UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE

CENTRO DE TECNOLOGIA

CURSO DE ENGENHARIA DE PETRÓLEO

TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE EJETORES EM POÇOS DE PETRÓLEO EM

CAMPOS MADUROS

MARCELA FERRAZ GUIMARÃES

NATAL/RN

NOV/2016

2

MARCELA FERRAZ GUIMARÃES

AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE EJETORES EM POÇOS DE PETRÓLEO EM

CAMPOS MADUROS

Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à

Universidade Federal do Rio Grande do Norte,

sob orientação do Professor Dr. Lindemberg de

Jesus Nogueira Duarte, como requisito parcial

para obtenção do Bacharelado em Engenharia

de Petróleo.

Natal/RN

NOV/2016

3

4

“ Se a educação sozinha não transforma a sociedade,

sem ela, tampouco, a sociedade muda. ”

Paulo Freire

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AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus, toda honra e glória a Ele que tem me abençoado e me

fortalecido em todos os momentos.

Aos meus pais, Francisco Guimarães e Dione Ferraz, por sempre acreditarem em mim e

apoiarem minhas decisões. Por suporte emocional, suporte financeiro, conselhos diários e

incentivos.

Ao meu irmão Francisco Ferraz, que apesar não entender da complexidade desse trabalho,

sempre respeitou meus horários de estudo e sempre agiu como amigo e irmão para todas as

horas.

Ao meu namorado Jonathan Avelar, por sempre me incentivar, aconselhar e me escutar nas

horas difíceis. Além de todo apoio com inúmeras instalações do CFX, garantindo a conclusão

das simulações.

Ao meu professor orientador Dr. Lindemberg de Jesus Nogueira Duarte por ter me aceitado

como orientanda e confiado no meu trabalho. Além disso, por todo apoio em conhecimento,

material e conselhos.

Ao meu co-orientador Leonardo Asfora, por todas as dúvidas sancionadas e todas as

orientações necessárias.

À Neyla Varela por todo o conhecimento prévio do CFX, pelas colaborações diárias, conselhos

e sempre disponível a ajudar.

Aos meus amigos da faculdade, a qual não seria justo citar nomes, por incentivos e por todas

as tardes e noites de estudos que colaboraram para concluir essa graduação.

Aos meus professores da graduação, por todo o conhecimento ministrado e todas as amizades

feitas.

Agradeço o apoio do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico

(CNPq) pelo suporte financeiro através do programa Ciência sem Fronteiras, que impulsionou

o meu desenvolvimento científico, profissional e pessoal.

E a todos que contribuíram direta ou indiretamente para que este trabalho fosse concluído com

sucesso, meus sinceros agradecimentos.

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RESUMO

GUIMARAES, M. F. Avaliação do Desempenho de Ejetores em Poços de Petróleo em

Campos Maduros. 2016. Trabalho de Conclusão de Curso- Curso de Engenharia de Petróleo,

Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2016.

Na indústria de Petróleo, métodos de elevação artificial se tornam indispensáveis para poços

com histórico de baixa produtividade. Com a implantação desses métodos, em especial os

bombeáveis, surgem novos desafios ligados a produção de gás em contato com a bomba do

método aplicado. Por conta disto, separadores de gás são instalados no fundo do poço a garantir

que o gás seja direcionado para o anular viabilizando a aplicação do método bombeável no

poço. Entretanto, é necessário a liberação do gás confinado no anular para o meio externo, pois

o gás confinado provoca um aumento de pressão do revestimento de modo a gerar uma

contrapressão à pressão da linha de produção, e desta maneira, o ejetor, que é um equipamento

a qual vem sendo estudado com a função de utilizar um fluido principal em alta velocidade

para aspirar um fluido secundário, é vinculado à cabeça do poço para promover a saída do gás

do anular. Portanto, a presente análise faz parte de um projeto mais amplo a qual tem se

direcionado ao estudo dos ejetores, e esta pesquisa está focada no dimensionamento de

parâmetros no ejetor (comprimento e raio da garganta) em busca de uma maior eficiência para

campos maduros. O estudo foi realizado em três etapas: A busca de literaturas a qual produzisse

um entendimento maior do instrumento estudado; A utilização de dados essenciais (geometria

da câmara de sucção, geometria do bocal e dimensionamento do difusor) vindos de estudos

anteriores deste projeto de modo a visualizar um ejetor de maior eficiência; E por último, o uso

de uma ferramenta computacional CFD, no simulador comercial ANSYS CFX, para o desenho

e simulações da fluidodinâmica do ejetor. Nesta etapa foram feitas diversas análises com base

em distintos valores de comprimento e diâmetro da garganta (parte de um ejetor) de modo a

gerar gráficos de pressão para uma análise posterior do tipo de ejetor que se enquadre como

mais eficiente. Portanto, entre análises realizadas, o dimensionamento do ejetor na área da

garganta em busca da melhor configuração a elevar a eficiência, viabilizou diferentes

combinações de diâmetro e comprimento a qual para o usuário garante um dimensionamento

sem a necessidade de um arranjo exclusivo.

Palavras-chave: Ejetor. CFD. Dimensionamento. Garganta.

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ABSTRACT

GUIMARAES, M. F. Evaluation of Ejectors’ Performance in Oil Wells at Mature Fields.

2016. Working course- Completion Course Petroleum Engineering, Federal University of Rio

Grande do Norte, Natal, 2016.

In the Oil industry, artificial elevation methods become indispensable for wells with low

productivity history. The implantation of these methods especially the pump ones arises new

challenges related to the production of gas in contact with the pump. Therefore, gas separators

are installed at the bottom of the well to ensure that the gas is directed to the annulus making

the pump method viable to the well. However, it is necessary to release the confined gas in the

annular, since it can cause an increase in the pressure of the coating so as to generate a back

pressure at the pressure of the production line, and thus, the ejector, which is an equipment

which has been studied with the function of using a high velocity main fluid to suck a secondary

fluid, is connected to the wellhead to promote the releasement of the gas from the annulus.

Therefore, the present analysis is part of a larger project which has been directed to the study

of ejectors, and this research is focused on the dimensioning of parameters in the ejector (length

and radius of the throat) seeking a greater efficiency for mature fields. The study was carried

out in three stages: The search for literatures which produced a greater understanding of the

studied instrument; The use of essential data (suction chamber geometry, nozzle geometry and

diffuser sizing) from earlier studies of this project in order to find a higher efficiency ejector;

Finally, the use of a CFD computational tool, in the commercial simulator ANSYS CFX, to

design and simulate the fluid dynamics of the ejector. At this step several analysis were made

based on different lengths and diameters of the throat in order to generate pressure graphs for

a posterior analysis of the ejector type that fits as the most efficient. Therefore, among all tests

performed, the dimensioning of the ejector in the throat area seeking the best configuration to

raise efficiency has enabled different combinations of diameter and length, guaranteeing for

the users a dimensioning without the need of an exclusive arrangement.

