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Tipo: Tese
Título: Ferramenta assistida por ultrassom de alta potência para a prevenção de incrustação de carbonato de cálcio
Título(s) alternativo(s): Calcium carbonate scale prevention tool assisted by high power ultrasound
Autor(es): Soares, Lorena Leal de Oliveira
Primeiro Orientador: Pepe, Iuri Muniz
Segundo Orientador: Soares Júnior, Luiz Carlos Simões
metadata.dc.contributor.referee1: Pepe, Iuri Muniz
metadata.dc.contributor.referee2: Guedes, Germano Pinto
metadata.dc.contributor.referee3: Torres, Ednildo Andrade
metadata.dc.contributor.referee4: Demetino, Geydison Gonzaga
metadata.dc.contributor.referee5: Ribeiro, Dion Barbosa dos Santos
Resumo: As incrustações de sais inorgânicos podem causar diversos danos às instalações da indústria do petróleo. Existem várias maneiras que já são empregadas para evitá-las, por exemplo, inibidores químicos e físicos. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um inibidor físico de incrustação de carbonato de cálcio assistido por ultrassom. Duas abordagens foram realizadas no trabalho: (i) pastilhas piezoelétricas coladas diretamente em um trecho de tubo e (ii) transdutores ultrassônicos do tipo Langevin acoplados em um trecho de tubo. Inicialmente foi feito uma investigação do uso de uma cerâmica piezoelétrica acoplada na parede externa de um trecho de duto preenchido com água. Nesta configuração, foram realizados testes para determinação de zonas de pressão e de condutividade com soluções de cloreto de cálcio e carbonato de sódio como precursores. Tais testes foram importantes para o estudo, pois mostraram: (i) a existência de zonas de pressão acústica, confirmando que há ação ultrassônica no trecho de tubo e (ii) a influência do ultrassom na precipitação de carbonato de cálcio, através da diminuição do tempo de indução. Apesar da baixa potência utilizada, o ultrassom foi capaz de promover a aceleração da precipitação dos cristais de carbonato de cálcio. Além disso, foram realizadas a modelagem e a simulação do arranjo montado, no software COMSOL Multiphysics, de forma a confirmar o resultado obtido nos testes com a cerâmica piezoelétrica colada na parede do tubo. Na segunda abordagem, uma ferramenta ultrassônica foi desenvolvida com transdutores do tipo Langevin. Através de modelagem e simulação no software COMSOL Multiphysics chegou-se à configuração de 56 transdutores distribuídos em grupos de oito por sete anéis de aço, num tubo de um metro de comprimento e 1 1/2” de diâmetro, padrão Schedule com 48,26 mm de diâmetro externo. Foram realizados testes com folhas de alumínio e ensaios com carbonato de cálcio em laboratório, para tal a ferramenta foi montada com três anéis. Os testes em laboratório foram realizados na linha de alta pressão do Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos – NIDF, com pressões iniciais de 8 e 20 bar e com pressão final de 80 bar. Além da curva de pressão, mediu-se o tamanho médio das partículas e as massas dos corpos de prova. O material incrustado nos corpos de prova foi analisado no microscópio eletrônico de varredura (MEV). Apesar da ferramenta ter sido testada com três dos sete anéis, os testes demonstraram que existe viabilidade do uso da ferramenta em poços de petróleo.
Abstract: Inorganic salt scale can cause extensive damage to oil industry installations. There are several ways that are already used to avoid them, for example, chemical and physical inhibitors. This paper proposes a calcium carbonate scale physical inhibitor assisted by ultrasound. Two approaches have been taken: (i) bonded piezoelectric ceramics directly into a tube section and (ii) Langevin ultrasonic transducers coupled to a pipe section. Initially, an investigation was made of the piezoelectric ceramic use a coupled to a section external wall of pipeline filled with water. In this configuration, tests were carried out to determine pressure zones and conductivity with solutions of calcium chloride and sodium carbonate as precursors. Such tests were important for the study, as they showed: (i) the existence of acoustic pressure zones, confirming that there is ultrasonic action in the pipe section and (ii) the influence of ultrasound on calcium carbonate precipitation, by decreasing the induction time. Despite the low power used, ultrasound was able to promote the calcium carbonate crystals precipitation acceleration. In addition, assembled arrangement modeling and simulation were carried out in order to confirm the result obtained in the tests with piezoelectric ceramics glued to the tube wall. In the second approach, an ultrasonic tool was developed with Langevin-type transducers. Through modeling and simulation in the COMSOL Multiphysics® software, the configuration of 56 transducers distributed in groups of eight by seven steel rings was achieved, in a tube measuring one meter and 1 1/2” in diameter, Schedule pattern with 48.26 mm outside diameter. Tests were carried out with aluminum sheets and tests with calcium carbonate in the laboratory, for which the tool was assembled with three rings. The laboratory tests were carried out in the high-pressure line of the Interdisciplinary Center of Fluid Dynamics - NIDF, with initial pressures of 8 and 20 bar and final pressure of 80 bar. In addition to the pressure curve, the average particle size and the test specimen masses were measured. The material embedded in the specimens was analyzed using a scanning electron microscope (SEM). Despite the tool having been tested with three of the seven rings, the tests demonstrated that there is feasibility of using the tool in oil wells.
Palavras-chave: Incrustação
Carbonato de Cálcio
Inibidor Físico
Ultrassom
CNPq: CNPQ::OUTROS::ENGENHARIA MECATRONICA
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROJETOS DE MAQUINAS
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal da Bahia
Sigla da Instituição: UFBA
metadata.dc.publisher.department: Instituto de Computação - IC
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Mecatrônica da UFBA (PPGM) 
Tipo de Acesso: CC0 1.0 Universal
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
URI: https://repositorio.ufba.br/handle/ri/38763
Data do documento: 18-Ago-2023
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