A crescente evolução nas técnicas de extração e transporte de líquidos freqüentemente esbarra em dificuldades que estão ligadas à medição das propriedades do escoamento. Sistemas simples de medição estão atualmente disponíveis no mercado, mas que não contemplam totalmente todas as situações encontradas na prática. Uma das principais dificuldades no que diz respeito a este tipo de procedimento, esta relacionada à medição de vazão em escoamentos multifásicos (Rodriguez et al, 2004).

Este trabalho apresenta um estudo experimental sobre a técnica de medição capacitiva das frações volumétricas “in situ” das fases em escoamento multifásico. Busca-se desenvolver uma sonda não intrusiva de fácil montagem e a baixo custo, mas que seja capaz de fornecer dados instantâneos sobre a distribuição de ar, óleo e água numa seção transversal qualquer do tubo, atentando-se para o transporte de óleo pesado, ar e água salgada.

Espera-se que o método seja imune ao padrão de fluxo, podendo assim ser utilizado tanto para monitoramento de dutos de produção e transporte de petróleo e seus derivados quanto para pesquisas científicas com as mais variadas possibilidades. Como exemplos de aplicação teríamos informações “on-line” sobre a espessura do anel de água no escoamento “core-flow” ou seriamos capazes de obter dados importantes relacionados às emulsões tanto de água em óleo, quanto de óleo em água, viabilizando métodos de controle da ocorrência da mesma e quando não for possível evitar o acontecimento, métodos para reverter este estado.

O método apresentado acima pode não ser tão preciso quanto a técnica de raios gama, por exemplo, mas é uma forma de monitoramento barata, que não oferece risco nem ao meio ambiente nem ao operador e oferece dados de fácil compreensão, tratamento e estudo.

Assim, basicamente, buscamos um método de medição independente do padrão de fluxo e das condições ambientais e que forneça uma resposta rápida e precisa, melhorando assim a produção de petróleo, gás e seus derivados.

Sondas capacitivas medem, eletronicamente, a capacitância entre dois ou mais condutores em um ambiente dielétrico, geralmente um líquido ou gás. Uma técnica similar é a medida por campo elétrico, onde a voltagem do campo eletrostático gerado por condutores em um meio dielétrico é colhida por um aparelho e um amplificador de impedância.

Existem várias configurações propostas de montagem dos eletrodos [Sami et al. (1980), Stott et al. (1985) e Kendoush e Sarkis (1995)]. Cada uma delas têm propriedades próprias: placas côncavas paralelas apresentam maior sensibilidade, porém são altamente dependentes da distribuição espacial das fases entre as placas; anel duplo apresenta maior imunidade em relação à distribuição das fases, porém possui baixa sensibilidade; dupla hélice helicoidal apresenta características intermediárias.

Os próximos objetivos são a escolha de uma freqüência que atenda às necessidades das medições, trabalho esse que será feito buscando a maior facilidade de calibração e construção do circuito para análise dos dados. Seguirá a calibração estática e construção de gráficos que relacionem porcentagem em volume dos fluídos utilizados (fração volumétrica), nas combinações possíveis (água e ar; água e óleo; óleo e ar; água, óleo e ar variando a fração volumétrica de cada fluido), com a capacitância para uma a freqüência pré-definida. Estudos iniciais mostram que para combinações de dois fluidos a resposta é linear. Após a calibração estática será feita a montagem das sondas capacitivas na linha trifásica existente no laboratório do NETeF que simulará os padrões de fluxo trifásicos. Seguirá a calibração dinâmica seguindo os mesmos parâmetros da calibração estática.

O passo seguinte, e talvez o mais importante, será a construção do circuito para excitação e aquisição de dados e a construção de um programa em LabView que analisará os dados.

Espera-se que os dados levantados sejam um recurso para estudos dos escoamentos trifásicos óleo-água-ar em longo prazo, incluindo o estudo de emulsões e formas de previsão e controle da mesma. Espera-se que um monitoramento mais eficiente dos dutos de produção e transporte com dispositivos não intrusivos seja um passo importante para uma maior e melhor produção de petróleo e derivados.

Como conclusão, tem-se uma indicação que para o uso desse tipo de técnica capacitiva devemos utilizar duas sondas em paralelo, uma para diferenciar água e o restante e outra para diferenciar óleo e ar. A sugestão para diferenciar água do restante seria a sonda de anéis paralelos, pois apresenta uma diferença de sinal muito grande entre a água e os demais fluidos estudados.  A segunda sonda para a diferenciação entre o óleo e o ar seria a sonda de dupla hélice helicoidal, devido a uma menor dependência do padrão e por ter uma diferença de sinal relativamente alta entre os fluidos. A sonda de placas côncavas apesar de ter a maior sensibilidade não deveria ser usada pela provável alta dependência com o padrão de fluxo.

Sugere-se também a utilização de freqüências entre 1kHz e 30kHz e entre 60 kHz e 100 kHz.