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Type: Dissertação
Title: Separação Submarina Oleo/CO2 : concepção tecnológica, modelagem e controle avançado
Author(s)/Inventor(s): Souza, André Felipe Ferreira de
Advisor: Secchi, Argimiro Resende
Co-advisor: Souza Junior, Maurício Bezerra de
Abstract: A descoberta de reservas de petróleo em águas profundas e ultra profundas tem imposto inúmeros desafios para o pleno desenvolvimento da produção. Em especial, a grande quantidade de CO2 encontrada em alguns campos do Pré-Sal tem levado ao desenvolvimento de processos cada vez mais complexos e com custo, por vezes, proibitivo. A separação submarina de CO2 é vista como uma alternativa ao processo convencional. Misturas de hidrocarbonetos contendo alto teor de CO2 possuem equilíbrio de fases complexo apresentando ELV (líquido-vapor), ELL (líquido-líquido) e ELLV (líquido-líquido-vapor). A coexistência de pelo menos duas fases em equilíbrio, uma oleosa e outra rica em CO2, é esperada em condições típicas de reservatório, o que permite o emprego de separadores gravitacionais submarinos para remover e reinjetar a fase rica em CO2 no próprio reservatório. Neste trabalho foi proposto um processo de separação submarina de CO2, levando-se em conta o complexo equilíbrio de fases existente em misturas de hidrocarbonetos com CO2 na presença de água. O processo foi projetado para processar 150 103 bpd de um fluido de reservatório contendo 75% mol de CO2 a 150 bar e 40` C. Um sistema de equações algébrico-diferenciais foi desenvolvido para modelar o processo e avaliar a sua dinâmica através de simulações. O controle do processo também foi avaliado a partir de duas abordagens distintas, o controle preditivo baseado em modelo (MPC) e o controle PID multimalhas clássico.
Abstract: Discoveries of oil reservoirs in deep and ultra-deepwater have imposed several new challenges for the production development. In special the high amount of CO2 found in the Brazilian area known as Pre-Salt has led to a cost-energetically process for CO2 removal and its proper destination. Subsea CO2 separation is seen as an alternative to the conventional process. Hydrocarbons mixtures with high CO2 amounts present complex phase behavior showing VLE, LLE and LLVE. The coexistence of at least two liquid phases in equilibrium namely, an oil phase and a CO2 rich phase, may occur in typical reservoirs conditions and allows the employment of subsea gravity separators to separate and and reinject CO2 rich phase in the reservoir. In this study a feasible CO2 subsea separation process was proposed taking into account the complex phase behavior of hydrocarbon mixtures with CO2 and water eventually. The process was designed to deal with a 150 103 bpd reservouir fluid flow at 150 bar and 40` C. A differential algebraic system was developed to evaluate the process dynamic through simulations. Process control was also evaluated from two distincts approachs, Model Predictive Control (MPC) and classical PID multi-loop.
Keywords: Equilíbrio de fase
Separação submarina
Pré-Sal
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Dec-2018
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Química

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