Análise transiente das principais variáveis na perfuração de poços de petróleo durante a ocorrência do Kick
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2014 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) |
Texto Completo: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2545 |
Resumo: | Oil exploration over the decades has become increasingly difficult as the available reserves or are increasingly scarce or are located in regions of difficult access and depths increasing and therefore, subjected to high pressures and temperatures. The drilling of petroleum wells demand large investments and highly skilled personnel for the operation to be economically viable. The knowledge of the available technologies and the choice of appropriate materials are important factors in this area. In extreme situations drilling requires strict process control. For this reason, one of the most important points in the drilling process is controlling the pressure within the well. If this control fails, the influx of formation fluids into the well can occur featuring a kick. It is essential a greater understanding of this phenomenon. Aiming at this goal, this study addresses the fundamentals of drilling, types of drilling fluids and the mechanisms, causes and signs of kicks, as well as the main methods of well control that have been utilized. The study also includes the major patterns of upward two-phase flow, as well as a summary of the kick simulators ever developed. To deepen this knowledge, a simplified simulator kick in ANSYS® CFX software is developed to analyze the behavior of some variables inside the pit during the occurrence of a gas kick. In this model, it is evaluated the behavior of dynamic variables such as pressure, viscosity, volumetric fractions and densities of fluids inside the tube during drilling. Also comparisons are made with different fluids with different rheological behavior and three turbulence models. For the variable pressure, it is observed that the behavior is similar to a conventional leak in a pipe. The behaviors of some Power Law fluids and Bingham fluids are analyzed. It noted that the gas spreads more quickly when the drilling fluid has rheological behavior of Bingham plastic. Among the turbulence models analyzed (k-ε, RNG- k-ε e SST), it is observed that the SST is the turbulence model which provides a more rapid decrease in the concentration of drilling fluid at the analyzed points. This model also allows a greater pressure drop along the stretch of the well examined in the final moment of the simulation. |
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Análise transiente das principais variáveis na perfuração de poços de petróleo durante a ocorrência do KickPerfuraçãoKickControle de poçoCFXDrillingWell ControlCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICAOil exploration over the decades has become increasingly difficult as the available reserves or are increasingly scarce or are located in regions of difficult access and depths increasing and therefore, subjected to high pressures and temperatures. The drilling of petroleum wells demand large investments and highly skilled personnel for the operation to be economically viable. The knowledge of the available technologies and the choice of appropriate materials are important factors in this area. In extreme situations drilling requires strict process control. For this reason, one of the most important points in the drilling process is controlling the pressure within the well. If this control fails, the influx of formation fluids into the well can occur featuring a kick. It is essential a greater understanding of this phenomenon. Aiming at this goal, this study addresses the fundamentals of drilling, types of drilling fluids and the mechanisms, causes and signs of kicks, as well as the main methods of well control that have been utilized. The study also includes the major patterns of upward two-phase flow, as well as a summary of the kick simulators ever developed. To deepen this knowledge, a simplified simulator kick in ANSYS® CFX software is developed to analyze the behavior of some variables inside the pit during the occurrence of a gas kick. In this model, it is evaluated the behavior of dynamic variables such as pressure, viscosity, volumetric fractions and densities of fluids inside the tube during drilling. Also comparisons are made with different fluids with different rheological behavior and three turbulence models. For the variable pressure, it is observed that the behavior is similar to a conventional leak in a pipe. The behaviors of some Power Law fluids and Bingham fluids are analyzed. It noted that the gas spreads more quickly when the drilling fluid has rheological behavior of Bingham plastic. Among the turbulence models analyzed (k-ε, RNG- k-ε e SST), it is observed that the SST is the turbulence model which provides a more rapid decrease in the concentration of drilling fluid at the analyzed points. This model also allows a greater pressure drop along the stretch of the well examined in the final moment of the simulation.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorA exploração de petróleo com o passar das décadas vem se tornando cada vez mais difícil, visto que as reservas disponíveis ou estão cada mais escassas ou estão localizadas em regiões de acesso complicado e profundidades cada vez maiores e com isso, submetidas a altas pressões e temperaturas. A perfuração de poços de petróleo demanda grandes investimentos e pessoal altamente especializado para que a operação seja economicamente viável. O conhecimento das tecnologias disponíveis e a escolha dos materiais apropriados são fatores importantes nesta área. Em situações extremas, a perfuração requer um controle rigoroso do processo. Por este motivo, um dos pontos mais importantes no processo de perfuração é o controle da pressão no interior do poço. Se este controle falhar, poderá ocorrer o influxo de fluidos da formação para o interior do poço caracterizando um kick. É imprescindível um maior conhecimento deste fenômeno. Visando este objetivo, este estudo aborda os fundamentos da perfuração de poços, os tipos de fluidos de perfuração e os mecanismos, causas e indícios de kicks, bem como, os principais métodos de controle de poços quem tem sido utilizados. O estudo também inclui os principais padrões de escoamento bifásico ascendente, bem como, um resumo dos simuladores de kick já desenvolvidos. Visando aprofundar este conhecimento, é desenvolvido um simulador simplificado de kick no software ANSYS® CFX para analisar o comportamento de algumas variáveis no interior do poço durante a ocorrência de um kick de gás. Neste modelo, é avaliado o comportamento dinâmico de variáveis como: pressão, viscosidade, frações volumétricas e densidades dos fluidos no interior do tubo durante a perfuração. São ainda, realizadas comparações com diferentes tipos de fluidos com comportamentos reológicos distintos e três modelos de turbulência. Para a variável pressão, observa-se que o comportamento é semelhante ao de um vazamento convencional em uma tubulação. São analisados os comportamentos de alguns fluidos de Potência e de Bingham. Nota-se que o gás propaga-se mais rapidamente quando o fluido de perfuração tem comportamento reológico de plástico ideal, ou seja, fluido de Bingham. Dentre os modelos de turbulência analisados (k-ε, RNG- k-ε e SST), observa-se que o SST é o modelo de turbulência que apresenta uma queda mais rápida da concentração do fluido de perfuração nos pontos analisados. É também esse modelo que permite uma maior queda de pressão ao longo do trecho do poço analisado no momento final da simulação.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em Engenharia QuímicaUFALSodré, Cristiane Holandahttp://lattes.cnpq.br/2425225506909155Marinho, José Luís Gomeshttp://lattes.cnpq.br/3886561174909122Vieira, William Gonçalveshttp://lattes.cnpq.br/4101928468409080Lima, Antonio Gilson Barbosa dehttp://lattes.cnpq.br/4527387699298544Oliveira, Francisco Freire de2018-02-27T14:22:22Z2018-02-262018-02-27T14:22:22Z2014-02-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfOLIVEIRA, Francisco Freire de. Análise transiente das principais variáveis na perfuração de poços de petróleo durante a ocorrência do Kick. 2014. 104 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2014.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/2545porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2018-07-24T15:04:19Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/2545Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2018-07-24T15:04:19Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false |
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