Simulação numérica do escoamento particulado para o preenchimento de canal fraturado
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Data de Publicação: | 2013 |
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/1/793 |
Resumo: | No processo de perfuração, a perda de fluido para o reservatório é um dos principais fenômenos que podem comprometer a produtividade do poço. A eventual presença de fraturas, combinadas aos elevados gradientes de pressão, no conjunto poçoreservatório, intensifica o fenômeno de invasão de fluido. Quando não previsto, este fenômeno deve ser controlado de forma a restabelecer a circulação no poço. Neste trabalho, o controle da invasão de fluido é realizado através do processo de injeção de partículas sólidas para vedação das fraturas. A simulação numérica do problema investigado é dividida em duas partes, diferenciadas pelo tipo de escoamento no canal fraturado: escoamento monofásico de fluido, para a análise do fenômeno de invasão; e escoamento bifásico líquido-sólido, para o processo de preenchimento da fratura com material particulado. A formulação matemática e a modelagem numérica para o escoamento particulado são representadas por uma abordagem Euler-Lagrange. A solução acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através da combinação dos modelos Dense Discrete Phase Model (DDPM) e Discrete Element Method (DEM), disponíveis no programa ANSYS FLUENT. O preenchimento das fraturas é caracterizado pela análise do tempo de injeção (no canal) e formato do leito fixo (na fratura) das partículas. Esta caracterização é obtida através da variação dos parâmetros principais de injeção das partículas, que influenciam a concentração de partículas no interior do canal. Resultados mostram o efeito da variação da concentração de sólidos da fase particulada para diferentes parâmetros de monitoramento, sendo os principais a vazão de fluido pela saída da fratura, a pressão da mistura na entrada do canal e a concentração de partículas injetadas no canal. |
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2014-04-15T22:21:26Z2014-04-15T22:21:26Z2013-06-21DE LAI, Fernando César. Simulação numérica do escoamento particulado para o preenchimento de canal fraturado. 2013. 201 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materias) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/793No processo de perfuração, a perda de fluido para o reservatório é um dos principais fenômenos que podem comprometer a produtividade do poço. A eventual presença de fraturas, combinadas aos elevados gradientes de pressão, no conjunto poçoreservatório, intensifica o fenômeno de invasão de fluido. Quando não previsto, este fenômeno deve ser controlado de forma a restabelecer a circulação no poço. Neste trabalho, o controle da invasão de fluido é realizado através do processo de injeção de partículas sólidas para vedação das fraturas. A simulação numérica do problema investigado é dividida em duas partes, diferenciadas pelo tipo de escoamento no canal fraturado: escoamento monofásico de fluido, para a análise do fenômeno de invasão; e escoamento bifásico líquido-sólido, para o processo de preenchimento da fratura com material particulado. A formulação matemática e a modelagem numérica para o escoamento particulado são representadas por uma abordagem Euler-Lagrange. A solução acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através da combinação dos modelos Dense Discrete Phase Model (DDPM) e Discrete Element Method (DEM), disponíveis no programa ANSYS FLUENT. O preenchimento das fraturas é caracterizado pela análise do tempo de injeção (no canal) e formato do leito fixo (na fratura) das partículas. Esta caracterização é obtida através da variação dos parâmetros principais de injeção das partículas, que influenciam a concentração de partículas no interior do canal. Resultados mostram o efeito da variação da concentração de sólidos da fase particulada para diferentes parâmetros de monitoramento, sendo os principais a vazão de fluido pela saída da fratura, a pressão da mistura na entrada do canal e a concentração de partículas injetadas no canal.During the drilling process, the fluid loss to formation is one of the most important players that affect the productivity of the well. When combined with high pressure gradients at the wellbore-reservoir interface, fractures may eventually magnify the invasion phenomenon. These phenomena, when not predicted, must be controlled to restore the wellbore circulation. In this work, the fluid invasion is managed by injecting solid particles with the drilling fluid to obturate the fracture. The numerical simulation of the problem here investigated is divided in two parts, concerning the type of flow in the channel: monophase fluid flow, to analyze the invasion phenomenon and twophase flow (fluid