Orientador: Antonio Carlos Bannwart

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências

Resumo: O método de elevação artificial através do bombeio centrífugo submerso (BCS) é amplamente conhecido na produção de petróleo. Uma alternativa a este método é o hydraulic submersible pump (HSP) que consiste de uma bomba submersa acoplada ao mesmo eixo de uma turbina hidráulica, que é acionada...

Resumo: O método de elevação artificial através do bombeio centrífugo submerso (BCS) é amplamente conhecido na produção de petróleo. Uma alternativa a este método é o hydraulic submersible pump (HSP) que consiste de uma bomba submersa acoplada ao mesmo eixo de uma turbina hidráulica, que é acionada através do fluido a elevada pressão fornecido por uma bomba booster na superfície. As vantagens do sistema HSP em comparação ao (BCS) nas aplicações offshore tem sido discutidas, principalmente devido as suas características de ampla faixa operacional, altas velocidades de rotação e maior tempo médio entre falhas. Em vista disto, o presente estudo avalia o desempenho de uma bomba centrífuga operando como turbina, ou seja, operando em modo reverso, para o acionamento de outras bombas em sistemas de elevação de petróleo. O rotor de uma bomba submersa convencional, operando como turbina, foi investigado. Um arranjo experimental específico foi construído para as medidas dos parâmetros de desempenho, torque, velocidade de rotação, vazão e altura manométrica na turbina, coletados de acordo com dois procedimentos propostos. Curvas de desempenho de altura manométrica, potência de eixo e eficiência são apresentadas e uma comparação com o desempenho do mesmo rotor operando como bomba é discutida. Um método disponível na literatura para estimar os parâmetros de desempenho da turbina a partir dos respectivos parâmetros da bomba, foi utilizado para comparação com os dados experimentais

Abstract: The method of artificial lift through a conventional electrical submersible pump (ESP) is well known in petroleum production. The alternative hydraulic submersible pump technology (HSP) consists of a submersible pump coupled to the same shaft of a hydraulic turbine, which is driven by high...

Abstract: The method of artificial lift through a conventional electrical submersible pump (ESP) is well known in petroleum production. The alternative hydraulic submersible pump technology (HSP) consists of a submersible pump coupled to the same shaft of a hydraulic turbine, which is driven by high pressure water from a surface booster pump. The advantages of the HSP system over the conventional ESP for offshore applications have been discussed, mainly due to its characteristics of wider operating range, higher rotation speeds and higher mean time to failure (MTTF). In view of this, the present study is aimed at the performance evaluation of a centrifugal pump working as turbine (PAT), i.e., operating in reverse mode, to drive another pumps in artificial lift systems. The impeller of a conventional submersible pump operating as turbine was investigated. A specific apparatus was built for measurement of performance parameters such as torque, rotation speed, flow rate and pressure drop through the turbine, collected according two proposed procedures. Performance curves such as head, brake power and efficiency are presented and a comparison with the performance of the same impeller operating as pump is discussed. A method available in the literature to derive the turbine performance parameters from the correspondent pump performance was used for comparison with data