Modelling and control of wax deposition in sub-sea oil pipelines

Abstract

A deposição de parafina em linhas de produção e transporte de óleo é um dos principais problemas na área de elevação e escoamento da indústria de exploração de petróleo offshore. A perda de calor para a água fria durante o escoamento de óleos ricos em parafina através de tubulações submarinas causa a precipitação de alguns componentes de cadeia longa e sua sub-sequente deposição sobre as paredes internas do duto. Estes depósitos têm sua espessura incrementada com o passar do tempo, podendo ocasionar redução de vazão, aumento da potência de bombeamento e vários outros custos associados a remoção e prevenção. Neste trabalho, a taxa de deposição de parafina é predita através do cálculo de um balanço de massa na interface óleo-parafina após resolver numericamente as equações de transferência de calor e massa no interior da tubulação. A difusão molecular é considerada como o único mecanismo de deposição relevante. A remoção de parafina através do aquecimento elétrico do óleo a montante é modelada sob à hipótese de mudança de fase a temperatura constante. Este modelo é acoplado a um algoritmo de otimização visando minimizar o uso de energia elétrica. É sabido que o aquecimento da tubulação não é uma solução definitiva para o problema da parafina em linhas muito longas, devido ao fato de que a parafina dissolvida e reintroduzida no escoamento e pode eventualmente contribuir para o aumento da espessura do deposito em uma posição mais adiante. Entretanto, esta técnica permite manter a produção em níveis desejados apresentando um bom custo-benefício, especialmente em linhas de interligação poço-plataforma, em que o comprimento da tubulação o torna viável à remoção integral da parafina com apenas uma estação de aquecimento, enquanto evita a necessidade de pigagem, uma alternativa consideravelmente mais cara, visto que demanda a interrupção temporária da produção.