Modelagem matemática e simulação de uma unidade de processamento primário de petróleo no Peru
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Carmela Maria Polito Braga
Marcelo Cardoso
Marcelo Cardoso
Resumo
A produção de petróleo tem diferentes etapas desde a exploração do reservatório até o seu envio à refinaria para seu processamento em derivados de combustíveis. Entre essas etapas se encontra a separação primária de petróleo que por meio o qual se consegue obter três correntes separadas, os quais são o gás, água (com sedimentos) e petróleo estabilizado. Esta separação primaria de petróleo é constituída geralmente por separadores trifásicos, tratadores térmicos, tratadores eletrostáticos e tanques de decantação. A configuração e as condições de operação dos equipamentos da separação primária podem variar em função da qualidade do petróleo produzido. Este trabalho apresenta a modelagem matemática e simulação da separação primária do petróleo de uma planta típica no Peru, levando em conta as variáveis de operação tais como temperatura, pressão, vazão e desenho dos equipamentos e para também fazer o analises das consequências da perturbação da vazão na entrada no sistema. A modelagem matemática da separação primaria foi feita em base ao modelo de Nunes para um separador trifásico. As equações diferenciais obtidas do sistema são desenvolvidas através de duas alternativas de simulação, a primeira com um código de programação em Matlab® e a outra com um diagrama de blocos em Simulink® de Matlab®. Os resultados obtidos da simulação mostra a importância dos tanques de decantação para casos de perturbação da vazão na entrada no sistema e a possiblidade de simular novas configurações dos equipamentos e avaliar diferentes perturbações.
Abstract
Oil production has different stages, from the exploration of the reservoir to its sending to
the refinery for processing into fuel derivatives. Among these steps is the primary
separation of oil, through which three separate streams can be obtained, which are gas,
water (with sediment) and stabilized oil. This primary oil separation is generally made up
of three-phase separators, thermal treaters, electrostatic treaters and decantation tanks.
The configuration and operating conditions of the primary separation equipment may
vary depending on the quality of the oil produced. This work presents the mathematical
modeling and simulation of the primary separation of oil from a typical plant in Peru,
taking into account the operating variables such as temperature, pressure, flow and
equipment design and also to analyze the consequences of the flow disturbance when
entering the system. The mathematical modeling of the primary separation was based
on the Nunes model for a three-phase separator. The differential equations obtained
from the system are developed through two simulation alternatives, the first with a
programming code in Matlab® and the other with a block diagram in Simulink® from
Matlab®. The results obtained from the simulation show the importance of the settling
tanks for cases of flow disturbance at the entrance to the system and the possibility of
simulating new equipment configurations and evaluating different disturbances.
Assunto
Engenharia química, Petróleo, Métodos de simulação, Peru, Modelos matemáticos, SIMULINK (Software), MATLAB (Programa de computador)
Palavras-chave
Petróleo, Simulação, Processos, Modelagem matemática, Peru, Simulink,, Matlab