Keywords: Ejector. CFD. Dimensioning. Throat.

8

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Ejetores comerciais em diversos tamanhos.................................................16

Figura 2 – Partes do Ejetor.......................................................................................... 17

Figura 3 – Nível de ruído dos ejetores.........................................................................19

Figura 4 – Funcionamento do ejetor............................................................................20

Figura 5 - Comparação de um poço antes e depois da instalação de um ejetor...........22

Figura 6 – Tela inicial do software...............................................................................25

Figura 7 – Tela inicial do design modeler....................................................................26

Figura 8 – Desenho do ejetor em 2D............................................................................27

Figura 9 – Desenho do ejetor em 3D............................................................................27

Figura 10- Refinamento ativo......................................................................................30

Figura 11- Bocal Reto..................................................................................................34

Figura 12- Câmara de sucção cônica 70.......................................................................35

Figura 13- Raios e comprimentos utilizados para a garganta......................................36

Figura 14 – Zoom da seção referente a garganta..........................................................37

Figura 15- Gráfico da pressão de todas as simulações realizadas................................39

Figura 16- Gráfico da velocidade ao longo do ejetor...................................................41

Figura 17 - Fração do volume de gás...........................................................................42

Figura 18- Comportamento da FV do gás ao longo do ejetor......................................42

9

LISTA DE TABELAS

Tabela 1 – Dimensões constantes utilizadas no CFX...............................................................28

Tabela 2 – Dimensões da garganta utilizadas no CFX.............................................................29

Tabela 3 - Dimensões para estabilização do fluxo...................................................................29

Tabela 4 - Condições de contorno............................................................................................32

Tabela 5 - Modelo de fluxo utilizado no CFX.........................................................................33

Tabela 6 – Pressões ao longo da garganta por cada simulação realizada.................................38

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LISTA DE SÍMBOLOS

Pi Pressão na entrada do bocal

Vi Velocidade na entrada do bocal

Po Pressão na saída do bocal

Vo Velocidade na saída do bocal

Ps Pressão na câmara de sucção

Vs Velocidade na câmara de sucção

Pt Pressão na saída da garganta

Vt Velocidade na saída da garganta

Pd Pressão na saída do difusor

Vd Velocidade na saída do difusor

Prev Pressão de revestimento antes da instalação do ejetor

Pwh Pressão de cabeça do poço antes da instalação do ejetor

Pwf Pressão de fundo de poço antes da instalação do ejetor

L Submergência antes da instalação do ejetor

Prev’ Pressão de revestimento após a instalação do ejetor

L’ Submergência após a instalação do ejetor

Pwf’ Pressão de fundo de poço após a instalação do ejetor

Pe Pressão estática do reservatório

Pwh’ Pressão de cabeça do poço após a instalação do ejetor

n, k Indicativo de fase

αk Fração volumétrica da fase k

ρk Massa específica da fase k

vk Velocidade da fase k

ṁjk Transferência de massa entre as fases j e k

ρm Massa específica da mistura

vm Velocidade da mistura

Vk Volume da fase k

pk Pressão da fase k

τk Tensão viscosa

τTk Tensão turbulenta

g Aceleração da gravidade

Mk Momento interfacial médio da fase k

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τm Tensão média viscosa

τTm Tensão média turbulenta

τDm Tensão média por difusão

Mm Coeficiente de influência da tensão superficial na mistura

hk Entalpia específica da fase k

qk Fluxo de calor da fase k

hjk, hkj Entalpias de conversão entre as fases j e k

Qjk Intensidade de calor transferido da fase j para a fase k

SE Fonte de energia

keff Condutividade efetiva

T Temperatura

Ek Entalpia total da fase k.

ϕs Coeficiente de injeção volumétrica na câmara de sucção

Q2s Vazão volumétrica de gás na câmara de sucção

Q1 Vazão volumétrica de fluido motriz na entrada do bocal

ηip Eficiência do ejetor

ϕo Coeficiente de injeção volumétrica na saída do bocal

αo Fração volumétrica de gás na saída do bocal.

λo Fração mássica de óleo

ρo Massa específica do óleo

λw Fração mássica de água

ρw Massa específica de água

BSW Fração volumétrica de água (Basic Sedimentary Water)

ṁo Vazão mássica de óleo

ṁw Vazão mássica de água

ṁg Vazão mássica de gás

Qt Vazão volumétrica total

ρg Massa específica do gás

Xg Fração volumétrica de gás (FVG),

API Grau API do óleo

Knz Coeficiente de atrito do bocal

Ks Coeficiente de atrito da câmara de sucção

Kth Coeficiente de atrito da garganta

Kd Coeficiente de atrito do difusor

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................................................................................13

1.1 OBJETIVOS GERAIS.................................................................................................15

2 ASPECTOS TEÓRICOS.................................................................................................16

2.1 DEFINIÇÃO DE EJETORES......................................................................................16

2.2 PARTES DE UM EJETOR..........................................................................................17

2.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DO EJETOR...................................................18

2.4 MECANISMO DO FUNCIONAMENTO DO EJETOR.............................................19

2.5 INSTALAÇÃO DO EJETOR NA CABEÇA DO POÇO............................................22

3 METODOLOGIA............................................................................................................24

3.1 CFX..............................................................................................................................24

3.1.1 GEOMETRIA.....................................................................................................25

3.1.2 REFINAMENTO DO EJETOR….………………………………………….....30

3.1.3 INSERÇÃO DE FLUIDO NÃO PADRÃO....................................................................31

3.1.4 CONDIÇÕES DE CONTORNO........................................................................31

3.1.5 ANÁLISE DO FLUXO......................................................................................32

3.2 ANÁLISE DE DIMENSÕES.......................................................................................34

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES...................................................................................37

4.1 COMPORTAMENTO DA PRESSÃO........................................................................37

4.1.1 COMPORTAMENTO DA PRESSÃO NO INTERIOR DA GARGANTA......37

4.1.2 COMPORTAMENTO DA PRESSÃO AO LONGO DO EJETOR...................40

4.2 COMPORTAMENTO DA VELOCIDADE................................................................40

4.3 ANÁLISE DA FRAÇÃO DE VAZIOS.......................................................................41

5 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES FUTURAS....................................................44

5.1 CONCLUSÃO.............................................................................................................44

5.2 RECOMENDAÇÕES FUTURAS...............................................................................44

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS…………………………………………………….46

13

1 INTRODUÇÃO

Na indústria de petróleo, várias áreas estão relacionadas com a vida produtiva de um

poço. Desde a análise de dados do reservatório até a inserção de métodos que farão o poço se

manter produzindo de forma economicamente viável. Em campos maduros, (poços com um

histórico de declínio de produção, porém ainda economicamente viáveis) o uso de um método

artificial se torna indispensável para minimizar a queda de produtividade. De acordo com Oil

and Gas Glossary (2009), o método artificial é usado para elevar o óleo para a superfície do

poço depois de ocorrer um declínio na energia natural, por consequência da queda de pressão

do reservatório. E dentre os métodos mais utilizados, estão os métodos bombeados conhecidos

por: Bombeio Mecânico com Hastes (BM), Bombeio Centrífugo Submerso (BCS), Bombeio

por Cavidades Progressivas (BCP) e os métodos pneumáticos, conhecidos por Gás Lift

Contínuo (GLC), Gás Lift Intermitente (GLI) e o Plunger Lift.

