BR112014003861B1

BR112014003861B1 - definição de características de fluxo de fluido multifásico

Info

Publication number: BR112014003861B1
Application number: BR112014003861-9A
Authority: BR
Inventors: Schüller Reidar Barfod; Amundsen Lene; Hemmingsen Pál Viggo; Hoffmann Rainer Josef
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2011-08-19
Publication date: 2020-12-29
Also published as: GB2507909A; GB201402636D0; GB2507909B; AU2011375583A1; NO343681B1; US9702745B2; WO2013026467A1; AU2011375583B2; NO20140337A1; US20140216152A1; CA2845721C; CA2845721A1; BR112014003861A2

Abstract

DEFINIÇÃO DE CARACTERÍSTICAS DE FLUXO DE FLUIDO MULTIFÁSICO. Um método e um aparelho para determinar as características de um fluxo multifásico dentro de um equipamento de produção que contém pelo menos dois fluidos. Provês-se um pulso de calor de uma fonte de calor adjacente ao equipamento de produção, e uma reação térmica ao pulso é mensurada em cada um da pluralidade de sensores de temperatura situados adjacentemente ao equipamento de produção. A mensuração da reação térmica compreende uma constante de tempo obtida a partir de uma queda mensurada na temperatura após a aplicação do pulso de calor. As reações térmicas mensuradas são utilizadas para determinar parâmetros de um fluido contido no equipamento de produção nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura. Os parâmetros determinados do fluido são, por sua vez, utilizados para determinar características de fluxo multifásico.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A invenção refere-se ao campo da definição das características do fluxo de um fluido multifásico.

HISTÓRICO

[0002] Tubulações para a produção de óleo e de gás podem permitir fluxo de fluidos multifásicos, em que mais de um fluido é transportado numa tubulação. Isto constitui uma vantagem, porque, se trata de transportar mais de um fluido, uma única tubulação será necessária enquanto que não haverá necessidade de qualquer equipamento para a sua separação. Isto constitui uma vantagem especial em ambientes de difícil alcance, tais como leitos marinhos e climas rígidos, uma vez que o uso de apenas uma tubulação reduz significativamente os custos de capital.

[0003] Os fluidos diferentes que concomitantemente fluem numa tubulação possuem diferentes características de fluxo que são determinadas pelas suas diferentes viscosidades e densidades. Isto torna difícil definir as características de um fluxo multifásico. Isto é importante que seja definido uma vez que as características de fluxo têm efeito sobre entupimento, corrosão e erosão da tubulação. Entupimentos podem ocorrer pela formação de depósitos de cera na tubulação. Para fazer funcionar com segurança uma tubulação para fluxo multifásico é, portanto, imperativo, que se tenha um bom conhecimento acerca das características do fluxo na tubulação. Uma das mais importantes características de um fluxo é a distribuição das fases (algumas vezes denominadas "regime de fluxo") na tubulação.

[0004] Características de fluxo são determinadas normalmente pelo uso de equações empíricas testadas através de experimentos de laboratório. No entanto, estas equações são limitadas, pois elas não conseguem levar em consideração todas as variáveis que podem estar presentes numa tubulação, tais como sua inclinação, as variações na relação de vazão e assim por diante. Além disto, como os equipamentos de teste usados para verificar as equações empíricas possuem diâmetros significativamente menores que aqueles das tubulações de produção, não se sabe se os modelos são válidos para tubos de diâmetros maiores.

[0005] Um fluxo multifásico pode também ser teoricamente previsto fazendo uso de modelos e equações, mas estes sofrem limitações semelhantes àquelas do uso de modelos empíricos.

[0006] A GB2307047 expõe um método para determinar relações de vazão volumétrica de gás e de líquido em um fluxo estratificado. Isto exige o uso de um medidor de vazão ou de um rastreador radioativo para mensurar a vazão da fase líquida e de um medidor de vazão ou de sensores de temperatura para mensurar a vazão da fase gasosa no fluxo multifásico. O sistema exige a instalação de equipamentos dentro da tubulação, o que é caro e complicado.

[0007] A US 2008/0163692 apresenta um sistema que utiliza sondas de sensores térmicos para a análise de fluxos numa tubulação multifásica. Neste sistema, aplica- se uma temperatura constante em diversos pontos em torno da tubulação, e a diferença de temperatura entre cada fonte de calor e a tubulação é mensurada usando-se as diversas fontes de calor e as respectivas sondas.

