Modelagem do deslocamento de uma fronteira sólida em um meio sólido-líquido

• Autor(a) principal: Miyoshi, Maryelen Hissae Miyoshi
• Data de Publicação: 2017
• 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/1/10525
• topic: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS; Poços de petróleo - Perfuração; Escoamento bifásico; Modelagem - Matemática; Dinâmica dos fluidos; Simulação (Computadores); Engenharia mecânica; Oil well drilling; Two-phase flow; Modelyng - Mathematics; Fluid dynamics; Computer simulation; Mechanical engineering

Dentre as técnicas de perfuração utilizadas, é na perfuração horizontal que há maiores chances de ocorrer a formação de um leito de cascalhos. Nessas condições, o efeito da gravidade faz com que os fragmentos de rocha gerados durante a perfuração se depositem na parte inferior do poço. Quando a coluna de perfuração está sendo retirada do poço, esse acúmulo de partículas sólidas restringe a movimentação dos equipamentos de fundo que constituem o BHA (Bottom Hole Assembly), podendo ocasionar a obstrução do anular e o seu consequente aprisionamento. O presente trabalho tem por objetivo estudar a interação do leito de cascalhos com o fluido de perfuração na região crítica entre o BHA e a parede do poço. O problema é estudado através da simulação numérica bidimensional do deslocamento de uma fronteira sólida, representando uma parte do BHA, em um meio sólido-líquido, em que a fase sólida representa o leito de cascalhos e a fase líquida o fluido de perfuração. Com isto pretende-se investigar o comportamento do leito nesta região crítica avaliando a influência de variáveis operacionais como velocidade de deslocamento da fronteira, altura do leito de cascalhos, viscosidade da fase líquida e concentração da fase sólida. As simulações são realizadas no software de dinâmica de fluidos computacional (CFD) ANSYS FLUENT® utilizando o modelo multifásico Euler-Euler Granular. A partir dos resultados obtidos foi possível identificar que o aumento da velocidade de retirada e da altura inicial do leito podem ocasionar a obstrução da região crítica entre a parede do poço e o BHA. O modelo utilizado possui dificuldade em prever o fenômeno que ocorre na região crítica em casos de obstrução resultando em valores de força normal negativos na fronteira vertical.