[pt] ANÁLISE NUMÉRICA E EXPERIMENTAL DO CANHONEIO A LASER EM ROCHAS CARBONÁRTICAS

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: DARIO PRADA PARRA
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] PERFURACAO A LASER DE ROCHAS; [pt] ROCHAS CARBONARTICAS; [pt] TECNICAS DE CANHONEIO; [pt] CANHONEIO A LASER; [en] LASER DRILLING; [en] CARBONATE ROCK; [en] PERFORATION TECHNIQUES; [en] LASER-BASED PERFORATION
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=33675&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=33675&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.33675

[pt] Atualmente, os lasers de alta potência estão sendo testados pela indústria de petróleo como ferramentas de perfuração. Isto ocorre visando dois objetivos fundamentais: (i) aumentar a eficiência na perfuração de poços (maior taxa de penetração) e (ii) melhorar o controle da geometria do corte de revestimento no processo de canhoneio de poço. Este trabalho tem como objetivo contribuir para a tecnologia de canhoneio a laser em rochas carbonáticas através do desenvolvimento de técnicas para aumentar o volume de rocha removida por unidade de tempo. Estudou-se o comportamento termomecânico das rochas carbonáticas quando um laser é utilizado como ferramenta de perfuração no processo de canhoneio. Este conhecimento, obtido através de experimentos e simulações, forneceu dados para a otimização dos parâmetros de perfuração. Foram investigadas as condições de perfuração estática (não há movimentação do feixe do laser) e dinâmica (o feixe do laser percorre uma trajetória espiral). Além disso, foram investigados os resultados da perfuração sob pressão atmosférica e também utilizando uma câmara de pressão projetada para emular a pressão confinante do reservatório. Foram realizados testes experimentais de perfuração a laser com corpos de prova feitos a partir da rocha Bege Bahia. O Bege Bahia é um afloramento utilizado para simular as rochas encontradas nos reservatórios do Pré-sal. A análise destes corpos de prova foi feita através de inspeção e da caracterização por microtomografia, permitindo observar e caracterizar as propriedades da rocha, além da zona termicamente afetada (ZTA), características geométricas do furo, e valores da energia específica da perfuração. Estes resultados foram comparados com resultados obtidos através de simulações. Na modelagem numérica, o processo de canhoneio foi simulado pelo método de elementos finitos através de um modelo termomecânico elástico transiente axissimétrico que verificou as condições de perfuração. O modelo numérico permitiu observar o comportamento das tensões e temperaturas nos testes que envolvem altas temperaturas e altas pressões. Estas grandezas são usualmente difíceis de serem medidas em ensaios experimentais e, portanto, não foram observadas nos ensaios experimentais discutidos nesta tese. Também foram obtidos através da modelagem numérica valores para propriedades da rocha e da zona termicamente afetada (ZTA), características geométricas do furo, e valores da energia específica da perfuração. Os resultados numéricos obtidos foram comparados com resultados dos ensaios experimentais. Os resultados obtidos mostraram que a condição de perfuração dinâmica consegue remover uma quantidade maior de material e produzir uma ZTA maior em Comparação com o teste estático, gerando uma melhor relação tempo x potência. Os testes estáticos e dinâmicos permitiram se chegar às condições de canhoneio mais eficientes para a perfuração da rocha. A análise de tensões do modelo mostrou uma correlação compatível com o perfil do dano encontrado nos ensaios experimentais.