Avaliação experimental do reinício de escoamento de solução aquosa de Laponita® RD

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MetadadosDescriçãoIdioma
Autor(es): dc.contributorNegrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4344790398205987-
Autor(es): dc.contributorGermer, Eduardo Matos-
Autor(es): dc.contributorSantos, Tainan Gabardo Miranda dos-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2932295996006714-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3597283088741245-
Autor(es): dc.contributorFranco, Admilson Teixeira-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/3561428456009236-
Autor(es): dc.contributorNegrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4344790398205987-
Autor(es): dc.contributorAndrade, Diogo Elias da Vinha-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/5726562903368886-
Autor(es): dc.contributorNaccache, Monica Feijo-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/0010848295031388-
Autor(es): dc.creatorDuarte Junior, Roque Martins-
Data de aceite: dc.date.accessioned2022-02-21T21:27:21Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2022-02-21T21:27:21Z-
Data de envio: dc.date.issued2020-06-19-
Data de envio: dc.date.issued2020-06-19-
Data de envio: dc.date.issued2020-03-31-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5025-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/652993-
Descrição: dc.descriptionDuring crude oil production, oil reservoirs can reach up to 7,000 meters of depth. The oil pressure and temperature in these conditions can reach up values of 100 MPa and 150 °C, respectively, while the seabed is approximately at 4 °C. Thus, during the production and transportation of crude oil from these reservoirs to the shore, which occurs through pipelines, the oil is subject to high temperature gradients. This temperature difference causes the oil to cool down, causing the crystallization of the paraffin crystals and, consequently, the oil gels in the pipeline. Under these conditions, the oil has a non-Newtonian behavior such as viscoplasticity, elasticity, temporal and shear history dependence. In order to restart the flow of the gelled material, it is necessary to impose higher pressures than the ones used during production. If the pressures are too high, the pipelines may be damaged causing economic and environmental problems. Understanding the influence of each rheological parameter during the startup is a difficult task due to the complexity of the oil. Therefore, in order to experimentally investigate the influence of the time dependence (thixotropy) on the flow startup phenomenon, it was used a model thixotropic material, which consists in an aqueous solution of Laponite® RD with a concentration of 2 wt%. To evaluate the material behavior the following tests were performed: flow curve, flow rate and pressure steps, flow startup with different resting times and visualization by flow rate imposition. The tests were carried out in a laboratory-scale flow loop with a long helical pipeline placed in a thermally insulated chamber. Through the flow curve it was possible to characterize the rheological behavior of a shear thinning yield-stress fluid in the steady-state regime. The flow rate steps test confirmed the dependence on the shear history of the material. Besides that, the flow startup demonstrated that the increase in the resting time delays the restart and increases the overshoot pressure reached. In the flow startup test with visualization and in the pressure steps, it was verified that the minimum stress that the material flows is similar to the yield-stress obtained through the flow curve. Finally, it was observed that an increase in the resting time and aging of Laponite® induced the appearance of partial breaking in the gelled structure during the flow startup tests.-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-
Descrição: dc.descriptionFundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR)-
Descrição: dc.descriptionPetróleo Brasileiro (Petrobrás)-
Descrição: dc.descriptionDurante a produção offshore, os reservatórios de petróleo podem alcançar até 7.000 metros de profundidade em relação à superfície do mar. A pressão e a temperatura do petróleo nessas condições podem atingir valores de 100 MPa e 150 °C, respectivamente, enquanto o leito marinho encontra-se a aproximadamente a 4 °C. Durante a produção e o transporte de petróleo até a costa, que ocorre através de oleodutos, o petróleo fica sujeito a altos gradientes de temperatura. A diferença de temperatura causa o resfriamento do óleo, provocando a cristalização dos cristais de parafina, o que pode acarretar na gelificação do óleo na tubulação. O óleo gelificado apresenta comportamento não newtoniano como viscoplasticidade, elasticidade, dependência temporal e do histórico de cisalhamento. Para reiniciar o escoamento do material gelificado é necessário impor pressões superiores às presões utilizadas na produção, e se forem muito elevadas podem danificar as tubulações e causar problemas econômicos e ambientais. Compreender a influência das variáveis reológicas durante o reinício é tarefa difícil devido a complexidade do petróleo. Portanto com o objetivo de investigar experimentalmente a influência da dependência temporal (tixotropia) sobre o fenômeno de reinício de escoamento foi utilizado um material tixotrópico, que consiste numa solução aquosa de Laponita® RD com concentração de 2% em massa. Para avaliar o comportamento do material foram realizados os ensaios de curva de escoamento, patamares com imposição de vazão e pressão, reinício de escoamento com imposição de vazão, com aplicação de diferentes tempos de repouso e de visualização. Os ensaios foram realizados na unidade experimental composta por uma longa tubulação helicoidal (serpentina), inserida numa câmara térmica isolada. Por meio da curva de escoamento foi possível caracterizar o comportamento reológico de fluido viscoplástico no regime permanente. No teste de patamares de vazão foi confirmado a dependência no histórico de cisalhamento do material. Posteriormente, no reinício com imposição de vazão com diferentes tempos de repouso foi demonstrado que o aumento do tempo de repouso atrasa o reinício e aumenta os picos de pressões atingidos. Nos ensaios de reinício com imposição de vazão com visualização e patamares com imposiçao de pressão foi verificado que a mínima tensão que o material escoa é próxima à tensão limite de escoamento (TLE) obtida através da curva de escoamento. Por fim, foi constatado que o aumento do tempo de repouso e do envelhecimento da Laponita® induziu o surgimento de quebras parciais da estrutura gelificada durante o teste de reinício de escoamento.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paraná-
Publicador: dc.publisherCuritiba-
Publicador: dc.publisherBrasil-
Publicador: dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais-
Publicador: dc.publisherUTFPR-
Direitos: dc.rightsopenAccess-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia do petróleo-
Palavras-chave: dc.subjectIndústria petrolífera-
Palavras-chave: dc.subjectPetróleo - Transporte-
Palavras-chave: dc.subjectNanocompósitos (Materiais)-
Palavras-chave: dc.subjectMateriais compostos-
Palavras-chave: dc.subjectFluidos não-newtonianos-
Palavras-chave: dc.subjectViscosidade-
Palavras-chave: dc.subjectPetroleum engineering-
Palavras-chave: dc.subjectPetroleum, Industry and trade-
Palavras-chave: dc.subjectPetroleum - Transportation-
Palavras-chave: dc.subjectNanocomposites (Materials)-
Palavras-chave: dc.subjectComposite materials-
Palavras-chave: dc.subjectNon-Newtonian fluids-
Palavras-chave: dc.subjectViscosity-
Palavras-chave: dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Mecânica-
Título: dc.titleAvaliação experimental do reinício de escoamento de solução aquosa de Laponita® RD-
Título: dc.titleExperimental evaluation of the flow start-up of aqueous Laponite RD solution-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositorio Institucional da UTFPR - RIUT

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