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Orifice plate meter field performance: formulation and validation in multiphase flow conditions

Campos, Sthener Rodrigues Vieira; Baliño, Jorge Luis; Slobodcicov, Ivan; Florencio Filho, Durval; Paz, Elson Francisco da
Fonte: Philadelphia Publicador: Philadelphia
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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The performance of orifice plates in real-time monitoring of oil, gas and water standard flow rates was investigated. To this end, a multi-rate test was implemented in two production wells routed individually to a test separator in field operational conditions. The well flow rate was varied in steps by changing the choke opening. The ranges of fluid properties and flow conditions achieved during the experiment were: wellhead pressure from 9073 kPa to 13,278 kPa, wellhead temperature from 47.8 C to 53.5 C, downstream choke pressure from 6770 kPa to 7913 kPa, downstream choke temperature from 41.6 C to 49.1 C, gas–oilratio from 1144 Sm3=Sm3 to 2068 Sm3=Sm3, water-cut from 4.64% to 58.35%, standard oil specific gravity from 0.7988 to 0.8058, standard gas specific gravity from 0.7340 to 0.7550, standard oil flow rate from 46:86 Sm3=d to 266:65 Sm3=d, standard gas flow rate from 62:68 103 Sm3=d to 296:65 103 Sm3=d, standard water flow rate from 18:06 m3=d to 159:33 m3=d. The wells tested showed a different dynamic behavior: while well #2 did not vary significantly the stream composition with flow rate, well #1 produced under gas coning, a near well-reservoir phenomenon that governs the contribution of the reservoir gas-cap to the total stream composition. The multi-rate tests generated two data sets with 1424 flow conditions through two flange-tap orifice plates installed upstream (wellhead) and downstream of a cage choke valve. The ranges of orifice variables were: orifice diameter from 0.03479 m to 0.0430 m...

Modelo de comportamento termodinâmico de uma bomba multifásica do tipo duplo parafuso.; Thermodynamic model of a twin-screw multiphase pump.

Nakashima, Celso Yukio
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 04/12/2000 PT
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Esse trabalho apresenta um modelo termodinâmico de uma bomba multifásica do tipo duplo parafuso. Para uma dada condição de operação, o modelo calcula a potência consumida, as condições do fluido na descarga e o perfil de pressão ao longo da bomba. Ao invés de simular diretamente o escoamento dentro da bomba, simulou-se os processos que ocorrem dentro das suas câmaras. Para tanto, dividiu-se o processo de bombeamento multifásico em uma seqüência de processos simples, facilitando-se a construção do modelo no simulador de processos Hysys.Process v2.1. Os resultados de potência e temperatura de descarga obtidos com a simulação mostram uma boa concordância com valores experimentais, principalmente para FVG’s baixos. Para FVG’s elevados, o modelo passa a superestimar a potência consumida indicando que as fendas, nesses casos, já não se encontram totalmente preenchidas com líqüido. Dos resultados obtidos para o refluxo, conclui-se que, das equações sugeridas na literatura, aquelas para escoamento turbulento liso são mais adequadas para os números de Reynolds envolvidos. O perfil de pressão e a vazão de refluxo quando o escoamento é multifásico aproxima-se qualitativamente das medições experimentais. Estudou-se a influência de diversos parâmetros na eficiência exergética da bomba. Os resultados mostram que a otimização da eficiência depende das condições de operação da bomba: FVG...

Tomografia de escoamentos multifásicos por sensoriamento elétrico - desenvolvimento de algoritmos genéticos paralelos para a solução do problema inverso; Multiphase flow tomography by electrical sensing - development of parallel genetic algorithms for the solution of the inverse problem

