Modelagem e simulação da quebra do gel no reinício do escoamento de fluidos de perfuração

• Autor(a) principal: Ceccon, Emanuel Vitor
• Data de Publicação: 2013
• Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
• 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/1/10320
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA; Dinâmica dos fluidos; Poços de petróleo - Perfuração; Métodos de simulação; Fluid dynamics; Oil well drilling; Simulation methods

O reinício do escoamento de fluidos tixotrópicos é um grande problema na perfuração de poços de petróleo. Dependendo das propriedades do escoamento e do fluido de perfuração utilizado, picos de pressão significativos podem ser formados comprometendo a operação e a estrutura do poço. O presente trabalho apresenta um modelo matemático para simular a quebra do gel e o escoamento compressível transiente de fluidos de perfuração tixotrópicos em uma tubulação horizontal com o objetivo de prever o perfil de pressão e vazão na tubulação ao longo do tempo. O modelo se baseia nas equações de conservação da massa e quantidade de movimento. O fluido é modelado como fluido de Bingham, porém, com a tensão limite de escoamento variável com a deformação. Os efeitos viscosos são avaliados através da variação desta tensão limite de escoamento. Já a variação da tensão limite de escoamento com a deformação é avaliada através de um ajuste da solução de uma equação diferencial de segunda ordem a um conjunto de dados experimentais. Os resultados do ajuste são corroborados com os dados experimentais e com um modelo proposto na literatura para dois casos distintos de evolução da taxa de deformação (rampa e taxa constante). Já os resultados do escoamento são comparados com a solução analítica para o fluido newtoniano. Os resultados observados foram: redução do pico de pressão e da vazão de regime permanente com o aumento da tensão limite de escoamento de regime permanente; perfil de pressão e vazão ao longo do tempo muito próximo ao do fluido newtoniano para casos onde a tensão de quebra do gel ou a tensão limite de escoamento é igual a zero; perfil de pressão e vazão ao longo do tempo muito próximo ao do fluido de Bingham para o caso de tensão de quebra do gel igual a tensão limite de escoamento.