Efeito da variação da temperatura no reinício do escoamento de fluidos de perfuração

• Autor(a) principal: Cavalli, Filipe
• Data de Publicação: 2016
• 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/1/10408
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA; Perfuração de poços; Poços de petróleo - Perfuração; Métodos de simulação; Escoamento; Calor - Transmissão; FORTRAN (Linguagem de programação de computador); Engenharia mecânica; Shaft sinking; Oil well drilling; Simulation methods; Runoff; Heat - Transmission; FORTRAN (Computer program language); Mechanical engineering

O reinício do escoamento do fluido de perfuração é um grande problema em águas profundas e em poços de grande extensão como os do pré-sal. Devido à estreita janela operacional (faixa de pressão de operação) em águas profundas e dependendo da geometria do poço e das propriedades do fluido de perfuração, picos de pressão significativos podem ocorrer comprometendo a estrutura do poço. Somado a isso, entre o fundo do poço e a superfície existe uma diferença de temperatura significativa e os efeitos dessa variação de temperatura podem alterar as propriedades reológicas do fluido e, por conseguinte, a variação da pressão no interior do poço. O que pode comprometer o controle de pressão durante o processo de perfuração, principalmente no reinício de circulação, onde as pressões de operação são mais rigorosas devido à quebra da fase gel. O objetivo do presente trabalho é desenvolver um modelo matemático para simular o escoamento compressível, transitório e com transferência de calor, com o intuito de prever os perfis de pressão e temperatura ao longo do poço e os efeitos da variação da temperatura nas propriedades reológicas de fluidos de perfuração durante o reinício do escoamento. O modelo geométrico foi definido como um tubo vertical rígido, com área de secção transversal constante, e o fluido de perfuração é tratado como fluido não newtoniano de Bingham. O modelo é baseado nas equações de conservação da massa e quantidade de movimento, que são resolvidas pelo método das características, e conservação da energia, resolvida pelo método das diferenças finitas. As equações algébricas resultantes são, então, resolvidas iterativamente através de um algoritmo escrito em linguagem FORTRAN. O modelo só é capaz de simular escoamento de fluidos com baixíssimo coeficiente de expansão térmica e compressibilidade, em que a variação desses parâmetros não pode ser observada. Os efeitos dos parâmetros adimensionais λ , Bi e Φ são mais evidentes nas oscilações nos patamares dos picos das ondas de pressão e λ, Bi tem maior efeito dissipativo, sendo que o aumento gradual de Bi eleva a pressão em regime permanente.