Estimativa da porosidade de hidrato de tetrahidrofurano por meio da avaliação de parâmetros ultrassônicos

• Main Author: Stakowian, André Luis
• Other Authors: Neves Junior, Flávio, http://lattes.cnpq.br/0494282486171725, Ofuchi, César Yutaka, http://lattes.cnpq.br/6136217951238819, Fleming, Felipe Pereira, Silva, Marco José da
• Format: Master Thesis
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2018
• Subjects: Hidratos; Porosidade - Medição; Ultrassom; Testes não-destrutivos; Petróleo - Prospecção Engenharia do petróleo; Engenharia do petróleo; Hydrates; Porosity - Measurement; Ultrasonics; Non-destructive testing; Petroleum - Prospecting; Petroleum engineering; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::ELETRONICA INDUSTRIAL; SISTEMAS E CONTROLES ELETRONICOS::AUTOMACAO ELETRONICA DE PROCESSOS ELETRICOS E INDUSTRIAIS; CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA::MEDIDAS ELETRICAS; MAGNETICAS E ELETRONICAS INSTRUMENTACAO::INSTRUMENTACAO ELETRONICA; Engenharia Elétrica; Methane hydrate
• Online Access: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3817

For the flow assurance area in the oil and natural gas industry the formation of hydrates can be considered a problem. Hydrates are crystalline structures composed of water and gas molecules, which form under specific conditions of temperature and pressure. The occurrence of hydrates can obstruct pipelines, causing economic, environmental and operational risks. In this sense, there are numerical models of hydrate growth simulation, where porosity is an important factor in modeling, besides representing significant information regarding its rate of dissociation. To date, there is no knowledge of the existence of a method for estimating this parameter, which is neither invasive nor intrusive. In this work ultrasound transducers are used, precisely because they do not present such disadvantages. This study uses ultrasound for the estimation of porosity of hydrates. Tetrahydrofuran (THF) is used as the hydrate-forming compound because it resembles methane hydrate found in the industry, with the advantage of forming at ambient pressure. The evaluation of four parameters that can be obtained from the ultrasound wave was carried out for porosity estimation: peak amplitude of the echo; echo envelope attenuation coefficient; signal energy and frequency spectrum magnitude. Initially the study used porous reference samples, obtained by 3D printing, to understand the behavior of the parameters used. Thereafter, experiments were performed with THF hydrate in two different situations: static formation and formation by agitation. The results obtained demonstrate a significant correlation and sensitivity between the ultrasound parameters and the porosity content, suggesting to be a promising methodology to estimate the porosity of the hydrate. In addition, agitation has been found to influence the porosity of the hydrate. Agência Nacional do Petróleo (ANP) Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) Para a área de garantia de escoamento na indústria de petróleo e gás natural a formação de hidratos pode ser considerada um problema. Os hidratos são estruturas cristalinas compostas por moléculas de água e gás, que se formam em condições específicas de temperatura e pressão. A ocorrência de hidratos pode obstruir tubulações, causando prejuízos econômicos, ambientais e riscos operacionais. Nesse sentido, existem modelos numéricos de simulação do crescimento de hidrato, onde a porosidade é fator importante na modelagem, além de representar informação significativa no que se refere à sua velocidade de dissociação. Até o momento, não se tem conhecimento da existência de um método para estimativa desse parâmetro, que não seja invasivo nem intrusivo. Neste trabalho utiliza-se transdutores de ultrassom, justamente por não apresentar tais desvantagens. Este estudo utiliza ultrassom para a estimativa de porosidade de hidratos. Utiliza-se tetrahidrofurano (THF) como composto formador de hidrato, pois se assemelha a hidrato de metano encontrado na indústria, com a vantagem de se formar à pressão ambiente. Realizou-se para estimativa de porosidade a avaliação de quatro parâmetros que podem ser obtidos a partir da onda de ultrassom: amplitude de pico do eco; coeficiente de atenuação do envelope do eco; energia do sinal e magnitude do espectro de frequência. Inicialmente o estudo utilizou amostras porosas de referência, obtidas por impressão 3D, para compreender o comportamento dos parâmetros utilizados. Em seguida, realizou-se experimentos com hidrato de THF, em duas situações distintas: formação estática e formação com agitação. Os resultados obtidos demonstram uma significativa correlação e sensibilidade entre os parâmetros de ultrassom e o conteúdo de porosidade, sugerindo ser uma metodologia promissora para se estimar a porosidade do hidrato. Além disso, verificou-se que a agitação influencia a porosidade do hidrato.