BREVE SUMÁRIO

[0008] O inventor percebeu que há desvantagens em usar equações empíricas para estimar características de fluxo, e que os métodos da técnica anterior não são precisos ou são invasivos e, portanto, onerosos e complicados. De acordo com um primeiro aspecto, provê-se um método para determinar características de fluxo multifásico dentro de equipamentos de produção que contenham pelo menos dois fluidos. Provê-se um pulso de calor procedente de uma fonte térmica adjacente ao equipamento de produção, e mensura-se a reação térmica em cada um da pluralidade de sensores de temperatura situados adjacentemente ao equipamento de produção. A mensuração da reação térmica contém uma constante de tempo obtida a partir de uma queda de temperatura mensurada após a aplicação do pulso de calor. As reações térmicas mensuradas são usadas para determinar parâmetros de um fluido contido no equipamento de produção nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura. Os parâmetros determinados do fluido são, por sua vez, usados para determinar as características do fluxo multifásico.

[0009] Numa configuração opcional, a constante de tempo é comparada com as constantes de tempo de fluidos conhecidos anteriormente mensuradas a fim de definir as características do fluido. A constante de tempo é opcionalmente comparada com as constantes de tempo de fluidos conhecidos em qualquer uma da pluralidade das diversas temperaturas e com os seus fluxos às várias taxas.

[0010] O método contém, opcionalmente, o uso das reações térmicas mensuradas para determinar um número de Prandtl de um fluido nas proximidades de pelo menos um sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura. Neste caso, o método pode optativamente conter a comparação do número de Prandtl determinado com números de Prandtl previamente mensurados de fluidos conhecidos para, a seguir, definir as características do fluido.

[0011] Além do método poder ser aplicado a qualquer tempo ao equipamento de produção, ele é especialmente adequado para ser aplicado a uma tubulação que transporta fluidos multifásicos.

[0012] De acordo com um segundo aspecto, provê-se um aparelho para a determinação das características de um fluido multifásico em um equipamento de produção que contenha pelo menos dois fluidos. O aparelho é provido de uma pluralidade de sensores de temperatura aptos a ser montados ao equipamento de produção em diversas posições. Provê-se, também, uma fonte de calor capaz de prover um pulso de calor, sendo que a fonte de calor é apta a ser montada ao equipamento de produção. Provê-se um meio de controle para mensurar a reação térmica de cada um da pluralidade de sensores de temperatura depois de um pulso de calor ter sido aplicado ao equipamento de produção, sendo que a reação térmica contém uma constante de tempo obtida a partir de uma queda de temperatura mensurada depois do pulso de calor ter sido aplicado. O meio de controle é, a seguir, apto a usar as reações térmicas mensuradas para determinar os parâmetros de um fluido contido no equipamento de produção nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura, e a usar os parâmetros determinados do fluido para determinar as características do fluido multifásico no equipamento de produção.

[0013] O meio de controle é, optativamente, ainda apto a controlar o funcionamento do elemento de aquecimento, embora isto possa ser, alternativamente, conseguido pelo uso de um meio de controle separado.

[0014] Optativamente, o meio de controle ainda contém um banco de dados, sendo que o banco de dados armazena reações térmicas previamente mensuradas de fluidos conhecidos.

[0015] O meio de controle é, ainda, optativamente, apto a calcular um número de Prandtl de um fluido nas proximidades de pelo menos um sensor de temperatura.

[0016] De acordo com um terceiro aspecto, provê-se um dispositivo de computação para determinar características de um fluido multifásico em um equipamento de produção que contém pelo menos dois fluidos. O dispositivo de computação contém um dispositivo de entrada/saída para receber, a partir de uma pluralidade de sensores de temperatura nas proximidades do equipamento de produção, indicativos de dados de uma reação térmica de um fluido nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura em resposta a um pulso de calor. O dispositivo de computação é também provido de um processador para calcular, para cada sensor de temperatura, uma constante de tempo obtida a partir de uma queda na temperatura mensurada após o suprimento do pulso de calor. O processador é, ainda, preparado para determinar os parâmetros de um fluido contido no equipamento de produção nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura fazendo uso de cada constante de tempo calculada, e para determinar as características do fluido multifásico fazendo uso dos parâmetros determinados do fluido.

