GTA GRUPO 3.pptx um trabalho que aborda sobre como é que é realizada a extração de Petróleo.

Trabalho sobre Gases Técnicos e Aplicações

1. 1

2. 1. Introdução O gás natural é hoje uma das principais fontes de energia no mundo, desempenhando papel estratégico na matriz energética global. Sua utilização estende-se à geração de eletricidade, indústrias, transportes e também às residências. Contudo, o gás extraído diretamente dos reservatórios subterrâneos, chamado gás bruto, não pode ser utilizado de forma imediata. Ele apresenta impurezas como água, dióxido de carbono (CO₂), sulfeto de hidrogênio (H₂S), nitrogênio e partículas sólidas que reduzem sua qualidade e segurança. Para que seja comercializável, esse recurso precisa passar por duas etapas fundamentais: a transmissão e o processamento. 2

3. É comum ocorrer condensação de líquidos nos gasodutos devido à natureza multicomponente do gás natural e às variações de pressão e temperatura ao longo do transporte. Essa condensação provoca o escoamento multifásico de gás, condensado e água nos dutos de transmissão. O gás natural que vem do poço contém hidrocarbonetos, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e água, juntamente com muitas outras impurezas . 2. Transmissão do Gás B ruto 3

4. O gás natural bruto depois da transmissão por uma rede de gasodutos de coleta, tem de ser processado de uma forma segura e com impacto ambiental mínimo antes que possa ser transportado para os sistemas de gasodutos para uso pelos consumidores. O comprimento desses gasodutos varia de centenas de metros a centenas de quilômetros, ao longo de terrenos irregulares com diferentes condições de temperatura. 4

5. 2.1. Terminologias do escoamento multifásico Supõe-se que a água é mais pesada do que o óleo e flui no fundo, enquanto o óleo flui no meio e o gás flui na camada superior. 5

6. 2.1. Terminologias do escoamento multifásico Velocidade superficial é a velocidade de uma das fases de um escoamento multifásico, supondo que a fase por si só ocupe toda a seção transversal do tubo. Ela é definida para cada uma das fases desta maneira: O parâmetro A é a área da seção transversal total do tubo, Q é a vazão volumétrica, V é a velocidade e os subscritos são W para água, O para óleo, G para o gás e S para o termo superficial. 6

7. 2.1.1. Velocidade da mistura A velocidade de mistura dos fluidos é definida como a soma das velocidades superficiais: Onde, VM é a velocidade multifásica da mistura. Holdup é a área da seção transversal, que é localmente ocupada por uma das fases de um escoamento multifásico , em relação à área da seção transversal do tubo na mesma posição local. Para a fase líquida , Para a fase gasosa , 2.1. Terminologias do escoamento multifásico 7

8. 2.1.2. Velocidade da fase A velocidade de fase (velocidade in situ) é velocidade de uma fase de um escoamento multifásico com base na área do tubo ocupada por essa fase ( holdup da fase ): 2.1. Terminologias do escoamento multifásico 8

9. Slip Deslize (slip ): é o termo usado para descrever a condição do escoamento que existe quando as fases que têm diferentes velocidades. Na maioria dos gasodutos de escoamento bifásico, o gás escoa mais rápido do que o líquido. Sob essa condição, diz-se que há um deslize entre as fases. A velocidade de deslize: é definida como a diferença entre as velocidades reais do gás e do líquido, como a seguir: Se não houver um deslize entre as fases, VL = VG, e aplicando a suposição de nenhum deslize à definição de holdup do líquido, pode ser mostrado que 2.1. Terminologias do escoamento multifásico 9

10. 2.1.3. Densidade da mistura As equações para a massa específica (densidade) de gás e líquido bifásico utilizadas por vários pesquisadores são: Massa específica da mistura Nessas equações, a massa específica total do líquido pode ser determinada a partir das massas específicas do petróleo e da água e usa-se as vazões se não houver nenhum deslize entre essas fases líquidas: Onde: o parâmetro f é a fração do volume de cada fase. 2.1. Terminologias do escoamento multifásico 10

11. 2.1.4. Viscosidade da mistura Viscosidade da mistura para determinar a viscosidade da mistura, três abordagens foram propostas: onde μL e μG são a viscosidade do líquido e gás, respectivamente. A viscosidade do líquido pode ser a viscosidade do óleo, da água ou da mistura entre água e óleo. 2.1. Terminologias do escoamento multifásico 11

12. 2.1.5. Entalpia da mistura Quando os cálculos de mudança de temperatura são realizados para escoamento multifásico nos gasodutos, é necessário prever a entalpia da mistura multifásica. Se as entalpias das fases gasosas e líquidas forem expressas por unidade de massa, a entalpia de uma mistura multifásica poderá ser calculada a partir de: 2.1. Terminologias do escoamento multifásico 12

13. 2.2. Regimes de escoamento multifásico 2.2.1. Regimes de escoamento horizontal bifásico entre gás e líquido 13

