Modelagem numérica e análise de modos de falha de conexões entre tubulares de revestimento de poços

• Autor(a) principal: Mantilla Uribe, Juan Camilo
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-07062017-103000/
• topic: Casing; Conexões; Connections; Contact problem; Elementos finitos; Finite element method; Problemas de contato; Revestimentos

Dependendo da magnitude, falhas na coluna de revestimento podem gerar grandes perdas econômicas e ambientais. Dada a complicada revisão e manutenção do revestimento durante a operação do poço, este deve ser projetado com robustez suficiente para suportar as solicitações em sua vida útil. As conexões de revestimento têm sido consideradas na literatura como os componentes mais propensos à falha. Testes são geralmente utilizados para qualificar a capacidade última das conexões no projeto de revestimento; porém, tendem a ser caros e demandam tempo considerável. Com o objetivo de diminuir os custos dos testes, modelos em elementos finitos são amplamente usados como alternativa e em complemento aos testes para avaliar o comportamento das conexões. Este trabalho apresenta um estudo de conexões de revestimento com base em modelos em elementos finitos, considerando a aplicação de torque de aperto, tração e pressão interna, tomando como caso de estudo uma conexão API 8 Round LTC 9 5/8 47 lb/ft L80. Na modelagem numérica adota-se axissimetría, a inclusão da elastoplasticidade com endurecimento isotrópico controlado pela superfície de falha de Von Mises, não linearidade geométrica e modelagem de contato para grandes deslizamentos com inclusão de fricção tangencial às superfícies de contato. Com uso de critérios mencionados na literatura e hipóteses de falha - principalmente dadas em função das pressões nos filetes, afastamento entre filetes e excessiva plasticidade - o modelo em elementos finitos desenvolvido foi utilizado para avaliar a capacidade da conexão ante os modos de falha por desacoplamento e vazamento. Os resultados da análise são satisfatórios quando comparados às resistências calculadas pela normativa API, e dados e observações experimentais presentes nas referências. Do estudo obtém-se um método para modelagem, que permite reproduzir os fenômenos observados em conexões de revestimento e estimar os modos de falha, podendo ser estendida a análise para conexões com diferentes geometrias. Este estudo é a base para pesquisas futuras sobre modelagem em elementos finitos de testes de conexões, definição de estados limites e de estudos de confiabilidade estrutural em conexões de revestimento de poço.