Apesar de ser extremamente necessário o uso de métodos artificiais de elevação em

campos maduros, há desafios na implantação dos métodos bombeáveis, nos quais precisam ser

superados. Entre eles, está a alta produção de gás ligada ao óleo. Isso se deve a poços com alta

Razão Gás- Líquido (RGL), que é o quociente da divisão da vazão instantânea de gás pela

vazão instantânea de óleo, ambas medidas em condições-padrão (Rosa; et all. 2006). E para

caracterizar um poço com alta RGL, Craft & Hawkins (1959) afirmam que a razão é acima de

3 m³std/m³std. A influência negativa da alta RGL no método artificial bombeado se dá pelo

contato do gás com a bomba, no qual pode provocar um bloqueio de gás e reduzir a eficiência

volumétrica da bomba (Thomas, 2001). Para conter os efeitos negativos do contato gás-bomba,

uma completação sem packer é desejável para manter o anular livre e receber o gás, pois um

separador de gás na admissão da bomba pode impulsionar a saída do gás da coluna de produção

em direção ao anular, que será usado como canal de produção posteriormente (Inflatable Packer

Fundamentals, 1992).

Com o acúmulo de gás no anular, surge novos desafios para a indústria de petróleo. Por

questões ambientais regulamentadas pela Agência Nacional de Petróleo (ANP), o descarte do

gás na atmosfera não pode ser realizado, causando o impasse sobre o destino desse gás. Como

o gás confinado no anular acaba acumulando pressão, uma contrapressão no fundo do poço é

produzida, reduzindo a produtividade do reservatório. O ideal seria produzir esse gás com o

óleo, porém para ocorrer essa ligação do anular com a linha de produção, o anular precisaria

ter pressão maior que a pressão da linha de produção. É o que ocorre na prática, através da

14

válvula de retenção que abre quando Prev (pressão de revestumento) > Plinha (pressão de

linha) , porém, há casos em que a válvula não abre por ter uma pressão de linha muito maior

que a pressão de revestimento ou em casos que a pressão de revestimento é infinitamente maior

que a pressão de linha, nestes casos, o acúmulo do gás no anular provoca uma contrapressão

de modo a reduzir a vazão de produção, ocasionando perdas na produção. Desta forma, o

presente trabalho utiliza-se da instalação de um ejetor vinculado à cabeça do poço, cuja função

é promover a saída do gás do anular para a redução dessa contrapressão. Ejetores são

equipamentos relativamente simples na sua concepção e oferecem uma operação confiável e

de baixo custo de capital. Estas vantagens têm tornado-os cada vez mais em uso em processos

que requeiram a extração de gases (McGovern, et all. 2012).

O estudo utiliza-se de uma ferramenta CFD, conhecido comercialmente pelo grupo da

ANSYS, o CFX. É um simulador de fluidodinâmica. O CFX foi escolhido para auxiliar na

modelagem e optimização do design do ejetor, além de analisar o comportamento do fluxo e o

desenvolvimento de variáveis na estrutura interna do equipamento.

Este trabalho irá se dividir em 5 etapas: primeiro, a introdução dos aspectos que

influenciam a vida produtiva do poço e a utilização de ejetores; segundo, a definição de ejetores

para uma visão ampla do instrumento analisado; terceiro, os aspectos teóricos que regem o

funcionamento do ejetor; quarto, a modelagem específica deste trabalho que será o

dimensionamento do comprimento (L) e diâmetro (d) na garganta em busca de uma maior

eficiência para o ejetor, e por último, os resultados, implicações e recomendações futuras para

um desenvolvimento posterior.

15

1.1 Objetivos Gerais

Este trabalho tem por objetivo estudar a configuração do design da garganta (seção do

ejetor) que promova uma maior eficiência para o funcionamento em campos maduros. A partir

de uma geometria previamente definida por um protótipo utilizado, limitações foram

encontradas no funcionamento e eficiência do ejetor. Portanto, uma análise computacional foi

feita numa parte específica do ejetor, a garganta, para elevar a eficiência. Essa análise na

garganta foi estudada com alterações no diâmetro de entrada e saída (d) e comprimento (L). A

análise computacional foi feita pelo CFX para definir as condições de contorno e parâmetros

de entrada e saída que melhor se adequasse ao modelo estudado para campos maduros. Com

isto, investigou-se a influência dos diâmetros e comprimentos alterados na eficiência do ejetor,

detectando a melhor configuração para ser implantada.

16

2 ASPECTOS TEÓRICOS

Neste tópico, será abordado todas os aspectos necessários para o entendimento do ejetor.

Inicialmente, será abordado a definição dos ejetores, como também as partes básicas que o

compõe. Além disto, suas vantagens e desvantagens.

2.1 Definição de Ejetores

Ejetores são equipamentos simples, sem partes móveis e altamente confiáveis (figura

1). Eles são usados para comprimir ou transportar gases, vapores ou líquidos usando a energia

cinética do fluido sob pressão. No caso estudado, o ejetor usa a energia cinética de um fluido

primário (o óleo, por exemplo) para succionar outro fluido conhecido por secundário (o gás,

por exemplo).

Em termos de nomenclatura, é informado a natureza dos fluidos primário e secundário

utilizados. Nesse sentido, ejetor (líquido)-(gás) indica que o fluido primário é um líquido e que

o fluido secundário é um gás. Da mesma forma, ejetor (líquido-gás)-gás informa que o fluido

primário é uma mistura bifásica líquido-gás e que o fluido secundário é um gás.

Figura 1 - Ejetores comerciais em diversos tamanhos

Fonte: http://www.crystaltcs.com/vacuum-systems.php, 2016.

17

2.2 Partes de um Ejetor

As seções básicas de um ejetor são conhecidas por: bocal, câmara de sucção, garganta

(ou câmara de mistura) e difusor.