14. 2.2. Regimes de escoamento multifásico 2.2.1. Regimes de escoamento horizontal bifásico entre gás e líquido 14

15. 2.2. Regimes de escoamento multifásico 2.2.1. Regimes de escoamento horizontal bifásico entre gás e líquido 15

16. 2.2.2. Regimes de escoamento bifásico vertical ascendente 2.2. Regimes de escoamento multifásico 16

17. Mapa do regime de escoamento para escoamento horizontal 2.2. Regimes de escoamento multifásico 17

18. 2.3. Determinação dos parâmetros do projeto de escoamento multifásico O projeto hidráulico de um gasoduto de escoamento multifásico é um processo de duas etapas. A primeira etapa: é determinar os regimes de escoamento multifásico, porque muitos métodos para calcular a queda de pressão dependem do tipo do regime de escoamento presente no tubo. A segunda etapa é calcular os parâmetros de escoamento, como queda de pressão e holdup do líquido, a fim de dimensionar os gasodutos e os equipamentos de processamento no campo. 18

19. 2.4. Operações de gasodutos multifásicos Depois de um gasoduto ser instalado, devem ser fornecidos procedimentos operacionais eficientes para manter a operação segura e de longa duração do gasoduto caso ocorram transtornos inesperados, e para melhorar a eficiência e os aspectos econômicos da operação . Detecção de vazamentos; Despressurização; e Raspagem. 19

20. 2.5. Detecção de vazamentos Os métodos utilizados para detectar vazamentos de produtos ao longo do gasoduto podem ser divididos em duas categorias; o sistemas de detecção de vazamento externo; o sistemas de detecção de vazamento interno . 2.5.1.1 sistemas de detecção de vazamento externo Métodos externos incluem procedimentos tradicionais como inspeção visual e tecnologias como sensoriamento de hidrocarbonetos usando cabos de fibra óptica ou cabos dielétricos. 2.5.1. Sistemas de detecção de vazamento 20

21. 2.5.1.2. sistemas de detecção de vazamento interno Métodos internos , também conhecidos como monitoramento computacional de gasoduto (MCG), utilizam instrumentos para monitorar os parâmetros internos do gasoduto (isto é, propriedades de escoamento, temperatura, pressão e fluido), que são inseridos continuamente no software de simulação vinculado a um Sistema de Controle Supervisório e Aquisição de Dados (Supervisory Control and Data Acquisition, SCADA) que analisa matemática ou estatisticamente as informações. 2.5.1. Sistemas de detecção de vazamento 2.5. Detecção de vazamentos 21

22. 2.6. Despressurização do gasoduto de vazamentos A despressurização dos gasodutos geralmente é utilizada como uma referência a uma evacuação controlada e relativamente lenta de um sistema de gasodutos. A despressurização normalmente é realizada em razão das exigências do processo e da manutenção. 22

23. 2.7. Raspagem “ Raspagem” (pigging) é um termo usado para descrever um método mecânico para remover contaminantes e depósitos dentro do tubo ou para limpar líquidos acumulados nas partes inferiores dos gasodutos em terrenos acidentados, utilizando um tampão ou pig mecânico. 23

24. 2.8. Corrosão Um dos problemas mais comuns nos gasodutos de escoamento multifásico é a corrosão dos metais. A corrosão é definida como a deterioração do material, geralmente um metal, por causa da sua reacção ao ambiente ou pelo uso. Essa degradação do material leva a um enfraquecimento da função pretendida do metal, afetando a integridade do sistema. Esse enfraquecimento pode ocorrer por corrosão geral (perda regular do metal na superfície exposta), ou por corrosão localizada, em que apenas uma parte limitada da superfície está em contato . 24

25. A causa da corrosão pode ser diretamente atribuída às impurezas presentes no gás produzido bem como aos componentes corrosivos que são subprodutos. Por causa da não especificidade dos componentes gerados a partir de um poço de produção, alguns ou todos esses componentes podem ser ativos para criar um ambiente corrosivo nos gasodutos. A corrosão nos sistemas multifásicos é um fenômeno complexo, incluindo a dependência da pressão parcial, temperatura, regime/velocidade de escoamento, pH e concentração de componentes corrosivos. 2.8. Corrosão 25

26. A corrosão do gasoduto pode ser inibida de várias maneiras: Escolha de metais resistentes à corrosão Injeção de inibidores de corrosão Proteção catódica Revestimentos protetores externos e/ou internos 2.8. Corrosão 26

27. 2.9. Gerenciamento de riscos da garantia de escoamento O gerenciamento dos riscos da garantia de escoamento para um novo projeto de gasoduto normalmente é realizado durante as diferentes fases de projeto e engenharia. Quanto melhor esses riscos de garantia de escoamento são definidos durante as fases de projeto, menos problemas operacionais provavelmente serão encontrados. Da mesma forma, quanto mais rapidamente os riscos de garantia de escoamento são identificados, mais cedo seus impactos sobre os aspectos econômicos do projeto e projeto do sistema do gasoduto podem ser estabelecidos 27

