Medidor de fração de água (water-cut meter) baseado em cavidade ressonante de radiofrequência para escoamentos multifásicos na indústria de Petróleo
Objetivo Geral:
Desenvolvimento de um medidor industrial baseado em cavidade ressonante de radio frequência (RF), com eletrônica embarcada, para medir a fração de água (water-cut meter) em escoamentos multifásicos de unidades de produção de petróleo.
| Desafio: Na produção de petróleo e gás tipicamente ocorrem escoamentos multifásicos de água, óleo e gás. Em poços de campos maduros de produção por recuperação secundária, como os encontrados em Altos de Rodrigues (RN, Brasil), os medidores de fração de água apresentam-se como instrumentos muito importantes para o aumento da rentabilidade e da segurança operacional. A disponibilidade de informação em tempo real (fração de água) sobre a produção permite a otimização dos processos de gerenciamento e recuperação de reservatórios. No entanto, os medidores atualmente disponíveis no mercado são importados, de elevado custo e, pela dificuldade de calibração apresentam problemas de rastreabilidade metrológica. Nossa tecnologia, desenvolvida ao longo da ultima década, permitirá reduzir custos de produção, adaptando o medidor à realidade brasileira, com um ciclo de produto em constante evolução. A disponibilidade de um medidor nacional, metrologicamente confiável e baseado em tecnologia atual viabilizará o uso extensivo desta técnica nas unidades de produção de petróleo, tendo como consequência o aumento da produtividade e da segurança operacional. Solução: Parceiros: |
O princípio de medição deste medidor não intrusivo é baseado em uma cavidade ressonante de RF. A frequência de ressonância da cavidade (100-250MHz) é inversamente proporcional à raiz quadrada da permissividade efetiva do fluido no escoamento que varia com a proporção de água no duto. O protótipo esta sendo testado em uma planta de escoamento multifásico (óleo-ar-água) existente no DAS-UFSC.
O protótipo industrial utiliza eletrônica embarcada composta por módulos: (i) de condicionamento e aquisição de sinais; (ii) processamento dos dados; (iii) transmissão digital.
(a) Data acquisition system; b) RF system; (c) Laboratory setup and RCS sensor.
O medidor (protótipo industrial) opera remotamente nas linhas de produção em campos on-shore e off-shore, disponibilizando periodicamente dados digitais da fração de água com um sistema de autodetecção de falhas operado remotamente. Com o projeto pretende-se disponibilizar no mercado Brasileiro um medidor da fração de água, que opere em tempo real e de forma não intrusiva, de alta confiabilidade metrológica com incerteza de medição suficientemente baixa para aplicações de operação da produção. Requisitos como facilidade para calibração e verificação periódica são considerados desde o inicio do projeto. O medidor de fração de água proposto opera na saída do choke de produção de cada poço. Os dados obtidos de cada poço de produção de petróleo permitiram (i) determinar a fração volumétrica d’água de cada poço de produção, reduzindo a incerteza no cálculo do escoamento multifásico; (ii) otimizar a produção dos campos terrestres de produção por recuperação secundária que utilizam métodos de injeção de água e bombeio mecânico; (iii) redução de custos operacionais com injeção de água nos poços injetores; (iv) redução do risco de falha em equipamentos de bombeio. O protótipo industrial vem sendo desenvolvido e testado na Unidade de escoamento multifásico da UFSC.
Laboratório LEEM
Professores envolvidos:
Daniel J. Pagano – DAS/UFSC (Coordenador)
Fernando Rangel – EEL/UFSC
