Análise e modelagem do escoamento transitório de fluidos de perfuração

• Autor(a) principal: Santos, Tainan Gabardo Miranda dos
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))
• Texto Completo: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/1660
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Petróleo; Poços; Perfuração de poços; Modelos matemáticos; Escoamento - Análise; Pressão; Engenharia mecânica; Petroleum; Wells; Shaft sinking; Mathematical models; Runoff - Analysis; Pressure; Mechanical engineering

Fluidos de perfuração apresentam comportamento tixotrópico e normalmente gelificam quando em repouso. A gelificação é fundamental para evitar que cascalhos provenientes da perfuração do poço se depositem sobre a broca em eventuais paradas no processo. Nessas condições são necessárias altas pressões para reiniciar o escoamento do fluido e, consequentemente, a perfuração. Por outro lado, pressões muito elevadas podem danificar as formações rochosas no fundo do poço. Dessa forma, um maior conhecimento sobre tixotropia e sobre o escoamento de materiais tixotrópicos se torna inevitável para melhor controle do processo. O mecanismo que controla o fenômeno de tixotropia ainda não é bem definido e a modelagem matemática representa um desafio. O objetivo do trabalho proposto é desenvolver um modelo matemático para o estudo da transmissão de pressão em fluidos de perfuração. A presente dissertação apresenta uma revisão de trabalhos encontrados na literatura aberta que abordam e modelam o fenômeno de tixotropia e o escoamento transitório de fluidos compressíveis. O problema é formulado como o escoamento entre o interior da coluna de perfuração e o espaço anular entre a parede externa da coluna de perfuração e a parede do poço. As equações que modelam o problema (conservação da massa, constitutiva do modelo tixotrópico, de estado e da quantidade de movimento) são discretizadas e resolvidas numericamente através de um algoritmo computacional em linguagem Fortran. O modelo é validado com resultados experimentais e numéricos obtidos da literatura. Comparações entre os dados de um fluido de perfuração utilizado em campo pela Petrobras medidos experimentalmente e calculados por três modelos viscoplásticos e um pseudoplástico são realizadas. Os fluidos viscoplásticos, devido à tensão limite de escoamento, não transmitem a pressão à saída do espaço anular. Análises de sensibilidade são realizadas mostrando o efeito da tixotropia do fluido na transmissão de pressão.