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Doutorado - Celina Kakitani

por dirppg-ct publicado 12/11/2019 09h23, última modificação 12/11/2019 09h23
Estudo experimental de formação de hidratos de gás em simulação de parada e repartida de linhas de gás e óleo
Quando
13/12/2019
de 13h30 até 17h30
(America/Sao_Paulo / UTC-200)
Onde
Sede Ecoville: Sala EN-100
Participantes
Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Amadeu Kun Wan Sum, Ph.D Coorientador - CSM
Prof. Moisés Alves Marcelino Neto, Dr. Coorientador - UTFPR
Banca Examinadora:
Prof. Rigoberto Eleazar Melgarejo Morales, Dr. Presidente - UTFPR
Ricardo Marques de Toledo Camargo, Ph.D - Petrobras
Prof. Marcos Lúcio Corazza, Dr. - UFPR
Prof. Fábio Alencar Schneider, Dr. - UniBrasil
Prof. Paulo Henrique Dias dos Santos, Dr. - UTFPR
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Resumo: Hidratos de gás são estruturas cristalinas a base de moléculas de água conectadas por interações por pontes de hidrogênio formando cavidades onde moléculas de gás são ocluídas e estabilizando a estrutura. Os hidratos podem formar a temperaturas acima da formação de gelo e altas pressões, condições usualmente encontradas nas linhas de produção de óleo e gás em poços submarinos. Estratégias para inibir a formação de plugues de hidratos são adotadas na indústria petrolífera, no entanto o custo é elevado e muitas vezes demandam tempo o que ocasiona perda de produção, além de apresentar risco operacional. Operações transientes, como ocorrem no caso de uma parada programada ou emergencial, são situações de maior potencial de formação de plugues de hidratos. O resfriamento do fluido estagnado na linha devido a troca térmica com o fundo do mar pode fazer com que o fluido transite pela zona de formação de hidratos. Com a repartida da linha, o cisalhamento provocado devido ao escoamento e a elevação da pressão podem contribuir para a rápida formação de plugues de hidrato. Conhecer os parâmetros que influenciam na formação de hidratos e os fenômenos envolvidos são importantes para desenvolver ou aprimorar técnicas de inibição de formação de hidratos em sistemas transientes. O presente trabalho visa estudar a formação de plugues de hidratos em operações transientes, realizando experimentos em duas bancadas distintas (célula de pressão e célula de balanço), em sistemas bifásicos: água e gás e trifásicos: fase água, fase óleo e fase gás. Foram avaliadas variáveis como temperatura, pressão, teor de água, cisalhamento e a influência e eficácia de aditivos antiaglomerantes. Com base nos resultados obtidos, foi avaliado a influência das variáveis analisadas e identificadas os padrões morfológicos dos cristais de hidratos formados além da proposta do modelo teórico do desenvolvimento da formação de plugues de hidrato em operações transientes em função dos parâmetros analisados.

Palavras-chave: Hidratos de gás, transiente, célula de pressão, célula de balanço

 

Experimental study of the gas hydrate formation upon shut-in and restart simulation of gas and oil pipelines

Abstract: Gas hydrates are crystalline structures of water molecules interconnected by hydrogen bonds, forming cavities where gas molecules are occluded, stabilizing the structure. Hydrates can form at high pressure and low temperatures above ice-forming temperature, conditions frequently encountered in oil and gas production lines in subsea wells. Strategies to inhibit the formation of hydrate plugs are implemented in the petroleum industry, however the cost is high and inhibiting procedures are time-consuming resulting in loss of production, in addition to presenting operational risk. Transient operations, such as in the case of a scheduled or emergency shutdowns, can result in conditions with a higher potential for hydrate plugs to form. Cooling of the stagnant fluid in the line due to thermal exchange with the seabed may cause the pressure and temperature conditions to enter the hydrate forming zone. During start-up of the line, the shearing caused due to the flow and the increased pressure can contribute to the rapid formation of hydrate plugs. Knowing the parameters that influence the formation of hydrates and the involved phenomena are important to develop and improve techniques of inhibition of hydrate plug formation in transient regime. The present work aims to study the formation of hydrate plugs in transient operations by performing experiments in two different experimental setups (pressure cell and rocking cell), in a two-phase system: water and gas and three-phase system of water, oil and gas. Variables such as temperature, pressure, water cut, shear and influence and efficacy of anti-agglomerants were evaluated. Based on the experimental results, the influence of variables tested were evaluated and the trends of the morphology of the hydrate crystals formed were identified. Besides a theoretical model of how the formation of hydrate plugs occurs in transient operations was proposed.

Keywords: Gas hydrates, transient operation, pressure cell, rocking cell.

 

Lista de Publicações

Kakitani, C.; Marques, D. C.; Marcelino Neto, M. A.; Teixeira, A.; Valim, L. S.; Morales, R. E. M. and Sum A. K. MEASUREMENTS OF HYDRATE FORMATION BEHAVIOR IN SHUT-IN AND RESTART CONDITIONS. Energy Fuels, v. 33, p. 9457-9465, 2019.

Straume, E. O.; Kakitani, C.; Salomão, L. A. S.; Morales, R. E. M.; Sum, A; K. GAS HYDRATE SLOUGHING AS OBSERVED AND QUANTIFIED FROM MULTIPHASE FLOW CONDITIONS. Energy Fuels, v. 32, p. 3399-3405, 2018.

Straume, E. O.; Kakitani, C.; Merino-Garcia, D.; Morales, R. E. M.; Sum, a. K. EXPERIMENTAL STUDY OF THE FORMATION AND DEPOSITION OF GAS HYDRATES IN NON-EMULSIFYING OIL AND CONDENSATE SYSTEMS. Chemical Engineering Science, v. 155, p. 111-126, 2016.