Estudo experimental da força de impacto e do coeficiente de descarga de bocais ejetores utilizados na perfuração de poços de petróleo

• Autor(a) principal: Santos, Vinícius Thiago Schlögel
• Data de Publicação: 2014
• 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/1/10274
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Jatos - Dinâmica dos fluidos; Poços de petróleo - Perfuração; Perfuração de poços; Jets - Fluid dynamics; Oil well drilling; Shaft sinking

O estudo e determinação da força de impacto de jatos em formações rochosas e do coeficiente de descarga de bocais ejetores utilizados em brocas de perfuração são de fundamental importância para o processo de extração de petróleo, afetando a taxa de penetração da broca, a limpeza do poço e, consequentemente, os custos da operação. Este trabalho apresenta um estudo experimental para determinação e análise da força de impacto do jato e do coeficiente de descarga de um bocal ejetor, avaliando a influência de fatores como a distância do bocal ejetor à formação rochosa, a razão de contração do bocal ejetor e o regime do escoamento. Utiliza-se uma unidade experimental vertical construída com tubos de acrílico para representação do poço de petróleo e transdutores de pressão, dispostos ao longo do bocal ejetor e do fundo do poço, para aquisição dos dados referentes ao coeficiente de descarga e da força de impacto, respectivamente, para cada ensaio. Utilizou-se água como fluido de teste. Os valores de coeficiente de descarga encontrados se mostraram condizentes com o esperado, com erro máximo de 2% em relação aos resultados provenientes de simulação numérica em CFD, decrescendo com o aumento da razão de contração do bocal ejetor beta = D d . A força de impacto se mostrou máxima para a menor distância ao fundo do poço e inversamente proporcional ao diâmetro do bocal ejetor. A correlação proposta por Hall (1963) para a determinação do coeficiente de descarga apresentou diferença percentual de aproximadamente 9%, enquanto a correlação de Bourgoyne et. al (1991) para estimativa da força de impacto se mostrou insatisfatória, visto que não considera efeitos hidrostáticos do fluido, a área de impacto do jato e a altura do bocal ejetor até o fundo do poço.