Título

MODELAMENTO DA CINÉTICA DE FORMAÇÃO DE HIDRATOS EM DUTOS DE PETRÓLEO PELO MÉTODO “PHASE FIELD”

MODELING OF THE HYDRATES FORMATION KINETICS IN PETROLEUM PIPES BY PHASE FIELD METHOD

Autoria

Oliveira, Mabelle Biancardi; Castro, José Adilson de; Silva, Alexandre José da; Fereira, Alexandre Furtado

DOI

10.5151/2594-5327-0161

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Resumo

A formação de hidratos envolve um mecanismo de nucleação na parede da tubulação e o crescimento é devido ao desequilíbrio local e das condições de interface. O modelo “phase field” mostra-se adequado para simular fenômenos com tais características. Este trabalho objetiva-se estudar a cinética de formação dos hidratos em condições semelhantes àquelas encontradas em dutos de petróleo utilizando um modelo baseado em equações de transporte. O modelamento matemático consiste na solução simultânea das equações de energia e de fase, que foram resolvidas de forma acoplada através do método de volumes finitos. Para a determinação da cinética de formação do hidrato, deve-se determinar a mobilidade da interface, que reproduza a morfologia e a velocidade local de avanço da interface. Baseando-se em resultados experimentais, foram, então, ajustados os parâmetros do modelo “phase field” para as condições de formação do hidrato em um ensaio controlado. Foi realizado estudo da influencia dos parâmetros pressão e temperatura na taxa de formação do hidrato. Os resultados de morfologia e cinética de formação do hidrato foram comparados com resultados experimentais apresentando boa concordância. Parâmetros tais como super-resfriamento e pressão mostraram-se decisivos na velocidade de avanço da interface.

 

Kinetics of hydrates formation is constituted in a nucleation mechanism on the piping wall and the growth is due to local unbalance and interface conditions. The phase field model shows good accuracy to simulate phenomenon with these characteristics. The objective of this work is to study the kinetics of hydrates formation reproducing the conditions of the petroleum piping. This phase field model is based on transport equations. Mathematical modeling consists in the simultaneous solution of the phase and energy equations. These equations were solved by coupled form using finite volume method. The determination of the kinetics of hydrates formation requires interface mobility determination that reproduces it morphology and local advance velocity. Based on experimental results, the parameters of phase field pattern were adjusted to the conditions of a hydrate formation controlled test. A study of the pressure and temperature influence on the hydrate formation rate was realized too. Results of morphology and kinetics of hydrate formation shows good agreement to experimental results. Over-cooling and pressure were very important parameters on the interface advance velocity.

Palavras-chave

Hidratos; Equilibro de fase; Campo de fase.

Hydrates; Phase equilibrium.