and particles), to filling process of the fracture with particulated material. The mathematical formulation and numerical modeling are represented via an Euler-Lagrange approach. Coupled solution of discrete (particles) and continuum (fluid) phases is performed by combining the models Dense Discrete Phase Model (DDPM) and Discrete Element Method (DEM) available in ANSYS FLUENT. The filling of the fractures is characterized by analyzing the injection time (in the channel) and the format of the fixed bed (in the fracture) of the particles. This characterization is obtained by the variation of the main parameters for the particles injection that influence the concentration of particles within the channel. The results show the effect of varying the concentration of the solid particle phase for different monitoring parameters. The main parameters are the fluid flow rate through the outlet of the fracture the pressure of the mixture in the inlet of the channel and the concentration of particles injected into the channel.porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de MateriaisPoços de petróleo - Perfuração - FraturaEscoamento bifásicoDinâmica dos fluidosPartículas (Física, química, etc.)Modelos matemáticosMétodos de simulaçãoEngenharia mecânicaOil well drilling - FractureTwo-phase flowFluid dynamicsParticlesMathematical modelsSimulation methodsMechanical engineeringSimulação numérica do escoamento particulado para o preenchimento de canal fraturadoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCuritibaMestradoFranco, Admilson TeixeiraDe Lai, Fernando Césarreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRinfo:eu-repo/semantics/openAccessTHUMBNAILCT_PPGEM_M_De Lai, Fernando Cesar_2013.pdf.jpgCT_PPGEM_M_De Lai, Fernando Cesar_2013.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1363http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/793/4/CT_PPGEM_M_De%20Lai%2c%20Fernando%20Cesar_2013.pdf.jpg5316ece8bdb7d74ac795dc60d1d50f48MD54ORIGINALCT_PPGEM_M_De Lai, Fernando Cesar_2013.pdfCT_PPGEM_M_De Lai, Fernando Cesar_2013.pdfapplication/pdf14460489http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/793/1/CT_PPGEM_M_De%20Lai%2c%20Fernando%20Cesar_2013.pdffb4307de01a2831345d69037f31abf6bMD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81220http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/793/2/license.txt3cbdb04c3d289deb9dca129a3870a6e1MD52TEXTCT_PPGEM_M_De Lai, Fernando Cesar_2013.pdf.txtCT_PPGEM_M_De Lai, Fernando Cesar_2013.pdf.txtExtracted texttext/plain309250http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/793/3/CT_PPGEM_M_De%20Lai%2c%20Fernando%20Cesar_2013.pdf.txtf13978357f7340c2c63b5cd13ae673bcMD531/7932015-03-07 03:15:10.955oai:repositorio.utfpr.edu.br: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Repositório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2015-03-07T06:15:10Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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No processo de perfuração, a perda de fluido para o reservatório é um dos principais fenômenos que podem comprometer a produtividade do poço. A eventual presença de fraturas, combinadas aos elevados gradientes de pressão, no conjunto poçoreservatório, intensifica o fenômeno de invasão de fluido. Quando não previsto, este fenômeno deve ser controlado de forma a restabelecer a circulação no poço. Neste trabalho, o controle da invasão de fluido é realizado através do processo de injeção de partículas sólidas para vedação das fraturas. A simulação numérica do problema investigado é dividida em duas partes, diferenciadas pelo tipo de escoamento no canal fraturado: escoamento monofásico de fluido, para a análise do fenômeno de invasão; e escoamento bifásico líquido-sólido, para o processo de preenchimento da fratura com material particulado. A formulação matemática e a modelagem numérica para o escoamento particulado são representadas por uma abordagem Euler-Lagrange. A solução acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através da combinação dos modelos Dense Discrete Phase Model (DDPM) e Discrete Element Method (DEM), disponíveis no programa ANSYS FLUENT. O preenchimento das fraturas é caracterizado pela análise do tempo de injeção (no canal) e formato do leito fixo (na fratura) das partículas. Esta caracterização é obtida através da variação dos parâmetros principais de injeção das partículas, que influenciam a concentração de partículas no interior do canal. Resultados mostram o efeito da variação da concentração de sólidos da fase particulada para diferentes parâmetros de monitoramento, sendo os principais a vazão de fluido pela saída da fratura, a pressão da mistura na entrada do canal e a concentração de partículas injetadas no canal. |
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