Monitoramento do Desempenho de uma Bomba Centrífuga Submersa com Auxílio da Técnica Ultrassônica.

Abstract

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.