Determinação da influência da pressão interna no dano por erosão em sistemas hidráulicos de sondas de perfuração de poços petrolíferos

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Montagna, Guilherme Pilotto
• Orientador(a): Borges, Marcelo Favaro
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Sistemas hidráulicos; Perfuração de poços; Desgaste abrasivo; Erosão do solo
• Palavras-chave em Inglês: Hardness; Elbow; Erosion; Internal pressure
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/239693

É imprescindível que o sistema de segurança de uma sonda de perfuração seja estudado, monitorado e entendido em toda sua extensão, a fim de eliminar ou mitigar os riscos de uma falha em operação. Falhas catastróficas em componentes hidráulicos de sondas durante a perfuração de poço podem ser ocasionadas pelo desgaste erosivo. Frente ao exposto, o presente trabalho tem por objetivo avaliar a influência da pressão interna no dano por erosão em sistemas hidráulicos de sondas de perfuração e controle de poços petrolíferos. A geometria avaliada foi uma seção tubular de 6” contendo um elbow de aço API 5L X42 PSL1. Por ser um elemento direcionador de fluxo, esta geometria configura as regiões de maior suscetibilidade ao desgaste erosivo e foi estrategicamente escolhida como objeto de estudo. De modo geral, este trabalho apresentará uma metodologia composta por uma correlação entre pressão interna e dureza do material. Para esta análise, amparada pelo critério da máxima energia de distorção (teoria de Von Mises), avaliou-se a dureza com base no estado de tensões superficiais devido aos efeitos da pressão. Para obtenção das tensões, um modelo CAE foi proposto. O comportamento da dureza do material em relação ao estado de tensões superficiais foi obtido com uma análise experimental. Os valores encontrados de dureza foram inseridos no modelo de dano por erosão elaborado por OKA em análise CFD para avaliação final. Os resultados obtidos demonstram que as regiões de maior desgaste erosivo ocorrem na porção final do elbow. Em cada modelo de pressão interna considerado, os valores encontrados da taxa máxima de erosão divergem inexpressivamente entre si, atingindo uma média de 5,56 E-5 kg.m-2.s-1. Ademais, em face da baixa variância observada, os valores podem estar dentro do erro inerente da modelagem CFD e do erro experimental no trabalho de OKA que deu origem ao modelo erosão utilizado.