Modelamento da cinética de formação de hidratos em dutos de petróleo pelo método de campo de fase

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDentre os muitos problemas existentes na extração do petróleo, destaca-se a formação de hidratos no interior das tubulações de óleo, causando além da sua obstrução, transtornos operacionais e prejuízos, já que os custos envolvidos na recuperação destas são bastante elevados. Metodologias capazes de prever a taxa de formação e a morfologia dos hidratos de gás formados são de especial interesse, pois possibilitam a busca de soluções técnicas adequadas e econômicas. A simulação computacional apresenta-se como uma ferramenta bastante eficaz para a previsão da cinética de formação de fases envolvendo mecanismos de nucleação e crescimento. O modelo fundamenta-se na solução simultânea das equações de transporte de energia e do parâmetro de fase. O método numérico escolhido foi o de volumes finitos. Baseando-se em resultados experimentais, alguns parâmetros do modelo foram ajustados para representar a formação de hidratos de gás. Assim, foi possível validar o modelo numérico desenvolvido para o estudo do problema em questão. A validação consistiu na comparação entre os resultados experimentais, disponíveis na literatura, de cinética de formação dos hidratos e aqueles obtidos por meio da simulação computacional em idênticas condições. Objetivando verificar a sensibilidade do modelo foram realizadas simulações variando-se a tensão superficial, super-resfriamento e nucleação. Observou-se que para tensões superficiais maiores, houve a diminuição da rugosidade da interface e um aumento na espessura do hidrato formado. Em seguida analisou-se o superresfriamento, que se comportou como a força motriz do processo de formação dos hidratos, ou seja, com o seu aumento a formação do hidrato se deu de forma mais rápida. Para completar o conjunto de resultados, foram também analisadas três situações do processo de formação de hidratos: nucleação aleatória, ordenada e nucleação a partir de uma superfície (parede). Nas duas primeiras situações observou-se um comportamento semelhante, ou seja, com o crescimento das regiões nucleadas ocorreu o processo de coalescência das mesmas, já na nucleação na parede, observou-se o avanço da interface para dentro da região liquida com maior velocidade