Investigação numérica da circulação direta e reversa no processo de perfuração de poços de petróleo

• Autor(a) principal: Daroz, Vinicius
• Data de Publicação: 2015
• 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/1/10364
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; Modelagem; Turbulência; Escoamento bifásico; Reologia; Poços de petróleo - Perfuração; Engenharia mecânica; Modelyng; Turbulence; Two-phase flow; Rheology; Oil well drilling; Mechanical engineering

No presente trabalho, o estudo numérico para a comparação entre as técnicas de circulação direta e reversa utilizadas na perfuração de poços de petróleo é realizado. O entendimento da dinâmica do escoamento se dá pela implementação numérica de um modelo em três dimensões de uma broca do tipo tricônica sujeita ao escoamento turbulento de um fluido newtoniano sem e com a presença de partículas sólidas. O acoplamento fluido-partícula é modelado segundo uma abordagem de uma via. O estudo tem como objetivo comparar o desempenho das duas técnicas na limpeza do poço e remoção dos cascalhos. Para tanto, avalia-se a influência de parâmetros como as propriedades reológicas do fluido, propriedades das partículas, rotação da coluna e vazão de bombeio sobre a dinâmica do escoamento fluido-partícula. O estudo foi conduzido com o auxílio do programa ANSYS CFX 15 e demais programas do pacote ANSYS para pré e pós processamento. Os resultados indicaram que a circulação reversa não é adequada para a geometria utilizada, uma vez que o padrão de escoamento dificulta a limpeza do poço e remoção dos cascalhos. A variação dos parâmetros operacionais indicou, para a circulação reversa, maiores perdas de carga para uma mesma vazão de bombeio devido a não conformidade da geometria da broca com o padrão de escoamento. O padrão encontrado para o escoamento da fase sólida indica que brocas do tipo PDC (Polycrystalline Diamond Compact) são mais adequadas para bombeio reverso, haja vista que a dificuldade no carreamento da fase sólida para dentro da broca está atrelada à distância dos bocais até o fundo do poço, uma região de baixa quantidade de movimento.