Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos

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Autor(es): dc.contributorNegrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4344790398205987-
Autor(es): dc.contributorNegrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/4344790398205987-
Autor(es): dc.contributorFranklin, Erick de Moraes-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/9998483893050793-
Autor(es): dc.contributorJunqueira, Silvio Luiz de Mello-
Autor(es): dc.contributorhttp://lattes.cnpq.br/2213804390733564-
Autor(es): dc.creatorMiyoshi, Maryelen Hissae-
Data de aceite: dc.date.accessioned2022-02-21T22:25:21Z-
Data de disponibilização: dc.date.available2022-02-21T22:25:21Z-
Data de envio: dc.date.issued2020-07-01-
Data de envio: dc.date.issued2020-07-01-
Data de envio: dc.date.issued2020-05-08-
Fonte completa do material: dc.identifierhttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5051-
Fonte: dc.identifier.urihttp://educapes.capes.gov.br/handle/capes/674757-
Descrição: dc.descriptionInvestment in new technologies for the exploration of oil reservoirs in challenging scenarios is growing in the oil and gas industry. One of the techniques that has been widely used for the construction of oil wells in adverse environmental conditions is the directional drilling. However, the construction of wells in ultra-deep waters makes this activity extremely costly. In this scenario, any operational problem during the drilling process is responsible for increasing project costs or even making it unfeasible. Among the most common operational problems is the mechanical stuck of the drill string. The problem occurs when a cuttings bed is formed inside the well. The presence of the cuttings bed can cause increased frictional forces during pull out of hole operation, which can damage the equipment and lead to mechanical stuck of drill string. Although the stuck of the drill string inside the well is a usual problem, there is still no effective solution to prevent its occurrence. Currently, stuck detection is carried out by monitoring parameters such as the drag force. Therefore, the objective of this work is to model the forces acting on drill string assembly during the pull out of hole. Such forces arise from the interaction between equipment, cuttings bed, fluid and well wall. The model is based on lumped mass and momentum conservation equations and the forces due to cuttings bed are determined using theories of granular flow. The studied cuttings bed is composed of spherical glass particles and the fluid used is water. The forces calculated by the model showed a similar trend to that observed experimentally for different drill pipe velocities, cuttings bed heights and drill bit areas. In addition, the model proved to be able to calculate the cases whether there would be a plug formation or not. The sensitivity analysis of the model revealed that the angle of repose of the cuttings pile influences the time required for the formation of the plug, while the friction coefficient adopted impacts the magnitude of the calculated forces. Finally, a case study was carried out coupling the proposed model to an existing drag model, in which potential contributions from the use of the proposed modeling were identified to detect field problems.-
Descrição: dc.descriptionCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)-
Descrição: dc.descriptionFundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR)-
Descrição: dc.descriptionPetróleo Brasileiro (Petrobrás)-
Descrição: dc.descriptionO investimento em novas tecnologias para a exploração de reservatórios de petróleo em cenários desafiadores cresce cada vez mais no setor de óleo e gás. Uma das técnicas que tem sido extensamente utilizada para a construção de poços de petróleo em condições ambientais adversas é a perfuração direcional. Todavia, a construção de poços em águas ultraprofundas torna essa atividade extremamente onerosa. Neste cenário qualquer problema operacional durante a perfuração do poço de petróleo é responsável por aumentar os custos do projeto ou até inviabilizá-lo. Dentre os problemas operacionais mais comuns está o aprisionamento mecânico da coluna de perfuração. O problema ocorre quando há a formação de um leito de cascalhos no interior do poço. A presença do leito de cascalho pode causar o aumento das forças de atrito sobre a coluna durante manobras de retirada, podendo danificar os equipamentos e levar ao aprisionamento mecânico da coluna. Apesar do aprisionamento da coluna de perfuração no interior do poço ser um problema recorrente, ainda não há solução eficaz para evitar sua ocorrência. Atualmente a detecção do aprisionamento é realizada através do monitoramento de parâmetros como a força de arraste sobre a coluna. Sendo assim o objetivo do trabalho proposto é modelar as forças que atuam sobre o conjunto broca-coluna durante a manobra de retirada. Tais forças surgem da interação entre os equipamentos, leito de cascalhos, fluido e parede do poço.O modelo é baseado no acoplamento das equações de conservação da massa e quantidade de movimento e as forças relacionadas à presença do leito de cascalhos são baseadas nas teorias de escoamento granular. O leito de cascalho estudado é composto por partículas esféricas de vidro e o fluido utilizado é a água. As forças calculadas pelo modelo apresentaram tendência similar ao observado experimentalmente para diferentes velocidades de deslocamento do conjunto, alturas do leito de cascalho e áreas de broca. Além disso, o modelo se mostrou capaz de calcular os casos em que haveria ou não a formação de plugue. A análise de sensibilidade do modelo revelou que o ângulo de repouso da pilha de cascalhos influencia no tempo necessário para a formação do plugue, enquanto que o coeficiente de atrito adotado impacta na magnitude das forças calculadas. Por fim foi realizado um estudo de caso acoplando o modelo proposto à um modelo de arraste existente, no qual foram identificadas potenciais contribuições da utilização da modelagem proposta para a detecção de problemas de campo.-
Formato: dc.formatapplication/pdf-
Idioma: dc.languagept_BR-
Publicador: dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paraná-
Publicador: dc.publisherCuritiba-
Publicador: dc.publisherBrasil-
Publicador: dc.publisherPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais-
Publicador: dc.publisherUTFPR-
Direitos: dc.rightsopenAccess-
Palavras-chave: dc.subjectPoços de petróleo - Perfuração-
Palavras-chave: dc.subjectPerfuração e broqueamento-
Palavras-chave: dc.subjectMateriais granulados - Permeabilidade-
Palavras-chave: dc.subjectArrasto (Aerodinâmica)-
Palavras-chave: dc.subjectModelos matemáticos-
Palavras-chave: dc.subjectOil well drilling-
Palavras-chave: dc.subjectDrilling and boring-
Palavras-chave: dc.subjectGranular materials - Permeability-
Palavras-chave: dc.subjectDrag (Aerodynamics)-
Palavras-chave: dc.subjectMathematical models-
Palavras-chave: dc.subjectCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS-
Palavras-chave: dc.subjectEngenharia Mecânica-
Título: dc.titleModelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos-
Título: dc.titleModeling the displacement of drill string immersed in cuttings bed-
Tipo de arquivo: dc.typelivro digital-
Aparece nas coleções:Repositorio Institucional da UTFPR - RIUT

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