Carosio, Grazieli Luiza Costa
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 15/12/2008 PT
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A tomografia por sensoriamento elétrico representa uma técnica de grande potencial para a otimização de processos normalmente associados às indústrias do petróleo e química. Entretanto, o emprego de técnicas tomográficas em processos industriais envolvendo fluidos multifásicos ainda carece de métodos robustos e computacionalmente eficientes. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho é contribuir para o desenvolvimento de métodos para a solução do problema tomográfico com base em algoritmos genéticos específicos para a fenomenologia do problema abordado (interação do campo elétrico com o campo hidrodinâmico), bem como a adaptação do algoritmo para processamento em paralelo. A idéia básica consiste em partir de imagens qualitativas, fornecidas por uma sonda de visualização direta, para formar um modelo da distribuição interna do contraste elétrico e refiná-lo iterativamente até que variáveis de controle resultantes do modelo numérico se igualem às suas homólogas, determinadas experimentalmente. Isso pode ser feito usando um funcional de erro, que quantifique a diferença entre as medidas externas não intrusivas (fluxo de corrente elétrica real) e as medidas calculadas no modelo numérico (fluxo de corrente elétrica aproximado). De acordo com a abordagem funcional adotada...

Estudo da estrutura multidimensional de escoamentos multifásicos em dispositivos de medição de pressão diferencial.; Study of the multidimensional structure of multiphase flows through differential-pressure-based measurement devices.

Imada, Fabiano Hikoji Jorge
Fonte: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP Publicador: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 30/06/2014 PT
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A medição de vazão de escoamentos multifásicos é uma necessidade constante em diversas atividades industriais como exploração de óleo e gás, controle de linhas de transporte de vapor e monitoramento de sistemas de resfriamento de usinas nucleares. Dentre os meios disponíveis para a realização da medição de vazão mássica, os dispositivos de medição de pressão diferencial constituem um dos métodos mais simples, sendo sua construção, aplicação e operação em escoamentos monofásicos bem conhecidas e definidas por normas técnicas. No entanto, sua aplicação tem sido estendida a escoamentos multifásicos, geralmente estando aliada a uma técnica adicional de medição de fração de vazio ou fração volumétrica das fases. Este trabalho descreve o estudo numérico de escoamentos multifásicos através de medidores de vazão baseados em pressão diferencial como placas de orifício e bocais de vazão de raio longo. Para tal, primeiramente foram conduzidas simulações de escoamentos monofásicos através de placas de orifício e bocais de vazão de raio longo na faixa de número de Reynolds 15.000 500.000. Os resultados de coeficiente de descarga obtidos foram quantitativamente comparados com os valores preditos por norma ISO...

Aplicação da analise eletronica ao estudo de escoamentos multi-fasicos; Application of electronic analysis to the study of multiphase flow

Francisco Antonio Belo
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Tese de Doutorado Formato: application/pdf
Publicado em 29/06/1995 PT
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Apresentam-se modelagem e métodos experimentais para validação da análise eletrônica aplicada à escoamentos multifásicos. Baseia-se no comportamento da amostra em relação ao campo eletromagnético e de sua identificação através de uma trandução eletrônica. Organiza-se os fundamentos da resposta da matéria com o campo eletromagnético e, a partir destas, os princípios das células transdutoras. A eletrônica de transdução consiste de uma técnica de processamento eletrônico analógico bem integrada a unidade sensora de modo a permitir a obtenção de resultados experimentais próximos dos valores calculados, até freqüências razoavelmente altas, comparadas às utilizadas em trabalhos similares. Uma técnica de guarda permite uma boa localização do campo de medidas da amostra. Foram desenvolvidos protótipos de laboratórios, propostos métodos de aferição e analisados as respostas simuladas e reais de diversos tipos de escoamento bifásico gás-líquido. Os resultados obtidos apontam para a viabilidade da utilização do método experimental proposto para a aplicação em um sistema de tomografia com processamento tipo paralelo; Modeling and experimental method to validation of the electronic analyses by conduction and polarization applied to multiphase flow are presented. It is based on the behavior of the sample with electromagnetic waves and it identification by electronic transducer. An overview of answer of sample with the field is implemented...

