Resumo:
Bombas centrífugas submersas (BCSs) são normalmente utilizadas como um método de elevação artificial em poços que produzem óleos pesados e moderadamente pesados. Entretanto, a presença de gás livre no escoamento reduz drasticamente o desempenho da BCS além de colocar em risco a integridade física da bomba. Torna-se, então, necessário medir e eventualmente separar o gás presente no escoamento na entrada da bomba. Este estudo apresenta o desenvolvimento de uma técnica ultrassônica para monitorar o desempenho da BCS. O principal objetivo foi encontrar meios de monitorar o escoamento na entrada da bomba e evitar que a mesma opere na região de intermitência. A geometria na entrada da BCS consiste em um espaço anular formado pela tubulação e pelo eixo girante que leva o torque do motor para a bomba. Por este espaço anular, passam os fluidos da produção do poço. Dados ultrassônicos foram obtidos em uma montagem auxiliar que simula a entrada de uma BCS bem como em uma bomba real J200N. Os fluidos utilizados foram óleo mineral e ar na montagem auxiliar e água e ar na bomba real. Os dados foram analisados em termos da atenuação acústica e do tempo de trânsito com o propósito de correlacioná-los com a fração volumétrica de gás (FVG) e identificar, nos sinais acústicos, a iminência da intermitência na operação da bomba. A fim de obter valores para a FVG na entrada da bomba, foram realizadas simulações numéricas tridimensionais do escoamento bifásico utilizando o programa STAR-CCM+ (Cd Adapco).
Com os ensaios da montagem simplificada, foi possível determinar as porções relevantes dos sinais ultrassônicos bem como observar aspectos importantes da configuração do escoamento nesta montagem. Já para a montagem com a bomba real, devido à forte atenuação dos sinais pelo eixo metálico, não foi possível estabelecer uma correlação entre a atenuação acústica e a FVG. Por outro lado, foi possível demonstrar que tempo de trânsito da onda acústica pode ser utilizado para monitorar o desempenho da bomba.
