempo de residência de partículas. Define -se um importante parâmetro do escoamento, o comprimento de decaimento. Propõe-se um modelo unidimensional para o separador. Realiza-se com base neste modelo uma análise comparativa entre dois separadores. Os resultados são coerentes com dados experimentais e indicam quais características geométricas melhoram a eficiência do separador
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Abstract: This work investigates the solid-liquid separation mechanisms in swirl tubes through experimental and numerical analysis. In the experimental phase, it is analyzed the impact of the viscosity increase on the separation efficiency of swirl tubes. The experimental data are reduced using...
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Abstract: This work investigates the solid-liquid separation mechanisms in swirl tubes through experimental and numerical analysis. In the experimental phase, it is analyzed the impact of the viscosity increase on the separation efficiency of swirl tubes. The experimental data are reduced using dimensional analysis. A functional relationship between the separation efficiency and the dimensionless groups is obtained, allowing to calculate the separation efficiency dependency on the liquid viscosity, flow rate, particle size, and other geometrical parameters of the separator. This relationship helps to design these desander devices to scenarios with high viscosity. Numerical simulations are carried out in a structured grid using a finite volume method. Separation process is studied through the Stokes number. The concepts of capture surface and residence time of particles are introduced and an important flow field parameter, the length of decay is defined. A one-dimensional model is proposed for the swirl tube. A comparative analysis between two separators is done based on the one-dimensional model. The results are in agreement with experimental data and indicate which geometrical features help to improve the separator efficiency
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