Simulação de coluna de bolhas em leito de lama por técnicas da fluidodinâmica computacional; Computational fluid dynamics simulation of slurry bubble columns

Erick Djin Mori
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 20/09/2012 PT
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Escoamentos gás-líquido-sólido em colunas de bolhas ainda são pouco compreendidos pela comunidade científica. Conhecer melhor a hidrodinâmica em uma coluna de bolhas é condição primordial para o sucesso em seu dimensionamento. Se a natureza do escoamento multifásico por si só é complexa, a tarefa de estudá-lo se torna ainda mais desafiadora, tendo em vista que são poucos os trabalhos consistentes publicados na literatura que abordam a temática. No presente estudo, utiliza-se a técnica da fluidodinâmica computacional (CFD), para conduzir simulações tridimensionais e transientes, a fim de se descrever a hidrodinâmica de um sistema gás-líquido-sólido em uma coluna de bolhas com quantidade intermediária de sólidos. O problema é tratado por meio de uma abordagem Euleriana e a interação interfásica é descrita exclusivamente pelo arraste entre as fases gás-líquido e sólido-líquido. Os resultados numéricos obtidos são confrontados com resultados experimentais da literatura e comprovam a capacidade da ferramenta computacional em descrever o sistema em questão. A análise dos modelos de arraste para a interação sólido-líquido mostrou a relevância da escolha da lei de arraste para descrever corretamente a circulação de sólidos no leito. Para a interação gás-líquido sob as condições analisadas...

Estudo experimental da garantia de escoamento em curvas horizontais descendentes e aplicação à operação de um S-BCSS; Experimental study of flow assurance in horizontal downward curves and application to the operation of a mudline ESP

Leandro Galvão Daun
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 16/07/2013 PT
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Os desafios tecnológicos na produção de petróleo e gás têm aumentado consideravelmente nos últimos anos devido à busca por segurança, redução de custos e otimização da produção, como indicado pelo grande número de estudos sobre a garantia de escoamento. Uma grande preocupação está relacionada ao escoamento multifásico em equipamentos submarinos, onde podem ocorrer diferentes padrões de escoamento e fenômenos termo-fluido-dinâmicos. O presente trabalho tem por objetivo avaliar experimentalmente possíveis fenômenos de garantia de escoamento na entrada de um Sistema de Bombeio Centrifugo Submerso em Skid (S-BCSS), como o instalado no campo de Espadarte na costa brasileira. A atenção foi dada a possíveis sinais de surging da BCS, devido à presença de gás na fase líquida e mudança na orientação do escoamento a partir da horizontal para a vertical descendente, a montante da entrada da bomba. As condições de transição entre os padrões de escoamento "bolhas dispersas" e "intermitente" foram investigados em uma linha experimental com configuração do tipo U horizontal com braços superior, inferior e curvas de 90 graus. A tubulação da linha possui diâmetro interno de 60 milímetros e comprimento total de 32 metros...

Identificação da vazão de gás de uma bomba centrífuga em regime de escoamento multifásico através de dados experimentais = : Identification of the gas flow of an electric submersible pump under multiphase flow thou experimental data; Identification of the gas flow of an electric submersible pump under multiphase flow thou experimental data

Diana Marcela Martinez Ricardo
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 26/02/2014 PT
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Este trabalho tem como objetivo desenvolver um processo de identificação da vazão de gás em um dos equipamentos usados na indústria petrolífera, às bombas centrífugas submersas (BCS) em regime de escoamento multifásico. Estas bombas apresentam falhas frequentes prematuras quando a vazão de gás é alta, as quais ocorrem por falta de informação do tipo de escoamento bifásico presente na bomba no tempo de operação. Por isto estudos de identificação experimental são requeridos nesta área. Neste contexto a presente pesquisa tem seu foco na obtenção de modelos mediante dados experimentais, recompilados diretamente da resposta do sistema que descrevem o comportamento da vazão de gás na planta de interesse, como: vibração, vazão, elevação entre outros. Estes modelos estão baseados na identificação não paramétrica e no algoritmo de aprendizagem de Máquina de Vetores de Suporte (SVM), onde os parâmetros ocultos da máquina de aprendizagem serão obtidos mediante algoritmos genéticos, visando obter modelos mais representativos.; This work develops a process to identify the flow of gas in one of the equipment used in the oil industry, the electric submersible pump (EPS) under multiphase flow. These pumps feature frequent premature failures when the gas flow is high. That occurs due to lack of information on the type of two ¿ phase flow in the pump in operation time. Experimental studies for this identification are required in this area. In this context...