[0017] Optativamente, o dispositivo de computação ainda contém um banco de dados para armazenar constantes de tempo, previamente mensuradas, de fluidos conhecidos sob condições conhecidas, sendo que o processador é ainda preparado para comparar cada constante de tempo mensurada com uma constante de tempo armazenada a fim de definir as características do fluido.

[0018] O processador é, optativamente, ainda preparado para determinar um número de Prandtl de um fluido nas proximidades de pelo menos um sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura.

[0019] Optativamente, o dispositivo de computação ainda contém um banco de dados para armazenar números de Prandtl previamente mensurados de fluidos conhecidos, sendo que o processador é, ainda, preparado para comparar o número determinado de Prandtl com os números de Prandtl armazenados a fim de, a seguir, definir as características do fluido.

[0020] Optativamente, o processador é, ainda, preparado para controlar o funcionamento de um elemento de aquecimento, sendo que o elemento de aquecimento é preparado para suprir um pulso de calor ao equipamento de produção.

[0021] De acordo com um quarto aspecto, provê-se um programa de computador, que contém um código legível por computador que, quando executado em um dispositivo de computação, faz com que o dispositivo de computação se comporte como um dispositivo de computação tal como acima descrito no terceiro aspecto.

[0022] De acordo com um quinto aspecto, provê-se um produto de programa de computador que contém uma mídia legível por computador e um programa de computador como acima descrito no quarto aspecto, em que o programa de computador é armazenado na mídia legível por computador.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] A Figura 1 é uma vista lateral de uma tubulação e de um elemento de aquecimento conforme uma configuração da invenção;

[0024] A Figura 2 é uma vista transversal de uma tubulação conforme uma configuração da invenção;

[0025] A Figura 3 representa, esquematicamente, em um diagrama de blocos, um sistema para definir as características de regimes de fluxos múltiplos de acordo com uma configuração da invenção;

[0026] A Figura 4 é um gráfico que mostra uma reação de temperatura a um pulso de calor de dois sensores, durante a mensuração de um fluxo multifásico estratificado;

[0027] A Figura 5 é um gráfico que mostra uma constante de tempo mensurada de uma pluralidade de sensores de fluxo multifásico estratificado numa tubulação;

[0028] A Figura 6 é um modelo de elemento finito do processo do Pulso de Calor conforme uma configuração da invenção; e

[0029] A Figura 7 é um fluxograma que mostra as etapas de acordo com uma configuração da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0030] Fazendo referência à Figura 1, representa-se o equipamento 1 de produção com um elemento de aquecimento 2 disposto em volta de uma parede externa do equipamento de produção 1. O equipamento de produção 1 deste exemplo é uma tubulação, embora o elemento de aquecimento 2 possa ser disposto em volta ou adjacentemente a qualquer tipo de equipamento de produção.

[0031] Fazendo referência à Figura 2, pode-se ver que uma faixa condutora de calor 3 está disposta em torno do equipamento de produção 1 e em contato com o elemento de aquecimento 2 para garantir que haja um bom contato térmico entre o elemento de aquecimento 2 e o equipamento de produção 1. A faixa condutora de calor 3 pode ser feita de qualquer material adequado, como, por exemplo, cobre ou latão. Uma pluralidade de sensores 4, 5, 6, 7, 8 é também disposta em torno do equipamento de produção 1.

[0032] Para assegurar um bom contato entre os sensores de temperatura e o equipamento de produção 1, podem ser feitos sulcos em uma parede externa do equipamento de produção. Cada sulco é usado para alojar um sensor de temperatura.

[0033] Fazendo referência à Figura 3, representa-se um sistema para definir as características de um fluxo multifásico. Os sensores de calor estão ligados a um dispositivo de computação 9 através de um dispositivo de entrada/saída 10. O dispositivo de entrada/saída 10 é utilizado para enviar instruções ao elemento de aquecimento 2 e para receber dados dos sensores de temperatura. Um processador 11 é utilizado para gerar instruções a serem enviadas ao elemento de aquecimento 2 para controlar o funcionamento do elemento de aquecimento 2. O processador 11 é também utilizado para analisar as mensurações feitas pelos sensores de temperatura. É interessante notar que estas funções podem ser implantadas através do uso de diversos processadores, mas para fins de clareza, mostra-se apenas um processador 11.

