DROPLET BREAK-UP IN A FLOW THROUGH AN ORIFICE

• Main Author: SERGIO PAULO GOMES PINHO
• Other Authors: MARCIO DA SILVEIRA CARVALHO
• Language: Portuguese
• Published: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO 2014
• Online Access: http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=24278@1; http://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=24278@2

Na indústria do petróleo, durante a produção de um campo, é muito utilizada a injeção da água do mar para manutenção da pressão do reservatório. Com a injeção, há o aumento da fração de água no fluido produzido formando assim uma emulsão com uma determinada distribuição do tamanho de gotas. No sistema de produção, esta mistura sofre variações de pressão e temperatura que impactam na distribuição do tamanho de gotas da emulsão. As mudanças mais significativas nestes parâmetros ocorrem nos chokes instalados na chegada à planta de processo. O conhecimento desta distribuição é importante, pois influencia diretamente no dimensionamento dos separadores que serão instalados na plataforma, no caso offshore. O parâmetro considerado como o que melhor descrevia o processo de quebra de gotas era a potência dissipada no orifício. Nos experimentos desenvolvidos para avaliar a quebra de gotas nos chokes, foi observado que este termo possuía algumas limitações e um novo ajuste foi proposto para atender aos valores medidos. Nos testes foram utilizados dois tipos de óleos e diferentes orifícios que geraram os dados necessários para elaborar uma nova abordagem, onde a queda de pressão medida apresentou a melhor relação com os diâmetros das gotas após o orifício. Posteriormente, o efeito da viscosidade foi adicionado para que houvesse uma relação válida para ambos os óleos utilizados, tornando assim o modelo de quebra mais abrangente. === In the oil industry, during an oilfield development, the sea water injection is largely used to maintain the reservoir pressure. As a result of this injection, there is the increase of the water fraction in the produced fluid, forming an emulsion with a determined droplet size distribution. In the production system, this mixture flows under different conditions of pressure and temperature that impact the emulsion droplet size distribution. The most meaningful changes of these conditions occur in the chokes that are installed at the process plant arrival. The knowledge of the droplet size distribution is important, because it impacts the sizing of the separators that will be installed at the platform, in an offshore scenario. The parameter that was considered as the most appropriate to describe the droplet break-up process was the energy dissipation rate. During the experiments performed to evaluate the droplet break-up in the chokes, it was observed that this parameter had some limitations and a new adjustment was proposed to fit with the measured values. In the tests, two oils with different viscosities were used while varying orifices characteristics to obtain the needed data to elaborate a new approach. Thus, it was found that the measured pressure drop through the restriction presented the best relation with the droplets diameters measured downstream the orifice. After this, the effect of the oil viscosity was also added to the model so to create a correlation valid for both tested oils. In this way, the break-up model proposed would be more complete and useful for different conditions.