Simulation and characterization of multi-phase flow and particle transport in porous media

Serrenho, Ana; Aydin, Murat; Miguel, Antonio Ferreira
Fonte: BegellHouse,Inc Publicador: BegellHouse,Inc
Tipo: Artigo de Revista Científica
ENG
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The study of multiphase flow through porous structures is of considerable importance in many fields of science and technology. This paper analyzes numerically low and medium Reynold snumber flows in a cavity filled with porous materials and with a stagnant zone. Simulations were carried out with both a single-phase and two-phase flows. The transport of solid particles through the porous structure is also analyzed. This study covers Reynolds numbers ranging from 0.1 to 10 and Peclet numbers ranging from 0.5 to 10^5.

A high frequency electronic transducer for multiphase flow measurements

Belo,Francisco Antônio; Moura,Luiz Felipe Mendes de
Fonte: The Brazilian Society of Mechanical Sciences Publicador: The Brazilian Society of Mechanical Sciences
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/12/1999 EN
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This paper describes an electronic transducer for multiphase flow measurement. Its high sensitivity, good signal to noise ratio and accuracy are achieved through an electrical impedance sensor with a special guard technique. The transducer consists of a wide bandwidth and high slew rate differentiator where the lead inductance and stray capacitance effects are compensated. The sensor edge effect is eliminated by using a guard electrode based on the virtual ground potential of the operational amplifier. A theoretical modeling and a calibration method are also presented. The results obtained seem to confirm the validity of the proposed technique.

Detection of Horizontal Two-Phase Flow Patterns Through a Neural Network Model

Crivelaro,K. C. O.; Seleghim Jr.,P.; Hervieu,E.
Fonte: The Brazilian Society of Mechanical Sciences Publicador: The Brazilian Society of Mechanical Sciences
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/03/2002 EN
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One of the main problems related to the transport and manipulation of multiphase fluids concerns the existence of characteristic flow patterns and its strong influence on important operation parameters. A good example of this occurs in gas-liquid chemical reactors in which maximum efficiencies can be achieved by maintaining a finely dispersed bubbly flow to maximize the total interfacial area. Thus, the ability to automatically detect flow patterns is of crucial importance, especially for the adequate operation of multiphase systems. This work describes the application of a neural model to process the signals delivered by a direct imaging probe to produce a diagnostic of the corresponding flow pattern. The neural model is constituted of six independent neural modules, each of which trained to detect one of the main horizontal flow patterns, and a last winner-take-all layer responsible for resolving when two or more patterns are simultaneously detected. Experimental signals representing different bubbly, intermittent, annular and stratified flow patterns were used to validate the neural model.

Simulador de escoamento multifásico em poços de petróleo (SEMPP)

Nascimento, Julio Cesar Santos
Fonte: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo; Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo Publicador: Universidade Federal do Rio Grande do Norte; BR; UFRN; Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia do Petróleo; Pesquisa e Desenvolvimento em Ciência e Engenharia de Petróleo
Tipo: Dissertação Formato: application/pdf
POR
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The multiphase flow occurrence in the oil and gas industry is common throughout fluid path, production, transportation and refining. The multiphase flow is defined as flow simultaneously composed of two or more phases with different properties and immiscible. An important computational tool for the design, planning and optimization production systems is multiphase flow simulation in pipelines and porous media, usually made by multiphase flow commercial simulators. The main purpose of the multiphase flow simulators is predicting pressure and temperature at any point at the production system. This work proposes the development of a multiphase flow simulator able to predict the dynamic pressure and temperature gradient in vertical, directional and horizontal wells. The prediction of pressure and temperature profiles was made by numerical integration using marching algorithm with empirical correlations and mechanistic model to predict pressure gradient. The development of this tool involved set of routines implemented through software programming Embarcadero C++ Builder® 2010 version, which allowed the creation of executable file compatible with Microsoft Windows® operating systems. The simulator validation was conduct by computational experiments and comparison the results with the PIPESIM®. In general...

