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ORCID:  http://orcid.org/0009-0001-8995-4235
Tipo do documento: Trabalho de Conclusão de Curso
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Título: Avaliação dos mecanismos de desgaste de componentes de BCS operando em meio com água salgada, abrasivo e gás CO2
Título(s) alternativo(s): Evaluation of wear mechanisms of BCS components operating in environments with salt water, abrasive and CO2 gas
Autor(es): Costa, Rafael de Lima
Primeiro orientador: Arencibia, Rosenda Valdés
Primeiro membro da banca: Silva, Leonardo Rosa Ribeiro da
Segundo membro da banca: Rodrigues, Fernando Buiatti
Resumo: O bombeio centrífugo submerso é um dos métodos de elevação artificial de petróleo utilizados em poços que não apresentam energia suficiente para elevá-lo naturalmente até à superfície. As bombas centrífugas submersíveis (BCS) utilizadas nessa aplicação trabalham em condições severas, pois nos poços há água, areia e gases, que provocam prejuízos em sua operação, como perda de eficiência e danos críticos nos componentes internos. Em situações reais, o efeito da corrosão causada por CO2 é uma preocupação adicional na degradação de estruturas e equipamentos de exploração de petróleo, incluindo os componentes de BCSs, como: rotores, difusores e mancais de deslizamento. O presente projeto traz como principal objetivo a realização de ensaio de bomba de BCSs com injeção de gás CO2 (livre) em meio com água salgada e abrasivo, com o objetivo de minimizar os teores de oxigênio a níveis inferiores a 500 ppb e avaliar o efeito da presença desse gás na degradação dos componentes da bomba. A massa de todos os componentes da bomba foi medida antes e após os ensaios visando a identificação dos componentes com maior desgaste. Em seguida a perda de massa foi calculada e os componentes críticos identificados. Para estes componentes foram identificados os micromecanismos de degradação usando microscopia eletrônica de varredura (MEV), através da qual se pode ainda acessar a composição química dos diversos componentes mecânicos das bombas. Os resultados obtidos mostraram que os componentes do primeiro estágio apresentaram a maior taxa de perda de massa (10,78 g/t – variação de 7,66 %), enquanto no segundo e terceiro estágios apresentaram taxas, respectivamente, de 10,11 g/t (variação de 7,21%) e 8,06 g/t (variação de 5,80 %). Em relação aos mecanismos de desgaste se observou que o desgaste dos componentes da BCS ocorre de maneira diferenciada, que inclui mas não se limita a: presença de corrosão, erosão e abrasão.
Abstract: Submersible centrifugal pumping is one of the methods of artificial oil lift used in wells that lack sufficient energy to naturally lift it to the surface. Submersible centrifugal pumps (SCP) used in this application operate under severe conditions due to the presence of water, sand, and gases in the wells, causing operational drawbacks such as loss of efficiency and critical damage to internal components. In real situations, the effect of corrosion caused by CO2 is an additional concern in the degradation of structures and oil exploration equipment, including SCP components such as rotors, diffusers, and sliding bearings. The main objective of this project is to conduct SCP testing with CO2 gas injection (free) in a medium of saltwater and abrasives to minimize oxygen levels to below 500 ppb and assess the effect of this gas presence on pump component degradation. The mass of all pump components was measured before and after the tests to identify the most worn components. Subsequently, the mass loss was calculated, and critical components were identified. Microscopic degradation mechanisms were identified for these components using scanning electron microscopy (SEM), which also enabled access to the chemical composition of various mechanical components of the pumps. The obtained results indicated that first-stage components showed the highest mass loss rate (10.78 g/t – variation of 7.66%), while second and third stages presented rates of 10.11 g/t (variation of 7.21%) and 8.06 g/t (variation of 5.80%), respectively. Regarding wear mechanisms, it was observed that wear of SCP components occurs differently, including but not limited to: corrosion, erosion, and abrasion.
Palavras-chave: BCSs
ESPs
Desgaste
Wear
CO2
CO2
Abrasão
Abrasion
Erosão
Erosion
Corrosão
Corrosion
Cavitação
Cavitation
Sinergismo
Synergism
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: Brasil
Editora: Universidade Federal de Uberlândia
Referência: COSTA, Rafael de Lima. Avaliação dos mecanismos de desgaste de componentes de BCS operando em meio com água salgada, abrasivo e gás CO2. 2023. 64 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecatrônica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2024.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/40985
Data de defesa: 1-Dez-2023
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