Ferramenta assistida por ultrassom de alta potência para a prevenção de incrustação de carbonato de cálcio - Soares, Lorena Leal de Oliveira (2023)
As incrustações de sais inorgânicos podem causar diversos danos às instalações da indústria do petróleo. Existem várias maneiras que já são empregadas para evitá-las, por exemplo, inibidores químicos e físicos. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um inibidor físico de incrustação de carbonato de cálcio assistido por ultrassom. Duas abordagens foram realizadas no trabalho: (i) pastilhas piezoelétricas coladas diretamente em um trecho de tubo e (ii) transdutores ultrassônicos do tipo Langevin acoplados em um trecho de tubo. Inicialmente foi feito uma investigação do uso de uma cerâmica piezoelétrica acoplada na parede externa de um trecho de duto preenchido com água. Nesta configuração, foram realizados testes para determinação de zonas de pressão e de condutividade com soluções de cloreto de cálcio e carbonato de sódio como precursores. Tais testes foram importantes para o estudo, pois mostraram: (i) a existência de zonas de pressão acústica, confirmando que há ação ultrassônica no trecho de tubo e (ii) a influência do ultrassom na precipitação de carbonato de cálcio, através da diminuição do tempo de indução. Apesar da baixa potência utilizada, o ultrassom foi capaz de promover a aceleração da precipitação dos cristais de carbonato de cálcio. Além disso, foram realizadas a modelagem e a simulação do arranjo montado, no software COMSOL Multiphysics, de forma a confirmar o resultado obtido nos testes com a cerâmica piezoelétrica colada na parede do tubo. Na segunda abordagem, uma ferramenta ultrassônica foi desenvolvida com transdutores do tipo Langevin. Através de modelagem e simulação no software COMSOL Multiphysics chegou-se à configuração de 56 transdutores distribuídos em grupos de oito por sete anéis de aço, num tubo de um metro de comprimento e 1 1/2” de diâmetro, padrão Schedule com 48,26 mm de diâmetro externo. Foram realizados testes com folhas de alumínio e ensaios com carbonato de cálcio em laboratório, para tal a ferramenta foi montada com três anéis. Os testes em laboratório foram realizados na linha de alta pressão do Núcleo Interdisciplinar de Dinâmica dos Fluidos – NIDF, com pressões iniciais de 8 e 20 bar e com pressão final de 80 bar. Além da curva de pressão, mediu-se o tamanho médio das partículas e as massas dos corpos de prova. O material incrustado nos corpos de prova foi analisado no microscópio eletrônico de varredura (MEV). Apesar da ferramenta ter sido testada com três dos sete anéis, os testes demonstraram que existe viabilidade do uso da ferramenta em poços de petróleo.