Resumen:
Recentemente a indústria de petróleo e gás natural tem investido grandes esforços no desenvolvimento de medidores multifásicos, visando principalmente reduzir o peso e o espaço ocupado pelos equipamentos de separação e medição dos escoamentos provenientes dos reservatórios. Neste contexto, o principal objetivo desta tese é contribuir para o desenvolvimento de uma técnica ultrassônica de medição multifásica de baixo custo com possibilidade de aplicação em diversas situações na indústria de petróleo. Foram realizados testes experimentais em um circuito vertical, em um circuito horizontal e na entrada de uma bomba centrífuga de um conjunto BCS horizontal. Na maioria das montagens, a tubulação constituía-se em acrílico, permitindo a visualização direta do escoamento e a realização de filmagens ultrarrápidas para sincronização dos parâmetros hidrodinâmicos do escoamento com os sinais ultrassônicos. No circuito de testes vertical, foram obtidas correlações entre a FVG e a razão de energia e o desvio padrão para misturas bifásicas óleo-ar, óleo-sólidos e óleo-água; trifásicas óleo-água-ar e óleo-ar-sólidos e quadrifásicas óleo-ar-água-sólidos. Na montagem horizontal, foi medida a FVG em escoamentos intermitentes água-ar por um método que utiliza a combinação do tempo de trânsito e da razão de energia. Na região da bolha alongada, o tempo de trânsito da onda ultrassônica fornece a espessura do filme de líquido e a fração volumétrica de gás. Na região do pistão de líquido aerado, o parâmetro ‘razão de energia’ nos quatro sensores é calculado e usado em uma rede neural artificial que fornece a FVG nesta região. Os resultados obtidos com este método são condizentes com as imagens obtidas por filmagens rápidas sincronizadas com o ultrassom e também com modelos matemáticos encontrados na literatura. Por fim, a técnica ultrassônica é aplicada para a medição da FVG em uma geometria específica que simula a entrada de uma bomba centrífuga submersível.