[0034] Nesta configuração de exemplo, provê-se também um visor 12 para permitir que um usuário possa ver os resultados da análise das informações recebidas dos sensores de temperatura. Provê-se também, uma mídia legível por computador no formato de uma memória 13. A memória 13 pode ser utilizada para armazenar os dados coligidos, as instruções pré-programadas para os elementos de aquecimento 2, e um banco de dados 14 de reações térmicas e de números de Prandtl de uma variedade de fluidos e de misturas de fluidos sob diversas condições. A memória 13 pode também ser utilizada para armazenar um programa 15 que contém instruções a serem cumpridas pelo processador.

[0035] Note-se que a Figura 3 representa um meio de controle sob a forma de um dispositivo de computação 9 ligado a um único item do equipamento de produção 1. É interessante notar que um único dispositivo de computação 9 pode ser ligado a uma pluralidade de itens do equipamento de produção, ou a uma pluralidade de elementos de aquecimento dispostos em diversos pontos em um ou mais itens do equipamento de produção a fim de definir as características do fluxo multifásico em diversos itens do equipamento de produção ou em diversos pontos do mesmo equipamento de produção.

[0036] Se o equipamento de produção 1 contiver um fluido multifásico, e for exigido que, de alguma maneira, se definam as características do fluxo do fluido multifásico, o processador 11 enviará uma instrução ao elemento de aquecimento 2 para prover um breve pulso de calor ligando o elemento de aquecimento 2 durante um curto período de tempo. O tempo é escolhido para assegurar que uma resposta razoável de temperatura seja obtida, o que se baseia na potência do elemento de aquecimento. Quando o elemento de aquecimento 2 é ligado, ele começa a aquecer- se e, desta forma, aquece as paredes do equipamento de produção 1. O calor é conduzido através das paredes e aquece os fluidos contidos no equipamento de produção 1.

[0037] Quando o elemento de aquecimento 2 é desligado, a temperatura das paredes do equipamento de produção 1 começa a cair na medida em que o calor gerado é dissipado no fluido contido no equipamento de produção 1. A razão na qual a temperatura cai depende, entre outras coisas, da natureza do fluido adjacente à parede do equipamento de produção 2, e, em particular, do coeficiente de transmissão de calor entre a parede interna do equipamento de produção 1 e o fluido adjacente à parede interna. O coeficiente de transmissão de calor depende do número de Prandtl, Pr, que reflete as propriedades térmicas do fluido. Os números de Prandtl dos fluidos normalmente transportados (óleo, gás, água) diferem suficientemente para mostrar uma diferença significativa na reação térmica mensurada.

[0038] O número de Prandtl é adimensional, uma vez que ele é uma relação entre um momento de difusividade e uma difusividade térmica, e pode ser definido por:

onde é a viscosidade cinemática, é a difusividade térmica, é a viscosidade dinâmica, k é a condutividade térmica, cp é o calor específico, e é a densidade. Um Pr baixo, indica, normalmente, que a transmissão condutiva é um mecanismo dominante de transmissão de calor, e que o calor se difunde rapidamente, enquanto que um Pr alto indica, normalmente, que a transmissão de calor de convecção é um mecanismo dominante de transmissão de calor, e que o calor se difunde menos rapidamente.

[0039] Na Figura 2 pode-se ver que, num fluxo multifásico, um fluido de alta densidade é provável que seja adjacente aos sensores de temperatura mais baixa 7, 8 enquanto que um fluido de densidade menor fluirá adjacentemente aos sensores de temperatura mais alta 4, 5. Este tipo de fluxo é denominado "fluxo estratificado". A invenção pode ser aplicada a outros tipos de fluxos, mas, o fluxo estratificado é utilizado como exemplo.

[0040] A Figura 4 mostra a reação térmica do sensor de temperatura 4 e do sensor de temperatura 8 em um exemplo no qual o equipamento de produção 1 está transportando óleo e água em fluxo estratificado. Neste exemplo, devido às densidades diferentes dos dois fluidos, o sensor de temperatura 4 é adjacente ao óleo no equipamento de produção 1, e o sensor de temperatura 8 é adjacente à água no equipamento de produção 1. Um pulso de calor de 20 segundos foi aplicado. Pode-se ver que a temperatura no sensor 8 adjacente à água subiu mais rapidamente, alcançou um valor mais alto, e caiu mais rapidamente que a temperatura no sensor 4 adjacente ao óleo. Esta informação pode ser utilizada para auxiliar na definição das características do fluxo multifásico, ou, pelo menos, para determinar quais fases estão presentes e em quais pontos do equipamento de produção 1.