O bocal convergente (figura 2) é a seção do ejetor por onde há a entrada do fluido

primário. É uma região onde o fluido entra com alta pressão. Possui uma seção transversal

decrescente na direção do fluxo. Por conta disto, há uma aceleração do fluido até a saída do

bocal.

A câmera de sucção (figura 2) é a seção do ejetor por onde há a entrada do fluido

secundário. É uma região onde o fluido entra com baixa pressão.

A garganta ou câmara de mistura (figura 2) é a região de área constante, ou seja,

possui o mesmo diâmetro de entrada (de) e saída (ds). É a região onde acontece a mistura dos

fluidos primário e secundário.

O difusor (figura 2) é a última parte do ejetor. Com área crescente, tem como função

principal desacelerar a mistura dos fluidos, recuperando parte da pressão originada na entrada

do dispositivo (CHAGAS; 2016).

O modelo apresentado na figura 2, trata-se de um ejetor gás-líquido, no formato em que se fará

as simulações.

Figura 2 – Partes do Ejetor

Fonte: CHAGAS, 2016.

18

2.3 Vantagens e desvantagens do ejetor

O ejetor por ser um equipamento simples e de fácil utilização, possui diversas

vantagens. Uma de suas vantagens é a flexibilidade de utilizar diversos fluidos de natureza

diferente. De acordo com Li & LiWang (2012), ejetores podem operar com fluidos

compressíveis ou incompressíveis, tornando-o um equipamento de vastas possibilidades. Essa

flexibilidade no uso do fluido, institui uma modelagem matemática própria. Desta forma, para

cada modelagem feita utilizando um fluido específico, há uma variação na performance do

ejetor. Entretanto, o princípio de funcionamento não se altera, mesmo com a alteração do

fluido. Uma outra vantagem dos ejetores, é o tipo de design que possibilita uma maior

confiabilidade e adaptabilidade ao uso no campo. CUNNINGHAM (1974) afirma que o ejetor

não necessita de encaixes mecânicos e nem uso de eletricidade para o funcionamento. Portanto,

sua aplicabilidade em campos de petróleo pode se tornar popular, pois o equipamento é de fácil

construção. Além disto, como não há encaixes, a manutenção exigida é mínima e não há o risco

do fluido escapar para o meio ambiente; por não usar eletricidade, uma energia para promover

o funcionamento não será necessário, reduzindo custos.

Ejetores também podem apresentar desvantagens, por limitações que ainda estão em

análise. Como desvantagens, os ejetores emitem ruídos acima do permitido. Levy, (2001)

afirma que os ruídos emitidos por ejetores estão na margem de 100 decibéis e são originados

em duas partes do ejetor, a primeira fonte de ruído vem da alta velocidade de vapor no interior

do ejetor, emanando através da sua parede. A segunda fonte mais comum de ruído está

relacionada com a descarga do vapor do ejetor, através da conexão de descarga. Para isto, como

forma de solução, um isolamento nas paredes do ejetor pode ser a maneira de minimizar este

problema.

19

Figura 3 – Nível de ruído dos ejetores

Fonte: http://www.torr-engenharia.com.br/?tag=ejetores, 2016.

Uma outra desvantagem pode ser evidenciada nos ejetores, acerca de eficiência. De

acordo com DROZDOV et al., (2011) e ANDREUSSI et al., (2004), quando condições de

contorno mudam no ejetor, seu funcionamento torna-se limitado, reduzindo a eficiência

energética. E além disto, esta eficiência tem chegando na ordem máxima de 30 a 40%. Portanto,

estudos têm sido realizados para aumentar essa ordem de eficiência.

2.4 Mecanismo do funcionamento do ejetor

O mecanismo do funcionamento do ejetor pode ser descrito através da análise da figura 4.

20

Figura 4 – Funcionamento do ejetor

Fonte: CHAGAS,2016.

O ejetor funciona basicamente sobre o princípio de Bernoulli, o qual pode ser enunciado

da seguinte forma: “Se a velocidade de uma partícula de um fluido aumenta enquanto ela se

escoa ao longo de uma linha de corrente, a pressão do fluido deve diminuir e vice-versa”

(CHAGAS; 2016).

Na figura 4, o fluido primário é transportado por uma bomba centrífuga, passando

através do bocal, com uma pressão inicial Pi e velocidade inicial Vi. Por conta da geometria do

21

bocal, o fluido que já possuía uma velocidade inicial, é acelerado. De forma que há uma

conversão da energia de pressão em energia cinética. Portanto, o fluido passa a ter uma Vi2>

Vi e uma pressão Pi2<Pi que seria uma pressão na saída do bocal e uma velocidade na saída

do bocal, respectivamente.

No segundo estágio, na câmara de sucção, o fluido primário é descarregado sob a forma

de um jato. E nesta região, que também está em comunicação com o ambiente do fluido

secundário, há o contato dos fluidos. A saída de fluido em alta velocidade do bocal gera uma

zona de baixa pressão na câmara de sucção, entre a saída do bocal e a garganta. Esse diferencial

acaba por fornecer força motriz para que o fluido secundário, inicialmente a uma pressão Ps e

velocidade Vs, seja aspirado para a câmara de sucção.

Em seguida, o fluido secundário entrará em contato com o fluido motriz em alta velocidade,

sendo assim arrastado para o interior da garganta (CHAGAS; 2016).

No terceiro estágio, os dois fluidos entram na garganta, onde ocorre uma íntima mistura

entre as duas fases, envolvendo grande dissipação de energia e a consequente mistura bifásica

com bolhas de gás finamente dispersas no líquido. Este fenômeno ocorre após o choque de jato

de líquido nas paredes da garganta, conhecido por mixing-shoke. É importante observar que

parte da energia do fluido que foi utilizada para provocar a mistura, será perdida por fricção.

Portanto, apesar de haver neste estágio um crescimento gradual da pressão estática, haverá

também a perda da energia cinética por conta da mistura. A pressão e velocidade será na saída,

Pt e Vt, respectivamente. Uma outra análise da garganta pode ser feita quando questiona-se

sobre a eficiência, é nesse estágio em que o dimensionamento do comprimento deve ser bem

estudado para garantir que a mistura tornou-se homogênea. Isto, irá influenciar na eficiência

final do ejetor.

Por último, a mistura entra no difusor. Por haver um novo formato na geometria, a

mistura que saiu da garganta com uma velocidade Vt, perde velocidade no difusor. Isto se dá

ao fato que o aumento gradativo da área de seção transversal do difusor ocasiona redução na

velocidade, convertendo energia cinética em energia de pressão. Portanto, a pressão que saiu

da garganta, Pg, cresce dentro do difusor, tornando-se a pressão de descarga Pd.

