Modelagem e determinação do coeficiente convectivo de transferência de massa de partículas de NaCl no escoamento de salmoura

Abstract

A perfuração de leitos salinos, em poços de petróleo do pré-sal, gera material particulado composto por uma mistura de sais, que tende a dissolver ao longo da região anular do poço por fluidos de perfuração a base de água. Essa dissolução pode alterar as propriedades dos fluidos de perfuração, ocasionando o alargamento do poço, que pode causar vários problemas operacionais. O objetivo deste trabalho é o estudo da dissolução de partículas de sais em salmoura. Uma unidade de escoamento foi construída para obter os dados experimentais de concentração de salmoura e sal particulado ao longo do sistema de escoamento, sendo composta, essencialmente de um tanque de mistura e calhas para o escoamento da suspensão. Foi proposto um modelo baseado nas equações de conservação de massa para ambas as fases, sólida e líquida. Duas soluções foram aplicadas ao modelo, formado por um sistema de equações diferenciais parciais, uma analítica e uma numérica. A solução numérica foi realizada através da discretização das derivadas espaciais por diferenças finitas e as derivadas no tempo por Euler. A solução analítica foi possível a partir de uma simplificação no modelo original, admitindo condição de estado permanente. Para ambos os casos, foi necessário a estimação do coeficiente global de transferência de massa. Para tal, perfis de concentração obtidos experimentalmente foram usados como valores de entrada para a estimação do coeficiente de transferência de massa. O modelo foi capaz de gerar resultados em diferentes condições dentro da faixa trabalhada. Os resultados gerados pela solução analítica foram comparados aos valores experimentais e aos gerados pelo modelo completo resolvido analiticamente, validando ambos os modelos. O valor do erro médio entre as curvas simuladas e os perfis experimentais usados para a validação do modelo foi de 2,3%.