Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2017 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFRJ |
Texto Completo: | http://hdl.handle.net/11422/9803 |
Resumo: | The use of safety factors, currently standard practice in the industry, stems from the uncertainty that surrounds the casing design process. However, the WSD approach doesn’t formally quantify the risk associated with each design. As such, it isn’t equipped to compare two different designs, neither from a risk perspective nor from a cost perspective. This dissertation develops an RBD methodology to calculate a casing string’s probability of failure using random resistance and load models. The largest advantage to the RBD approach is the ease of risk tolerance calibration, which decision makers can adjust to reflect their own risk aversion. A FORM-based model of normalization of probability distributions was proposed and validated using Monte Carlo Simulation. It was shown that the probability of failure can differ from the deterministic probability of failure by a factor of more than 50. The analysis has also shown that the most important variables from a variability standpoint are the material tensile strenght, the pore pressure and the fracture gradient, cumulatively responsible for more than 90% of the observed variability. On the other hand, the joint’s external diameter and wall thickness, as well as the weight of the reservoir fluid and the position of the top of cement column, are the least important, accounting for less than 0,3% of the observed variability. |
id |
UFRJ_2ef3c7319b9ec6d25cce2fe90218e67c |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:pantheon.ufrj.br:11422/9803 |
network_acronym_str |
UFRJ |
network_name_str |
Repositório Institucional da UFRJ |
repository_id_str |
|
spelling |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleoEngenharia civilRevestimento de poços de petróleoCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILThe use of safety factors, currently standard practice in the industry, stems from the uncertainty that surrounds the casing design process. However, the WSD approach doesn’t formally quantify the risk associated with each design. As such, it isn’t equipped to compare two different designs, neither from a risk perspective nor from a cost perspective. This dissertation develops an RBD methodology to calculate a casing string’s probability of failure using random resistance and load models. The largest advantage to the RBD approach is the ease of risk tolerance calibration, which decision makers can adjust to reflect their own risk aversion. A FORM-based model of normalization of probability distributions was proposed and validated using Monte Carlo Simulation. It was shown that the probability of failure can differ from the deterministic probability of failure by a factor of more than 50. The analysis has also shown that the most important variables from a variability standpoint are the material tensile strenght, the pore pressure and the fracture gradient, cumulatively responsible for more than 90% of the observed variability. On the other hand, the joint’s external diameter and wall thickness, as well as the weight of the reservoir fluid and the position of the top of cement column, are the least important, accounting for less than 0,3% of the observed variability.A utilização de fatores de segurança, abordagem padrão da indústria atualmente, é consequência da incerteza ao redor do processo de dimensionamento de revestimentos. No entanto, a abordagem Working Stress Design (WSD) não quantifica formalmente o risco inerente a cada projeto. Por conseguinte, não permite comparação quantitativa entre dois projetos distintos, tanto em termos de risco quanto de custo. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia baseada em confiabilidade (Reliability Based Design) para calcular a probabilidade de falha de uma coluna de revestimentos de poços de petróleo, utilizando modelos de resistência e de solicitação probabilísticos. A grande vantagem da abordagem Reliability Based Design (RBD) é a facilidade de calibração do perfil de risco, o qual refletirá a aversão ao risco do tomador de decisão através da escolha da probabilidade de falha à qual o mesmo está disposto se sujeitar. Um modelo baseado no First Order Reliability Method (FORM) de normalização de distribuições de probabilidade foi proposto, e validado através de técnica de Simulação Monte Carlo. Mostrou-se que a probabilidade de falha pode diferir da probabilidade de falha determinística por um fator de mais de 50. A análise feita demonstrou também que a tensão de ruptura, a pressão de poros e o gradiente de fratura representam conjuntamente mais de 90% da variabilidade observada nos resultados das simulações, e que o diâmetro externo da junta tubular, sua espessura da parede, o peso do fluido invasor e a posição do topo do cimento representam conjuntamente menos de 0,3% da variabilidade observada.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia CivilUFRJSagrilo, Luis Volnei Sudatihttp://lattes.cnpq.br/2047088531429977Souza, Fernando Mendes deLima Júnior, Eduardo Toledo deSilva, Emílio César Cavalcante Melo daOliveira, Felipe Lima de2019-09-24T14:06:12Z2023-12-21T03:06:22Z2017-05info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://hdl.handle.net/11422/9803porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2023-12-21T03:06:22Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/9803Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2023-12-21T03:06:22Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false |
dc.title.none.fl_str_mv |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo |
title |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo |
spellingShingle |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo Oliveira, Felipe Lima de Engenharia civil Revestimento de poços de petróleo CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
title_short |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo |
title_full |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo |
title_fullStr |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo |
title_full_unstemmed |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo |
title_sort |
Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo |
author |
Oliveira, Felipe Lima de |
author_facet |
Oliveira, Felipe Lima de |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Sagrilo, Luis Volnei Sudati http://lattes.cnpq.br/2047088531429977 Souza, Fernando Mendes de Lima Júnior, Eduardo Toledo de Silva, Emílio César Cavalcante Melo da |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Oliveira, Felipe Lima de |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Engenharia civil Revestimento de poços de petróleo CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
topic |
Engenharia civil Revestimento de poços de petróleo CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
description |
The use of safety factors, currently standard practice in the industry, stems from the uncertainty that surrounds the casing design process. However, the WSD approach doesn’t formally quantify the risk associated with each design. As such, it isn’t equipped to compare two different designs, neither from a risk perspective nor from a cost perspective. This dissertation develops an RBD methodology to calculate a casing string’s probability of failure using random resistance and load models. The largest advantage to the RBD approach is the ease of risk tolerance calibration, which decision makers can adjust to reflect their own risk aversion. A FORM-based model of normalization of probability distributions was proposed and validated using Monte Carlo Simulation. It was shown that the probability of failure can differ from the deterministic probability of failure by a factor of more than 50. The analysis has also shown that the most important variables from a variability standpoint are the material tensile strenght, the pore pressure and the fracture gradient, cumulatively responsible for more than 90% of the observed variability. On the other hand, the joint’s external diameter and wall thickness, as well as the weight of the reservoir fluid and the position of the top of cement column, are the least important, accounting for less than 0,3% of the observed variability. |
publishDate |
2017 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2017-05 2019-09-24T14:06:12Z 2023-12-21T03:06:22Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/masterThesis |
format |
masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://hdl.handle.net/11422/9803 |
url |
http://hdl.handle.net/11422/9803 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio de Janeiro Brasil Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil UFRJ |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Federal do Rio de Janeiro Brasil Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil UFRJ |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UFRJ instname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) instacron:UFRJ |
instname_str |
Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) |
instacron_str |
UFRJ |
institution |
UFRJ |
reponame_str |
Repositório Institucional da UFRJ |
collection |
Repositório Institucional da UFRJ |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) |
repository.mail.fl_str_mv |
pantheon@sibi.ufrj.br |
_version_ |
1815455997094789120 |