22

2.5 Instalação do ejetor na cabeça do poço

O ejetor tem como função principal, a retirada do gás aprisionado no anular. Este

acúmulo de gás, se deve à instalação de um separador de gás na admissão da bomba na coluna

de produção que tem a função de promover a elevação deste fluido. Por conta disto, o separador

de gás, transporta o gás da coluna de produção para o anular. O ejetor, instrumento principal

de remoção do gás no anular, também assume o papel não menos importante de diminuir ao

máximo a contrapressão no fundo do poço gerado pelo gás confinado.

A instalação do ejetor é realizada na superfície após a árvore de natal, pois é o local

mais adequado já que é necessária a saída do gás do anular.

Figura 5 - Comparação de um poço antes e depois da instalação de um ejetor

Fonte: CHAGAS; 2016.

Na figura 5, pode-se interpretar o parâmetro da pressão em ambos os casos, sem ejetor

e com ejetor. No lado esquerdo da figura, poço sem ejetor, Prev é a pressão oriunda do anular e

Pwh é a pressão de cabeça ou de linha. A válvula instalada tem o objetivo de impedir o fluxo

do óleo para o anular, quando Pwh > Prev. Portanto, é notável que a Prev se tende a tornar próxima

em valores da pressão na cabeça do poço. Além disto, a contrapressão gerada pelo gás

23

acumulado afetará diretamente a pressão de fundo do poço, Pwf, e delimitará a submergência

da bomba, L. A submergência representa a altura da coluna de liquido no anular a partir da

profundidade da bomba. De acordo com Lake e Clegg (2007), um método de elevação, em um

poço, é bem ajustado quando possui uma submergência baixa. Ou seja, um alto L demonstra

um poço onde o potencial de produção não está sendo bem aproveitado, de modo a mostrar um

método de elevação também não bem operado.

Com a instalação do ejetor, (lado direito da Figura 5), a entrada do gás se dá pela câmara

de sucção e a entrada da mistura (líquido e gás) pelo bocal do ejetor. Neste caso, para ocorrer

a sucção do gás, o ejetor utilizará a pressão do óleo Pwh’ e que será o limitante na entrada do

bocal, por conta disto uma pressão baixa de cabeça de poço promoverá uma maior sucção do

gás. Como a liberação do gás promoverá uma atenuação na contrapressão, Prev’ < Prev, e

consequentemente, Pwf’ < Pwf. Desta forma, L’ > L pois o fluxo de líquido Pwh’ > Prev’. Sendo

importante, portanto, sempre observar a frequência de operação do método de elevação para

conter o aumento da submergência. Assim, é possível perceber que o poço com o ejetor

promoverá um aumento da vazão de petróleo, pois, (Pe – Pwf’ > Pe – Pwf). Tornando-se viável

sua aplicação em termos de análise do comportamento de pressão no poço.

24

3 METODOLOGIA

A metodologia tem como objetivo expor quais parâmetros foram utilizados para pôr em

prática a teoria relacionada ao ejetor. Portanto, nesta seção mostrará um breve desenvolvimento

do software utilizado, explicando cada andamento pertinente à análise da performance do

ejetor.

3.1 CFX

O CFX é um software de alto desempenho de Dinâmica de Fluidos Computacional

(CFD) do grupo Ansys, especializado em fluidos. Reconhecido mundialmente por sua sua

excelente precisão, robustez e velocidade com máquinas rotativas, como bombas, ventiladores,

compressores e gás e turbinas hidráulicas. Acessado através da plataforma Workbench, onde

todos os simuladores podem ser encontrados, o CFX é adequado para a modelagem do ejetor,

de forma a ser dimensionado na geometria, modelo e em situações que exigem um

aprofundamento de outros parâmetros para o desenho final do ejetor.

25

Figura 6 – Tela inicial do software

Fonte: Autor, 2016.

A figura 6, mostra os programas disponíveis para a simulação. Para o caso do ejetor,

clicando na parte à esquerda da tela em “Fluid Flow (CFX) “, abrirá a tela ao lado direito,

mostrando as competências do CFX. É na parte à direita do programa, onde ocorrerá todo o

dimensionamento do ejetor, implicando nos resultados. O ícone está dividido em 5 partes:

Geometry, Mesh, Setup, Solution, Results. A seguir, uma breve exposição será feita para servir

de base ao entendimento do que foi realizado no estudo.

3.1.1 Geometria

O ícone geometry tem a função de iniciar o desenho do caso estudado.

O DesignModeler (Modelador de Design) fornece ferramentas para realização do

desenho, que pode ser realizado através de desenhos já disponibilizados pelo software ou

através das ferramentas de desenho para a construção do protótipo. Com a seleção de linhas,

pode-se desenhar o ejetor, como é visto na figura 7. É importante lembrar que as dimensões

ficam a critério do usuário, após um dimensionamento através de outros softwares que indicam

26

as melhores proporções do ejetor. No caso deste estudo, as dimensões de algumas partes do

ejetor para iniciar o desenho e posteriormente, o diagnóstico através dos resultados, foram

mantidas de um estudo anterior que identificou as melhores dimensões relacionadas à

eficiência do ejetor. Portanto, foram mantidas constantes o tamanho do bocal, câmera de sucção

e difusor. E, neste estudo, o dimensionamento em busca de uma melhor eficiência para poços

maduros ocorrerá na garganta, alterando valores do diâmetro (d) e comprimento (L).

Figura 7 – Tela inicial do design modeler

Fonte: Autor, 2016.

Para a construção do ejetor, a área de escoamento do fluido deve ser verificada, ou seja,

a parte interna da tubulação do ejetor. Dessa forma, a análise é feita com a construção do projeto

em 2D (figura 8), garantindo um projeto no qual todas as dimensões são corrigidas para o

próximo estágio, o 3D (figura 9).

27

Figura 8 – Desenho do ejetor em 2D

Fonte: Autor, 2016.

Figura 9 – Desenho do ejetor em 3D

Fonte: Autor, 2016.

28

Abaixo, a tabela mostra os parâmetros a qual o ejetor terá os valores constantes para cada

tipo de análise, havendo alteração apenas no dimensionamento da garganta.

