O primeiro trabalho realizado neste assunto foi por Costa et al. (2013), em que buscou mostrar que a Petrobras vem investindo em novas pesquisa e elaboração de métodos de
boosting, onde as BCSs ficam alojadas no leito marinho e não mais em poços submarinos. Esta
nova configuração busca evita que as falhas das BCSs dentro de poços imponham a empresa grandes custos financeiros, pois se tem custosas operações nas intervenções nos poços. Visando uma alternativa para estes custos, a ideia proposta foi a construção de uma estrutura submarina mais simples possível, para tal, utilizou-se uma estrutura em frame apoiada no leito marinho, composta de 2 cápsulas instaladas hidraulicamente em series em um skid, com um conjunto BCSS (BCS com Árvore de Natal Molhada), em que cada bomba está inclinada de 5 graus. Assim, tal conceito foi batizado como S-BCSS, o qual está ilustrado na Figura 2.12.
Figura 2.12 – Sistema S-BCSS (Costa et al., 2013).
Tal trabalho buscou mostrar as características e especificações do sistema S-BCSS, além de mostrar como foi elaborado sua construção, para que assim, pudesse ser colocado em funcionamento no Campo de Espadarte, na Bacia de Campos. Esse estudo apresentou características que o skid pode ser uma opção atraente para produzir petróleo em águas profundas, sendo uma boa ferramenta para produzir poços com frações baixas de gás. Além disso, se tem uma redução significativa no custo de instalação e manutenção em comparação ao uso convencional de BCSs.
Tarcha et al. (2015) apresentaram em seu trabalho um estudo mais detalhado sobre a instalação de uma unidade de S-BCSS (Figura 2.13). Os autores apresentaram os principais desenvolvimentos da BCS no SKID comparando com o projeto de Espadarte (Costa et al., 2013). Foi apresentada a montagem do equipamento em terra, em que o processo pode ter um melhor controle e supervisão. Além disso, um teste de integração foi realizado antes da instalação do sistema, permitindo uma avaliação completa de seu desempenho. Comparado com o modelo antigo apresentado por Costa et al. (2013), esse novo modelo de S-BCSS possui duas bombas em paralelo e dispostas em série hidraulicamente, mudanças essas que ocorreram devido a necessidade de posicionamento horizontal dos equipamentos, devido às dimensões envolvidas.
Novamente, a localização do equipamento fora do poço é uma grande vantagem quando se comparam os custos de instalação e manutenção de uma BCS convencional. Com isso, a principal vantagem do S-BCSS, apresentada por Tarcha et al. (2015), é a instalação mais barata (embarcação, em vez de sonda), e pode-se montar todo o equipamento no ambiente
Figura 2.13 – Instalação do S-BCSS (Tarcha et al., 2015).
Tarcha et al. (2016) fizeram uma continuação do trabalho de 2015, sendo que nesse estudo aplicaram os conceitos apresentados sobre S-BCSS para a produção do Campo de Jubarte, no qual se trabalha com um óleo pesado (17° API) além de uma baixa razão de gás- óleo (GOR). Nesse novo projeto, o equipamento evoluiu em relação às instalações anteriores, com um novo e maior sistema de BCS e a inclusão de injeção de produtos químicos. Além disso, apresenta-se que o S-BCSS busca melhorar economicamente a produção de campos de petróleo pesado, ao mesmo tempo em que aborda as preocupações com a vida operacional da BCS em baixas frações de gás e aplicações em águas profundas à alta pressão. Assim, Tarcha et al. (2016) concluíram que o sistema S-BCSS é uma opção viável e rentável no campo de Jubarte, apresentando um menor tempo de intervenção ao se comparar com outros tipos de instalações de BCS, com menor custo no desenvolvimento e operações de campo.
Viera (2018) investigou o fenômeno de separação gás-líquido no escoamento bifásico no interior de dutos anulares de forma experimental, baseado em um aparato com similaridade dimensional ao S-BCSS. O aparato foi desenvolvido a partir de uma análise adimensional e de similaridade dos fenômenos envolvidos, em que os principais números adimensionais foram mantidos em escala quando comparados a um dispositivo real em operação na PETROBRAS.
No aparato experimental (Figura 2.14) desenvolvido para esse trabalho, Vieira buscou analisar o escoamento bifásico gás-líquido intermitente no interior da cápsula do S- BCSS (duto anular). O aparato pode ser inclinado desde a horizontal (0°) até (30°) em relação
à horizontal, e os experimentos buscaram estimar a fração de vazios dentro do separador gás- líquido. A partir da coleta dos dados operacionais, o autor utilizou o método de processamento de imagens, para uma análise detalhada do processo de separação de fluidos, permitindo, dessa forma, a elaboração de um modelo de fluxo de escorregamento específico para o duto anular. Os resultados obtidos pelo autor, apresentaram qualitativamente valores coerentes com os reportados em sua revisão, porém com grandes desvios quantitativos. Por fim, o trabalho propôs um modelo semi-analítico que produziu resultados superiores e fisicamente coerentes para a separação gás-líquido no duto anular.
Figura 2.14 – Aparato experimental S-BCSS(Vieira, 2018).
Em suma, baseado nos estudos apresentados nesta revisão bibliográfica sobre S-
BCSS, se tem algumas considerações a serem feitas:
Devido este sistema ser relativamente recente, apresentam-se poucos trabalhos relacionados a este assunto, os dois primeiros autores buscaram mostrar como esse sistema foi elaborado e projetado para o funcionamento. O trabalho de Vieira (2018) buscou construir um modelo em escala reduzida
do sistema para estudar a segregação do gás neste S-BCSS. Porém este aparato não permite a utilização de uma BCS em seu interior, ponto este que foi necessário no presente estudo. Aplicando juntamente a um duto anular uma bomba para tentar relacionar esse comportamento com o trabalho de Vieira (2018), para futuras melhorias e análises deste sistema.
DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL
Neste capítulo são apresentados os aparatos experimentais e a metodologia experimental utilizada neste trabalho. São apresentadas as instalações experimentais detalhadas, os equipamentos utilizados, os procedimentos elaborados, além da instrumentação para aquisição de dados e as matrizes de testes feitas para a realização do estudo.