[0041] A fim de melhorar a qualidade das mensurações, e de diminuir a relação sinal/ruído, uma constante de tempo é extraída da resposta de temperatura de cada sensor a partir da queda exponencial da temperatura após o pulso de calor. A queda exponencial de temperatura acontece pouco depois que uma temperatura máxima foi mensurada. Em vez de mensurar o tempo que leva para atingir um determinado nível de temperatura, o que somente iria utilizar um ponto de mensuração de temperatura e iria introduzir uma grande dose de incerteza, a determinação da constante de tempo a partir da queda exponencial da temperatura utiliza uma grande série de pontos e suaviza os erros respectivos.

[0042] De maneira mais simples, a técnica dará um resultado como mostrado na Figura 4: Se as fases esperadas no equipamento de produção já forem conhecidas (neste caso, óleo e água puros sem dispersão), o regime de fluxo poderá ser facilmente determinado. A constante de tempo pode ser utilizada para determinar um ou mais parâmetros do fluido, como, por exemplo, o tipo de fluido que flui nas proximidades do sensor de temperatura.

[0043] Passando à Figura 5, mostra-se a constante de tempo para os sensores A, B, C, D, E, que correspondem, respectivamente, aos sensores 4, 5, 6, 7 e 8, na Figura 2. Pode-se ver que a constante de tempo durante um período significativo de tempo para cada sensor A, B, C é aproximadamente a mesma, enquanto que a constante de tempo para os sensores de temperatura D e E são semelhantes entre si, mas são diferentes das constantes de tempo para os sensores A, B e C. Isto indica claramente um fluxo estratificado com uma fase líquida no equipamento de produção 1, até pelo menos o nível no qual o sensor de temperatura está situado a cuja temperatura o sensor D está situado, e outra fase líquida no equipamento de produção 1 acima do nível no qual está situado o sensor de temperatura D.

[0044] A constante de tempo pode ser utilizada para definir as características do fluxo de fluido, uma vez que ela é afetada tanto pelas propriedades do fluido quanto pela velocidade da vazão. Por exemplo, a constante de tempo pode ser mensurada para um fluxo de uma só fase (por vez, para cada um dos fluidos utilizados) em diferentes velocidades de vazão. Isto pode ser utilizado para gerar uma tabela de procura de constantes de tempo em função do tipo de fluido e da velocidade da vazão. Uma mensuração de um fluxo multifásico pode, consequentemente, ser procurada na tabela (a velocidade da vazão deve ser calculada paralelamente) para determinar a distribuição das fases. Isto pode ser feito à mão ou com o uso de um computador para dar uma indicação do fluxo do fluido.

[0045] Se estiver disponível um modelo confiável de fluxo de fluido dentro da geometria da mensuração, o coeficiente de transmissão de calor pode ser calculado a partir do resultado da mensuração. O coeficiente de transmissão de calor depende do número de Prandtl e do número de Reynolds. O número de Reynolds é conhecido e, portanto, o número de Prandtl pode ser determinado. O número de Prandtl pode, então, ser comparado com os números de Prandtl conhecidos dos fluidos esperados no equipamento de produção. Note-se que as propriedades do material tais como o número de Prandtl também dependem da temperatura da massa contida no equipamento de produção, de modo que a temperatura deve ser sabida (ou por mensuração ou por simulação) e os parâmetros do material precisam ser ajustados de acordo com a temperatura daquele momento.

[0046] Se a distribuição de fase não for, ainda, conhecida, por exemplo, uma fase pode ser a dispersão de óleo em água, e outra fase pode ser óleo, a constante de tempo mensurada em cada sensor é comparada com uma constante de tempo previamente mensurada de um fluido conhecido que o equipamento de produção é possível que contenha. A constante de tempo pode variar de acordo com a natureza do fluido, a taxa de vazão do fluido, e com a temperatura do fluido.

[0047] Desta maneira, as características do fluido nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura podem ser determinadas e pode-se construir uma imagem da posição em que as fases podem ser encontradas dentro do equipamento de produção 1. É interessante notar que a provisão de mais sensores de temperatura situados em diversos pontos em torno do equipamento de produção 1 resultará em uma imagem mais precisa da distribuição de fases do fluxo do fluido multifásico dentro do equipamento de produção 1.