Tabela 1 – Dimensões constantes utilizadas no CFX

Dimensão Tamanho

Diâmetro da linha de surgência (pol) 3,07

Ângulo de convergência do bocal (graus) 11,21

Comprimento do bocal (cm) 18,37

Diâmetro da saída do bocal (pol) 0,20

Espessura da parede do bocal (cm) 0,70

Diâmetro da linha do anular (pol) 2,00

Distância entre o centro da linha do anular e a saída do bocal (cm) 8,54

Diâmetro da câmara de sucção (pol) 3,94

Comprimento da câmara de sucção (cm) 20,00

Ângulo de convergência da câmara de sucção (graus) 35,00

Distância entre bocal e garganta (cm) 1,63

Diâmetro da garganta (pol) Tabela

abaixo

Comprimento da garganta (cm) Tabela

abaixo

Ângulo de divergência do difusor (graus) 5,00

Comprimento do difusor (cm) 40,00

29

Para a garganta, os valores de dimensionamento podem ser vistos na Tabela 2:

Tabela 2 – Dimensões da garganta utilizadas no CFX

Dimensão Tamanho 1 Tamanho 2 Tamanho 3

raio da garganta

(cm)

0.50 0.80 -

Comprimento da

garganta (cm)

12,00 15,00 18,00

Portanto, a partir desses valores, pode-se fazer 6 tipos de simulação em busca da

geometria que promova uma maior eficiência para o ejetor.

A partir do dimensionamento da geometria do ejetor, um novo parâmetro também é

presente para um bom funcionamento final, a geometria para a montagem do equipamento.

De acordo com ANSYS CFX-Solver Modeling Guide (2013b), recomenda-se uma distância

na entrada e saída do equipamento em um comprimento de no mínimo dez vezes a altura do

obstáculo mais próximo. Essa distância requerida está relacionada com o fluxo, para que este

fluxo se estabilize antes e após o equipamento, evitando fluxos reversos. Portanto, foram

estimados, com margem de segurança, os comprimentos mostrados na Tabela 3.

Tabela 3 - Dimensões para estabilização do fluxo

Dimensão Tamanho

Entrada anterior ao bocal (cm) 120

Entrada da câmara de sucção (cm) 20

Saída posterior ao difusor (cm) 80

30

• 3.1.2 Refinamento do ejetor

O Meshing é conhecido por refinamento. Este processo tem o objetivo de dividir o objeto

em partes menores, com uma criação de malhas. Essa divisão ocorre através de figuras

geométricas interconectadas, que provocarão uma maior qualidade no resultado final. Quanto

mais refinado for a figura, mais informações precisas são capazes de serem obtidas.

É importante observar que quanto mais refinado, o erro gerado é menor. Porém, utiliza-

se de um maior tempo computacional para ser simulado. Assim, para processos que aceitem

um erro relativamente alto, o refinamento mais preciso não é necessário. Porém, para figuras

que requerem o máximo de análises precisas e altamente confiáveis, com estruturas minúsculas

interconectadas, o refinamento deve ser o máximo gerado pelo software.

Figura 10- Refinamento ativo

Fonte: Autor

Para o estudo do ejetor, utilizou-se uma malha média (10mm) e a opção inflation, pois foi

possível chegar aos resultados sem a necessidade de um tempo computacional alto, que traria

com uma malha mais refinada.

31

• 3.1.3 Inserção de fluido não padrão

A aba CFX-Pre (no ícone SETUP) dispõe de fluidos pré-determinados pelo software, entre

eles estão a água, ar, gás ideal, etc. Para casos que haja a necessidade de criar um novo tipo de

fluido ou criar uma mistura com fluidos já existentes, é possível serem criados pelo software.

O usuário deve entrar com a composição do fluido e/ou da mistura. Para a mistura, a fração

mássica dos componentes também é necessária.

O ejetor, no qual é o instrumento estudado, possui três tipos de fluidos, sendo, portanto,

a água, óleo e gás. Como o software possui fluidos padrões, a água (ícone como “Water”) se

enquadra nesse grupo. Portanto, já possui as características prontas a serem utilizadas.

Entretanto, como o gás e óleo são observados de dados de campo, foi necessária a inserção dos

parâmetros para a construção de cada fluido final. Analisando a água e o óleo, foi enquadrado

como mistura, enquanto o gás, enquadrado como fluido separado. Neste caso, é perceptível que

uma entrada do ejetor é do gás e a outra entrada é a da mistura (óleo + água).

• 3.1.4 Condições de contorno

Na aba CFX- Pre (ícone SETUP) encontra-se além de inserções de fluidos, as condições de

contorno a qual o instrumento precisa ser configurado. O ejetor que possui partes de entrada e

de saída, necessita ser configurado através das condições de contorno. O software pede que o

usuário entre com as condições de entrada e saída do instrumento (ejetor), que podem ser

velocidade, pressão ou vazão mássica.

De acordo com o ANSYS CFX-Solver Modeling Guide (2013b), recomenda-se não

utilizar-se da pressão como condição de contorno, por ser uma variável de difícil controle,

tornando os resultados não tão confiáveis. Assim, para uma simulação mais confiável,

recomenda-se utilizar a vazão mássica ou velocidade nas entradas e pressão estática na saída.

Como este estudo tem por meio de alterar apenas parâmetros da garganta, os dados de

contorno foram buscados de dados prévios de produção do poço. Assim, os parâmetros podem

ser observados através da Tabela 4:

32

Tabela 4 - Condições de contorno

Parâmetro Valor

Vazão Mássica Total na Entrada no Bocal (kg/s) 4,056.10^-1

Vazão Mássica Total na Entrada da Câmara de Sucção (kg/s) 5,556.10^-3

Pressão de Saída do Difusor (psi) 1,422.10^2

• 3.1.5 Análise do fluxo

A análise do fluxo também é realizada na aba CFX-Pre (ícone SETUP), que pode ser

definido em estado permanente ou transiente. O estado permanente considera um fluxo estável,

sem mudanças ao longo do tempo, enquanto o transiente considera fluxos variáveis ao longo

do tempo. Para o ejetor, não foi escolhido o caso transiente pois traria recursos além do

estudado e com a necessidade de processos mais longos, não se aplicando a este estudo aqui.

No fluido, outros parâmetros também são utilizados, como a morfologia, modelo de

empuxo, modelos de fluidos multifásico, transferência de calor e de turbulência. Além disto,

especificar as condições de contorno nas paredes do ejetor também é necessária, como paredes

com escorregamento (Free Slip Wall), paredes sem escorregamento (No Slip Wall), onde o

usuário deve especificar se a rugosidade da parede é suave (Smooth Wall) ou grosseira (Rough

Wall), e cisalhamento específico, no qual devem ser especificadas as tensões de cisalhamento

para cada componente.

O modelo a qual foi utilizado para este estudo, de acordo com os parâmetros acima, estão na

Tabela 5.