28. Há seis fases para a consideração do gerenciamento de riscos da garantia de escoamento para gasodutos: avaliação dos riscos; definição das estratégias de mitigação; definição da operacionalidade do escoamento; finalização dos procedimentos operacionais; otimização do desempenho do sistema e monitoramento em tempo real. 2.9. Gerenciamento de riscos da garantia de escoamento 28

29. 3. Processamento de gás natural O gás natural que vem do poço contém hidrocarbonetos, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e água, juntamente com muitas outras impurezas. O gás natural bruto depois da transmissão por uma rede de gasodutos de coleta, portanto, tem de ser processado de uma forma segura e com impacto ambiental mínimo antes que possa ser transportado para os sistemas de gasodutos de longa distância para uso pelos consumidores. 29

30. Embora parte do processamento necessário possa ser realizada na ou perto da cabeça do poço (processamento de campo), o processamento completo do gás natural ocorre em uma unidade de processamento normalmente localizada em uma região produtora de gás natural. O objetivo de uma planta de processamento de gás é separar o gás natural, hidrocarbonetos associados, gases ácidos e água de um poço de produção de gás e condicionar esses fluidos para a venda ou descarte.   30

31. 3.1. Objetivos de processamento O processamento de uma corrente de gás natural pode ter um dos três seguintes objetivos principais: Produzir uma corrente de gás para venda que satisfaça as especificações desejadas. Maximizar a produção de líquidos de gás natural liquefeito (LGN), produzindo um gás pobre livre da maioria dos hidrocarbonetos, exceto metano Entregar um gás comercial. Esse gás deve ser distinguido por um determinado intervalo de valores de poder calorífico que estejam em uma escala compatível com os equipamentos de combustão. 31

32. 3.2. Localização do campo de gás Como o local e a saída dos poços podem variar amplamente, não é de surpreender que os sistemas que foram projetados para coletar e processar essa saída também variem amplamente. Entretanto, na busca de maior segurança, menor impacto ambiental e menores gastos de capital, é desejável reduzir (ou preferencialmente eliminar) o processamento offshore. 32

33. 3.3. Configuração típica das plantas de processamento de gás 33

34. 3.5. Tecnologias propostas para o projeto das plantas de processamento de gás I . Pacote Omnisulf da Lurgi - ( Alemanha) 34

35. II. Tecnologias integradas de tratamento de gás da Shell- (Holanda) 35

36. III. Solução integrada da Prosernat -(França) 36

37. Melhor rota para o processamento de gás Abordagem integrada da UOP - EUA 37

38. 3.6. Critérios de seleção de tecnologias Os requisitos de uma tecnologia estratégica importante em relação às forças competitivas para uma planta de processamento de gás ditam que a tecnologia do processo de tratamento mais eficiente deve: Ser capaz de cumprir com as especificações do enxofre para produtos gasosos e líquidos, Ser capaz de processar diferentes alimentações gas Ser rentável em comparação com outras alternativas 38

39. Exercício Prático Considere um sistema de trasmissão de gás composto por um tubo horizontal de di * metro interno 0,5m. O gás flui no interior do tubo com uma velocidade superficial do líquido ( á gua ) de 1.1m/s, com uma vazão volumétrica de 50 /h . A massa específica do gás e de 1,2kg/ e a viscosidade dina*mica e de pa.s O liquido utilizado como referência e a água, com uma massa específica 1000kg/ e viscosidade dinamica de pa.s. Determinar a velocidade superficial do gás. Determine a vazão volumétrica da água. Determinar o tipo de escoamento.   39

40. Dados D=0,5 m 1.1m/s 1,2kg/ 1000kg / = pa.s   Formulas   Resolucao A a)  

41. O tipo de escoamento é estratificado

42. 4. Conclusão Em conclusão, a transmissão e processamento de gás natural bruto desempenham um papel crucial na cadeia de fornecimento de energia. Esses processos permitem que o gás seja transportado de forma eficiente das áreas de produção até os locais de consumo, ao mesmo tempo em que é submetido a tratamentos para garantir sua qualidade e valor. A contínua otimização desses procedimentos é essencial para fornecer um suprimento confiável e económico de gás natural, atendendo às necessidades energéticas e industriais da sociedade. 42

43. 5. Referências bibliográficas 1. Addington , L., Fitz , C., Lunsford, K., Lyddon , L., Siwek , M., 2011. Sour Water : Where It Comes From and How to Handle It . Paper presented at the GPA Europe Annual Conference, Prague, República Tcheca. 2. Bedell , S.A., Griffin , J.M., Lambrichts , J.J., 2008. Current and Future Gas Treating Solvent Technologies for Improved Mercaptan Removal . Paper presented at the GPA Europe Spring Conference, Amsterdam , Países Baixos. 3. Bruijn , J.N.H., Huffmaster , M.A., van de Graaf , J., Grinsven , P .F.A., Grootjans , H., 2002. Maximizing Molecular Sieve Performance in Natural Gas Processing . Paper presented at the 81st GPA Annual Convention , Dallas, Texas. 43