[0048] A fim de obter informações ainda mais importantes para definir as características do fluxo do fluido multifásico, é possível calcular o número de Prandtl do fluido fazendo uso da resposta de temperatura mensurada que usa uma representação da geometria do Método dos Elementos Finitos (MEF) [Finite Element Method (FEM)], como mostrado na Figura 6. A comparação do número de Prandtl calculado com os números de Prandtl mensurados dos vários fluidos (por exemplo, dispersão de óleo/água em várias seções) pode ser utilizada para dar uma imagem ainda mais detalhada da distribuição das fases.

[0049] O modelo simplificado MEF representado na Figura 6 mostra a parede do equipamento de produção 1, a faixa condutora de calor 3 e o elemento de aquecimento 2. O fluxo do fluido acontece da parede lateral do equipamento de produção 1 para o elemento de aquecimento 2. O elemento de aquecimento 2 neste modelo é considerado para ser isolado da temperatura ambiente, e o Ufluido pode ser obtido para água, óleo ou para uma mistura de fluidos. Note-se que a Figura 6 representa uma geometria muito simples, e que geometrias mais complexas podem ser modeladas. Por exemplo, pode-se modelar uma camada de depósito de cera na parede do equipamento de produção.

[0050] Passando agora à Figura 7, nela encontra-se um fluxograma que representa as etapas de acordo com uma configuração da invenção. A numeração seguinte corresponde àquela da Figura 7:

[0051] S1.Um pulso de calor é aplicado ao equipamento de produção que transporta fluxo de fluido multifásico.

[0052] S2.A reação térmica é mensurada em vários sensores de temperatura situados nas proximidades do equipamento de produção. Uma constante de tempo é obtida para cada sensor fazendo uso da queda de temperatura após ter sido atingido um valor máximo.

[0053] S3.A reação térmica de cada sensor de temperatura é utilizada para determinar os parâmetros do fluido, tais como, por exemplo, a natureza do fluido, nas proximidades de cada sensor de temperatura. Isto pode exigir a comparação da reação térmica com as reações térmicas previamente obtidas para fluidos conhecidos sob condições conhecidas.

[0054] S4.Se nenhuma informação adicional for exigida, o processo termina.

[0055] S5.Se forem exigidas informações adicionais, calcula-se o número de Prandtl do fluido nas proximidades de cada sensor de temperatura fazendo uso do MEF.

[0056] S6.O número de Prandtl calculado para cada sensor de temperatura é comparado com o número de Prandtl de fluidos conhecidos.

[0057] A invenção permite que equipamentos de produção multifásicos, como, por exemplo, tubulações, funcionem mais seguramente e mais eficazmente, pois o fluxo do fluido no equipamento de produção pode ser controlado e qualquer problema potencial pode ser diagnosticado. A técnica é não invasiva e, assim, não coloca em risco a integridade da tubulação. Além disto, ela pode ser facilmente adaptada a uma tubulação existente, em uma data posterior, sem interromper operações existentes. A invenção pode, portanto, ser utilizada para controlar fluxos multifásicos dentro de equipamentos de produção tais como tubulações. Alguns tipos de fluxo podem ser destrutivos ou podem danificar uma tubulação, e o controle do fluxo multifásico pode salientar quaisquer tipos de fluxos conhecidos como provocadores de danos. Isto permite que sejam tomadas ações corretivas antes que o fluxo se torne mais provocador de danos.

[0058] É interessante notar que uma pessoa com experiência na matéria verá que várias modificações podem ser aportadas às configurações acima descritas sem se afastar do escopo da presente invenção conforme definido nas reivindicações anexas. Por exemplo, enquanto os exemplos acima dado se aplicam a uma tubulação, a invenção pode ser utilizada para definir as características de qualquer tipo de equipamento de produção para uso na produção de óleo e gás.