33

Tabela 5 - Modelo de fluxo utilizado no CFX

Propriedade Modelo

Tipo de Análise Estado Permanente

Morfologia do Gás Contínuo

Morfologia da “mistura” Contínuo

Empuxo Sem

Modelo Multifásico Homogêneo (Modelo de Mistura)

Transferência de Calor Homogêneo - Isotérmico

Turbulência Homogêneo - k-Epsilon

Atrito nas Paredes No Slip Wall – Smooth Wall

Embora os fluidos mostrem se comportar como meio contínuo e homogêneo, isso não

ocorre eventualmente. A forma escolhida seguiu prezando a simplicidade e, sabendo que o

CFX adapta as morfologias para que a mistura se comporte de tal forma. Esta escolha se baseou

devido ao poço possuir alta RGO na aplicação do ejetor. Além disto, desconsiderou-se o efeito

da gravidade, da temperatura e da transitoriedade. Na turbulência, SHAH (2012) e

STENMARK (2013) afirmam que em um poço com alta turbulência, no qual pode-se observar

em um poço equipado com o ejetor, o modelo k-Epsilon apresenta melhor convergência nas

simulações. E, analisando o atrito, paredes suaves e sem escorregamento, é o modelo essencial

para tubulações de aço. Assim, estas foram as escolhas para a análise de fluxo.

Foi considerado um erro médio residual (RMS) de no máximo 10e-4, valor suficiente

para se obter a convergência adequada à análise desse estudo.

34

3.2 ANÁLISE DE DIMENSÕES

Nesta etapa de estudo, a análise de dimensões se faz presente. Para o ejetor, a análise do

bocal, câmara de sucção, garganta e difusor é extremamente importante. Entretanto, neste

estudo, como dito anteriormente, a garganta é o alvo do estudo minucioso. Portanto, o bocal,

câmara de sucção e difusor tornaram-se constantes em termos de dimensões. Abaixo, é

especificado os modelos das partes do ejetor que se tornaram constante ao estudo.

Bocal

O bocal utilizado para o estudo do ejetor foi o bocal reto, que apresentou em estudo

anteriores, de acordo com CHAGAS (2016), o melhor resultado em termos do formato do jato,

efeito sobre o comportamento do fluxo na garganta e difusor, e especialmente a eficiência.

Abaixo, a figura mostra um exemplo do bocal reto.

Figura 11- Bocal Reto

Fonte: CHAGAS, 2016.

35

Câmara de Sucção

De acordo com ESDU (1985), o formato da câmara de sucção deve ser tal que a velocidade

do fluido secundário seja igualmente distribuída. Idealmente, o espaçamento para a passagem

do gás deve ser tal que a velocidade do gás seja alta, permitindo que o fluido motriz o arraste

para a garganta, e a perda de carga seja a menor possível. Portanto, em estudos anteriores

realizados por CHAGAS (2016) o modelo de câmara de sucção que promoveu o desempenho

citado acima é o da câmara de sucção cônica 70 (inclinado). A figura 12 mostra um exemplo

da câmara de sucção cônica 70.

Figura 12- Câmara de sucção cônica 70

Fonte: CHAGAS, 2016.

36

Garganta

A garganta, a qual nesse estudo não se torna constante, foi o alvo de análise. Portanto, seis

tipos de simulação foram realizados com os raios de 0.5 e 0.8 cm; e comprimento de 12,

15 e 18 cm.

Figura 13- Raios e comprimentos utilizados para a garganta

Fonte: Autor, 2016

37

4 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Nesta seção, os resultados encontrados através das simulações serão analisados em busca de

promover um melhor entendimento na área estudada, a garganta.

4.1 Comportamento da Pressão

Por questões didáticas, a análise do comportamento da pressão foi dividida em duas

sessões; no interior da garganta e ao longo do ejetor. Isto ocorreu ao fato do presente estudo

ser focado na garganta, porém, outras partes como bocal, câmara de sucção e difusor

merecem atenção.

4.1.1 Comportamento da Pressão no interior da garganta

A pressão é um dos parâmetros mais importantes para a compreensão dos resultados de um

ejetor. A pressão auxilia no resultado de como o ejetor se comportou em termos de eficiência,

pois, é através da pressão que gráficos podem ser plotados e estruturados para um estudo que

venha em busca a elevar a eficiência do ejetor.

Como o foco principal do estudo é a análise da garganta, a parte do gráfico a qual se refere

pode ser visualizado na figura 14 que representa um zoom no qual será a área de análise de

como a pressão se comporta na garganta.

Figura 14 – Zoom da seção referente a garganta

Fonte: Autor, 2016

38

Na tabela 6, descreve todas as pressões de entrada até a saída da garganta em cada simulação

realizada.

Tabela 6 – Pressões na saída da garganta por cada simulação realizada

SIMULAÇÃO PRESSÃO (PSI)

1 (r = 0,5 e L = 12cm ) 137,00

2 (r= 0.8 e L = 12 cm) 142,00

3 (r= 0.5 e L= 15cm) 142,00

4 (r= 0.8 e L = 15cm) 142,00

5 (r= 0.5 e L = 18cm) 138.14

6 (r = 0.8 e L = 18cm) 141.08

A figura 15 mostra todos os gráficos de pressão em um só, de modo a evidenciar que não

ocorreu grandes variações de pressão ao longo da garganta, constatando os valores da tabela

6.

39

Figura 15- Gráfico da pressão de todas as simulações realizadas

Fonte: Autor, 2016.

Diante dos resultados mostrados na figura 15, com análise apenas no efeito da pressão

ao longo da garganta, pode-se concluir que não ocorreu grandes variações de pressão de acordo

com as variações de raio e comprimento. O que por análise de sensibilidade grosseira

(assumindo uma variação de 10 psi acima ou abaixo), nestas simulações realizadas, as

alterações de raio e comprimento não provocaram uma alteração perceptível para que um

dimensionamento com um exclusivo raio e comprimento fosse extremamente necessário em

futuros dimensionamentos do ejetor. Entretanto, analisando sem uma margem aceitável, as

simulações que promoveram uma pressão baixa de entrada e uma pressão mais baixa de sucção

de modo a succionar o máximo de gás possível foram as 5 e 6 com a configuração de (raio=5

cm e comprimento= 18 cm e de raio = 0.8 e comprimento = 18 cm, respectivamente) com uma

pressão na saída da garganta de 138,14 e 141,08 psi, respectivamente. O que torna o modelo

de r=0.5 e L= 18; r=0.8 e L=18; mais aplicáveis ao projeto de ejetor, pois são capazes de

succionar maior quantidade de gás possível. É importante ressaltar que a simulação do tipo 1,

não apresentou dados possíveis a obtenção do gráfico conjunto por questões de escala.

40

É importante observar que o gráfico da pressão se mostrou coerente em relação a teoria

descrita na seção 2 deste trabalho, concluindo-se que as práticas desenvolvidas nas simulações

estão corretas diante de quedas e aumentos de pressão do início do bocal ao final do difusor.