Desenvolvimento de redes neurais utilizando técnica ultrassônica e números adimensionais para determinação da fração de vazio e padrões de escoamentos multifásicos representativos da indústria do petróleo; Development of neural networks using ultrasonic technic and dimensionless numbers to determine the void fraction and multiphase flow patterns representative of the oil industry

Amauri Matamouros Vicente Nakashima
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 31/07/2015 PT
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Esta pesquisa teve como finalidade o desenvolvimento de redes neurais artificiais (RNA) para a determinação da fração de volume de gás (FVG) e de padrões de escoamentos multifásicos representativos da indústria do petróleo (IPDE). Os modelos neurais foram treinados por meio do algoritmo Levenberg-Marquardt com regularização bayesiana, considerado um padrão em otimizações não-lineares, além de ser um modo sofisticado de melhorar a generalização do modelo. Para cada variável a ser predita, duas redes neurais distintas foram criadas com entradas diferentes, sendo combinadas para gerar a saída desejada (FVG ou IPDE). Usando uma abordagem fenomenológica, foram formados números adimensionais, representativos das forças atuantes no escoamento bifásico líquido-gás, usados como entrada. As redes foram treinadas com um extenso banco de dados encontrado na literatura para escoamentos bifásicos verticais ascendentes e horizontais. Numa segunda abordagem, a técnica ultrassônica foi utilizada. Dados de atenuação acústica foram tratados e transformados em razão de energia, usada como entrada do modelo. Duas montagens experimentais permitiram a obtenção dos dados acústicos. A primeira utilizou óleo mineral como fase contínua em um circuito fechado de escoamento...

Sensor wire-mesh de impedância para investigação de escoamentos multifásicos

Vendruscolo, Tiago Piovesan
Fonte: Curitiba Publicador: Curitiba
Tipo: Dissertação de Mestrado
POR
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Multiphase flows are present in many industrial activities such as in exploration, production and transportation of oil and gas, in which is common to find a mixture of oil, gas and water flowing inside pipes. In many cases this type of flow determines the efficiency and safety of the processes and equipment where they occur. In this way, experimental investigations of multiphase flow are of great value to develop new theoretical models and to validate predictions made by computer simulations, hence increasing the understanding of the flow phenomena. In this work, a new measuring electronics to operate a wire-mesh sensor (WMS) is introduced. Initially proposed for visualization of two-phase flow, the WMS performs the imaging of the phase distribution of a cross section based on the multiplexed measurement of an electrical property of the fluid in contact with the mesh grid of the sensor. With the passage of flow through the sensor, the phase mapping is realized by intrusive electrodes at high temporal and spatial resolution. To allow its use in multiphase flows, the new electronics developed in this work simultaneously measures the electrical permittivity and electrical conductivity of the media in the mesh grid. The basic idea is to activate the electrodes with a signal composed of two distinct frequencies. Besides the development of the electronics' hardware...

Simulação do controle de escoamento multifásico em uma bomba centrífuga submersa - BCS = : Simulation control of multiphase flow an electrical submersible pump - EPS; Simulation control of multiphase flow an electrical submersible pump - EPS