Claims

1. Método para determinar características de fluxos multifásicos dentro de equipamentos de produção que contêm pelo menos dois fluidos, sendo caracterizado pelo fato de que o método consiste de: prover um pulso de calor a partir de uma fonte de calor adjacente ao equipamento de produção; mensurar uma reação térmica em cada um de uma pluralidade de sensores de temperatura situados adjacentemente ao equipamento de produção, sendo que a reação térmica contém uma constante de tempo obtida a partir de uma queda de temperatura mensurada após a aplicação do pulso de calor; utilizar as reações térmicas mensuradas na determinação dos parâmetros de um fluido contido na equipamento de produção nas proximidades de cada sensor de temperatura; e utilizar os parâmetros determinados do fluido na determinação das características do fluxo multifásico.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de a constante de tempo é comparada com constantes de tempo previamente mensuradas de fluidos conhecidos a fim de definir as características do fluido.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de a constante de tempo é comparada com constantes de tempo de fluidos conhecidos em cada uma de uma pluralidade de temperaturas diferentes e que fluem numa pluralidade de taxas diferentes.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizadopelo fato de que ainda compreende a utilização das reações térmicas mensuradas para determinar um número de Prandtl de um fluido nas proximidades de pelo menos um sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura.

5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de que ainda compreende compara o número de Prandtl determinado com números de Prandtl previamente mensurados de fluidos conhecidos a fim de, a seguir, definir as características do fluido.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de o equipamento de produção é uma tubulação.

7. Aparelho para determinar as características de um fluxo multifásico dentro de um equipamento de produção que contém pelo menos dois fluidos, sendo caracterizado pelo fato de que o aparelho é constituído de: uma pluralidade de sensores de temperatura aptos a ser montados ao equipamento de produção em diversas posições; uma fonte de calor capaz de prover um pulso de calor, sendo que a fonte de calor é apta a ser montada ao equipamento de produção; um meio de controle para mensurar uma reação térmica de cada um da pluralidade de sensores de temperatura após a aplicação de um pulso de calor ao equipamento de produção, sendo que a reação térmica compreende uma constante de tempo obtida a partir de uma queda de temperatura mensurada após a aplicação do pulso de calor; em que o meio de controle é, ainda, apto a utilizar as reações térmicas mensuradas para determinar os parâmetros de um fluido contido no equipamento de produção nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura, e a utilizar os parâmetros determinados do fluido para determinar as características do fluxo multifásico dentro do equipamento de produção.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de o meio de controle é,ainda, apto a controlar o funcionamento do elemento de aquecimento.

9. Aparelho de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de o meio de controle ainda contém um banco de dados que armazena reações térmicas previamente mensuradas de fluidos conhecidos.

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de o meio de controle é ainda apto a calcular um número de Prandtl de um fluido nas proximidades de pelo menos um sensor de temperatura.

11. Dispositivo de computação para determinar as características de um fluxo multifásico dentro do equipamento de produção que contém pelo menos dois fluidos, sendo caracterizadopelo fato de que o computador consiste de: um dispositivo de entrada/saída para receber de uma pluralidade de sensores de temperatura nas proximidades do equipamento de produção os dados indicativos de uma reação térmica de um fluido nas proximidades de cada sensor de temperatura como reação a um pulso de calor; um processador para calcular, para cada sensor de temperatura, uma constante de tempo obtida a partir de uma queda na temperatura mensurada após a aplicação do pulso de calor; em que o processador está preparado para determinar parâmetros de um fluxo contido no equipamento de produção nas proximidades de cada um dos sensores de temperatura que usam cada constante de tempo calculada, e para determinar as características do fluxo multifásico fazendo uso dos parâmetros determinados do fluido.

12. Dispositivo de computação conforme a reivindicação 11, caracterizadopelo fato de que ainda compreende um banco de dados para armazenar constantes de tempo previamente mensuradas de fluidos conhecidos sob condições conhecidas, sendo que o processador está ainda preparado para comparar cada constante de tempo mensurada com uma constante de tempo armazenada a fim de definir as características do fluido.

13. Dispositivo de computação conforme a reivindicação 11 ou 12, caracterizadopelo fato de o processador está ainda preparado para determinar um número de Prandtl de um fluido nas proximidades de pelo menos um sensor de temperatura da pluralidade de sensores de temperatura.

14. Dispositivo de computação conforme a reivindicação 13, caracterizadopelo fato de que ainda compreende um banco de dados para armazenar números de Prandtl previamente mensurados de fluidos conhecidos, sendo que o processador está ainda preparado para comparar o número de Prandtl determinado com os números de Prandtl armazenados a fim de, a seguir, definir as características do fluido.

15. Dispositivo de computação conforme qualquer uma das reivindicações de 11 a 14, caracterizado pelo fato de o processador está ainda preparado para controlar o funcionamento de um elemento de aquecimento, sendo que o elemento de aquecimento está preparado para fornecer um pulso de calor ao equipamento de produção.