MODELAGEM PARA O ESCOAMENTO TRANSIENTE HORIZONTAL E QUASE HORIZONTAL NA PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO

• Autor(a) principal: SUZANA SANTOS COSTA
• Data de Publicação: 2006
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell)
• Texto Completo: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=8883@1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=8883@2

Dentre os custos considerados na explotação de um campo de petróleo, os de perfuração constituem uma parcela significativa do total. Dentro deste cenário, devemos estar atentos à remoção dos cascalhos gerados pela perfuração, também referido como limpeza de poços. Esta operação é, ainda hoje, um tema crítico na perfuração de poços de alta inclinação, pois os cascalhos que se depositam devido à ação da gravidade, formam um leito no interior do espaço anular formado entre a coluna de perfuração e o revestimento. Quando este leito ocupa grande parte do espaço anular, ele é responsável por diversos problemas na perfuração, como por exemplo, desgaste prematuro da broca, baixas taxas de penetração, fraturamento da formação, torques e arrastes excessivos na coluna de perfuração, prisão da coluna de perfuração, interrupção da circulação de fluido, aumento da pressão no anular, etc. Se esta situação não for tratada adequadamente, o problema pode provocar a perda do poço. A tese propõe uma modelagem para o escoamento multifásico na perfuração de poços de petróleo, capaz de avaliar a formação do leito de cascalhos e prever oscilações de pressões no anular decorrentes do escoamento. O modelo adotado é o de duas camadas, onde o espaço anular é dividido em duas regiões: leito e suspensão. O leito (Região 1) é formado pelos cascalhos que se sedimentam devido ao efeito gravitacional enquanto a suspensão (Região 2) é a porção do anular acima do leito depositado, formada pelo fluido de perfuração e os cascalhos transportados. As equações que constituem o modelo implementado são dadas pelas equações de conservação de massa para os sólidos e para o líquido e as equações de conservação de quantidade de movimento para o leito e para a suspensão. O método dos volumes finitos foi utilizado para a discretização das equações diferenciais juntamente com o método de Newton para a solução do sistema não-linear de equações. A solução é dada através das seguintes variáveis: altura do leito, velocidade dos sólidos no leito e na suspensão, velocidade do fluido no leito e na suspensão, pressão no anular e concentração de sólidos no anular. Exemplos de aplicação da metodologia são apresentados e mostram o comportamento das variáveis envolvidas ao longo do tempo. Os exemplos mostram a eficácia da metodologia para simular operações de perfuração, em especial, a limpeza de poço.