German Efrain Castañeda Jimenez
Fonte: Biblioteca Digital da Unicamp Publicador: Biblioteca Digital da Unicamp
Tipo: Dissertação de Mestrado Formato: application/pdf
Publicado em 26/02/2014 PT
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66.64%
Na indústria do petróleo é comum à utilização de bombas centrífugas submersas (BCS) operando em escoamento multifásico líquido-gás. A presença de elevadas vazões de gás causam uma degradação severa no desempenho da bomba, gerando instabilidades nas curvas de pressão-vazão, como o `surging' e o `gas locking'. Portanto o conhecimento destas instabilidades é fundamental para a adequada operação da bomba e assim evitar falhas prematuras no equipamento. Na atualidade não existem modelos matemáticos que representem de forma adequada o comportamento da BCS na região de `surging' e no `gas locking', gerando a necessidade de empregar circuitos de testes para fazer o levantamento das curvas de desempenho das bombas. A maioria dos circuitos de testes é operada de forma manual para obter às condições de operação da bomba, tornando os ensaios repetitivos, cansativos e trabalhosos. Por isto nasce a necessidade de automatizar estas bancadas com a finalidade de facilitar o processo do levantamento das curvas de desempenho das bombas. Este trabalho apresenta o projeto e simulação de um controle robusto tipo H∞ que permita manter o escoamento multifásico na entrada de uma BCS em diferentes condições de operação da bomba. Este controlador é projetado a partir de um circuito de testes para BCS virtual que é modelado empregando formulações físicas e modelos ajustados mediante dados experimentais usando algoritmos de aprendizagem de máquinas baseados em máquinas de suporte vetorial para regressão (SVMr). Após o projeto de controle...

Prediction of Multiphase Flow in Pipelines: Literature Review; Predicci??n del flujo multif??sico en tuber??as: art??culo de revisi??n

Jerez-Carrizales, M; Jaramillo, J E; Fuentes, D
Fonte: Universidad EAFIT Publicador: Universidad EAFIT
Tipo: info:eu-repo/semantics/article; info:eu-repo/semantics/publishedVersion; article; Art??culo Formato: application/pdf; text/html
ENG
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56.44%
In this work a review about the most relevant methods found in the literature to model the multiphase flow in pipelines is presented. It includes the traditional simplified and mechanistic models, moreover, principles of the drift flux model and the two fluid model are explained. Even though, it is possible to find several models in the literature, no one is able to reproduce all flow conditions presented in the oil industry. Therefore, some issues reported by different authors related to model validation are here also discussed.MSC:76T10 | PACS:47.55.Ca; En este trabajo se presenta una revisi??n de los m??todos m??s relevantes en la industria del petr??leo para modelar el flujo multif??sico en tuber??as. Se incluyen desde los modelos simplificados hasta los modelos mecanicistas adem??s de explicar los principios de los modelos drift flux y two fluid. Existe una gran cantidad de modelos en la literatura para simular el flujo multif??sico en tuber??as, empero, ning??n modelo es capaz de reproducir todas las condiciones de flujo multif??sico presentes en la industria del petr??leo. Finalmente, se mencionan algunos temas en los que se requiere m??s investigaci??n que lleven a simulaciones con resultados m??s cercanos a los datos de pozos reales.MSC:76T10 | PACS:47.55.Ca

Three-Dimensional Multi-Relaxation Time (MRT) Lattice-Boltzmann Models for Multiphase Flow

Premnath, Kannan N.; Abraham, John
Fonte: Universidade Cornell Publicador: Universidade Cornell
Tipo: Artigo de Revista Científica
Publicado em 01/11/2006
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46.6%
In this paper, three-dimensional (3D) multi-relaxation time (MRT) lattice-Boltzmann (LB) models for multiphase flow are presented. In contrast to the Bhatnagar-Gross-Krook (BGK) model, a widely employed kinetic model, in MRT models the rates of relaxation processes owing to collisions of particle populations may be independently adjusted. As a result, the MRT models offer a significant improvement in numerical stability of the LB method for simulating fluids with lower viscosities. We show through the Chapman-Enskog multiscale analysis that the continuum limit behavior of 3D MRT LB models corresponds to that of the macroscopic dynamical equations for multiphase flow. We extend the 3D MRT LB models developed to represent multiphase flow with reduced compressibility effects. The multiphase models are evaluated by verifying the Laplace-Young relation for static drops and the frequency of oscillations of drops. The results show satisfactory agreement with available data and significant gains in numerical stability.; Comment: Accepted for publication in the Journal of Computational Physics