4.1.2 Comportamento da Pressão ao longo do ejetor

Com análise nos resultados obtidos através dos gráficos de pressão da sessão anterior, a pressão

encontrada ao longo do ejetor está de acordo com a literatura. A pressão de entrada descrita no

gráfico da figura 15 é aproximadamente 218 psi. Após isto, o fluxo passa pelo bocal de modo

que a pressão começa a cair, reduzindo até a saída do bocal. O fluido secundário entra na

câmara de sucção e é registrado uma pressão de sucção de 118 psi. Após isto, o fluido

secundário é succionado e um aumento de pressão por meio do fluxo é observado ao entrar na

garganta. A pressão na garganta chega a valores de aproximadamente 142 psi. Na saída da

garganta e ao início do difusor, um aumento de pressão pode ser observado devido a mudança

de regime de fluxo e do aumento da seção transversal da passagem do fluxo. Por fim, a mistura

sai do difusor com uma pressão de aproximadamente 144 psi.

Desta forma, o dimensionamento do ejetor (bocal, câmara de sucção, garganta e difusor)

apresentou coerência com a literatura e o aumento de pressão no difusor é bem aceito.

4.2 Comportamento da velocidade

Como visto na literatura na seção 2, o comportamento da velocidade mostrou-se contrário a

pressão. A mistura apresenta características de alta velocidade após a saída da câmara de

sucção, evidenciando que há um pico de velocidade quando há a queda de pressão na saída do

bocal pra o encontro dos dois fluidos. A partir disto, pode-se observar na figura 16 que o fluido

se manteve a velocidade alta na garganta e após isto, há a queda de velocidade no difusor.

Portanto, na análise da velocidade por meio das simulações, também se mostrou coerente com

a literatura.

41

Figura 16- Gráfico da velocidade ao longo do ejetor

Fonte: Autor, 2016

4.3 Análise da Fração de Vazios

A análise da fração de vazios consiste em uma interpretação minuciosa do contato do fluido

primário e secundário. É através desta análise que é possível observar se o ejetor cumpriu o

papel fundamental de garantir a mistura em torno da garganta.

A Figura 17, mostra a interpretação gráfica da fração volumétrica do gás desde a entrada até

a saída. É importante ressaltar que as figuras abaixo mostram o comportamento visualizado

na simulação 5, sendo portanto, necessário gerar novas interpretações gráficas para outras

simulações. Além disto, é importante evidenciar que a convergência é necessária para obter

esse comportamento, portanto, a convergência de 10-4. Assim, a figura 17 pode-se constatar

que ocorreu mistura pela variação de cor mostrado na seção da garganta, essa variação de cor

mostra que o contato ocorreu e que o dimensionamento da garganta apresentou coerente de

acordo com a literatura.

42

Figura 17- Fração do volume de gás

Fonte: Autor, 2016

Figura 18- Comportamento da FV do gás ao longo do ejetor

Fonte: Autor, 2016

Na Figura 18, o fluido motriz entra no ejetor com uma fração de vazios em torno de

39%, de forma quase constante até a saída do bocal. Estas pequenas variações entre 37,2% a

43,4% podem ser observadas devido ao regime de fluxo e variações na concentração de líquido

ou gás. A câmara de sucção, também apresenta um comportamento quase constante, oscilando

43

entre 93,7% a 100% devido a entrada de gás. Ao sair do bocal, o fluido primário se depara com

o gás, ocorrendo o contato.

Além disto, o comportamento da fração volumétrica do gás também promove novas

informações relevantes ao estudo, o regime de fluxo a jato, onde os líquidos se concentram no

centro da garganta e o gás tende a se acumular nas paredes. Isto pode ser observado por

variações nas dimensões da garganta ou na angulação da divergência do difusor. Após isto, no

difusor, tende-se a se manter constante até a saída do ejetor.

44

5 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES FUTURAS

5.1 Conclusão

Como a indústria de petróleo possui distintas áreas de crescimento, o estudo de ejetores

veio a somar em uma área que a destinação final do gás está provocando impasses e gerando

desconfortos para a indústria. O ejetor vem com uma solução para mitigar o contato gás-bomba

em poços que necessitam de uma elevação artificial, como também minimizar o acúmulo de

gás no anular através da produção pelo anular e dar um devido descarte ou reutilização do gás

para que o mesmo não seja liberado na atmosfera. Dessa forma, o estudo do ejetor é algo

extremamente minucioso por conter diversas partes que necessitam atenção.

No presente estudo, o foco principal foi monitorar uma parte do ejetor, a garganta, para

que produzisse dados que promovessem uma maior eficiência do ejetor. Na garganta, a análise

ocorreu de 2 formas: alterações no raio e alterações no comprimento. Portanto, a conclusão

encontrada para este estudo foi que ao utilizar os mesmos valores de raio e de comprimento, o

dimensionamento da garganta não provocou uma alteração perceptível para que um

dimensionamento com um exclusivo raio e comprimento fosse extremamente necessário em

futuros dimensionamentos do ejetor. Este caso, não mostrou alterações na pressão acima de 10

psi, o que analisando o ejetor em sua totalidade, não é um valor alto. Entretanto, se todo o valor

de pressão for colocado em prova, o melhor dimensionamento da garganta é aquele que

produzirá um maior aumento de pressão. Portanto, utilizando-se destes valores de estudo (raios

e comprimentos) ou valores diferentes em estudos posteriores, deve-se sempre buscar os

valores que promoveram a maior pressão ao longo da garganta encontrado no gráfico de

pressão.

5.2 Recomendações futuras

É inegável os benefícios a qual o estudo do ejetor tem proporcionado a indústria de petróleo.

O uso em massa em campos brasileiros poderá mudar impasses a qual a indústria vem

encontrando como o descarte do gás na atmosfera, além de problemas na linha de produção. A

verdade é que trabalhos como esse a qual foram realizados, são importantes para promover um

maior entendimento do ejetor e um progresso na construção de ejetores comerciais que se

adequem a realidade brasileira. Apesar deste estudo produzir informações que ajudarão a

45

pesquisadores futuros se basearem na continuação do projeto, este estudo também produz

limitações a qual se necessita de recomendações. Portanto, para recomendações futuras:

Analisar o comportamento do fluxo transiente, já que por medidas de simplificação, foi

utilizado um fluxo permanente.

Analisar com efeitos da gravidade, da temperatura e transitoriedade.

Investigar raios e comprimentos variados na análise da garganta para a busca de um

aumento mais significante de pressão.

Para finalizar, a avaliação de ejetores em poços maduros produziu resultados satisfatórios,

mostrando cada vez mais o potencial dos ejetores para a indústria de petróleo. E com estudos

futuros, certamente, contribuirá para a produção em escala desse dispositivo que auxiliará no

descarte ou reutilização do gás.

46

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