Experimental characterisation of bubbly flow using MRI

Tayler, Alexander B.
Fonte: University of Cambridge; Department of Chemical Engineering and Biotechnology; Trinity College Publicador: University of Cambridge; Department of Chemical Engineering and Biotechnology; Trinity College
Tipo: Thesis; doctoral; PhD
EN
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56.44%
This thesis describes the first application of ultra-fast magnetic resonance imaging (MRI) towards the characterisation of bubbly flow systems. The principle goal of this study is to provide a hydrodynamic characterisation of a model bubble column using drift-flux analysis by supplying experimental closure for those parameters which are considered difficult to measure by conventional means. The system studied consisted of a 31 mm diameter semi-batch bubble column, with 16.68 mM dysprosium chloride solution as the continuous phase. This dopant served the dual purpose of stabilising the system at higher voidages, and enabling the use of ultra-fast MRI by rendering the magnetic susceptibilities of the two phases equivalent. Spiral imaging was selected as the optimal MRI scan protocol for application to bubbly flow on the basis of its high temporal resolution, and robustness to fluid flow and shear. A velocimetric variant of this technique was developed, and demonstrated in application to unsteady, single-phase pipe flow up to a Reynolds number of 12,000. By employing a compressed sensing reconstruction, images were acquired at a rate of 188 fps. Images were then acquired of bubbly flow for the entire range of voidages for which bubbly flow was possible (up to 40.8%). Measurements of bubble size distribution and interfacial area were extracted from these data. Single component velocity fields were also acquired for the entire range of voidages examined. The terminal velocity of single bubbles in the present system was explored in detail with the goal of validating a bubble rise model for use in drift-flux analysis. In order to provide closure to the most sophisticated bubble rise models...

Fundamentals of Multiphase Flow

Brennen, Christopher Earls
Fonte: Cambridge University Press Publicador: Cambridge University Press
Tipo: Book; PeerReviewed Formato: text/html; application/pdf
Publicado em //2005
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46.65%
The subject of multiphase flows encompasses a vast field, a host of different technological contexts, a wide spectrum of different scales, a broad range of engineering disciplines and a multitude of different analytical approaches. Not surprisingly, the number of books dealing with the subject is voluminous. For the student or researcher in the field of multiphase flow this broad spectrum presents a problem for the experimental or analytical methodologies that might be appropriate for his/her interests can be widely scattered and difficult to find. The aim of the present text is to try to bring much of this fundamental understanding together into one book and to present a unifying approach to the fundamental ideas of multiphase flows. Consequently the book summarizes those fundamental concepts with relevance to a broad spectrum of multiphase flows. It does not pretend to present a comprehensive review of the details of any one multiphase flow or technological context though reference to books providing such reviews is included where appropriate. This book is targeted at graduate students and researchers at the cutting edge of investigations into the fundamental nature of multiphase flows; it is intended as a reference book for the basic methods used in the treatment of multiphase flows.

Numerical simulation of multiphase flow in a Vanyukov furnace

Zhang,H.L.; Zhou,C.Q.; Bing,W.U; Chen,Y.M.
Fonte: Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy Publicador: Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy
Tipo: Artigo de Revista Científica Formato: text/html
Publicado em 01/05/2015 EN
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Multiphase flow in the widely used Vanyukov furnace was numerically studied. An unsteady three-dimensional and three-phase flow model was firstly built using the computational fluid dynamics (CFD) software ANSYS FLUENT®, and then solved with the volume of fluid (VOF) and k - ε model. The results showed that the proposed model could be used to predict the multiphase movement, the slag/air fluctuation, the vortex formation, and effects of structural and operational parameters. By fast Fourier transform (FFT), the dominant frequency of density with time signal was calculated as 0.29 Hz. The analysis of different injection flow rates of enriched air indicated that this variable has a major effect on the mean slag velocity. The peak mean velocity increased from 2.17 to 4.99 m/s while the flow rate of enriched air varied from 70 to 160 m/s. The proposed model provides a method to optimize the furnace structure and operating conditions for the best furnace performance and lowest energy consumption.