Envoltórias probabilísticas da estanqueidade de conexões de revestimento de poços

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Uribe, Juan Camilo Mantilla
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Casing; Conexões; Confiabilidade; Connections; Envoltórias probabilísticas; Estanqueidade; Leak; Leak resistance; Probabilistic envelopes; Reliability; Revestimento; Vazamento
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18134/tde-21102020-215517/

O projeto probabilístico do revestimento de poços é uma tendência mundial, que visa otimizar as margens de segurança e viabilizar o projeto de poços ultraprofundos, em condições adversas de carga, com riscos controlados. Para abordagem do projeto probabilístico de poços são necessárias as definições estatísticas das cargas e da resistência dos tubos e conexões de revestimento. Estatísticas das cargas são regionais e sua estimativa é difícil de generalizar. Por outra parte, estatísticas para resistência dos tubos têm sido verificadas e procedimentos para abordar probabilisticamente os modos de falha por colapso e ruptura já estão incluídos em normas técnicas. No entanto, a maioria dos incidentes reportados são atribuídos à falha de conexões. Especificamente, o modo de falha por vazamento em conectores preocupa a indústria, pois é uma falha de serviço que pode passar despercebida, mas que rompe a integridade do poço. Abordagens probabilísticas da resistência de conexões são limitadas. Para modo de falha por vazamento, não existem abordagens consistentes para avaliação probabilística da estanqueidade. Em consequência, o projeto probabilístico não pode ser desenvolvido integralmente. Neste contexto, esta tese investiga as propriedades estatísticas da estanqueidade de conexões de revestimento. Propriedades estatísticas são quantificadas através de métodos que possibilitam a construção de envoltórias probabilísticas da resistência. Modelos axissimétricos em elementos finitos são desenvolvidos e empregados na avaliação das pressões de contato na rosca para solicitações de torque de aperto, carga axial e pressão interna. Adicionalmente, critérios são propostos para avaliar a estanqueidade de conexões API 8 Round, com base nas pressões de contato na rosca. O método proposto para estimativa das envoltórias probabilísticas baseia-se na avaliação extensiva de modelos em elementos finitos axissimétricos, considerando as variações geométricas decorrentes das tolerâncias de manufatura. Amostras de estanqueidade são estimadas para variações individuais e cruzadas dos parâmetros geométricos. A construção de envoltórias é tratada de duas maneiras: uma aproximação baseada no conjunto de amostras de efeitos principais, e outra que incorpora efeitos cruzados e superfícies de resposta. As duas abordagens resultam em envoltórias probabilísticas da estanqueidade da conexão. Superfícies de resposta permitem avaliar a estanqueidade para amostras aleatórias das variáveis geométricas. A amostra fornecida pelos metamodelos de estanqueidade é tratada estatisticamente e ajustes por regressão não linear são empregados para estimar envoltórias probabilísticas. As envoltórias probabilísticas permitem ao projetista estimar envoltórias para níveis de confiança desejados, além de viabilizarem a análise de confiabilidade de conexões ao modo de falha por vazamento. Desta forma, este trabalho contribui à segurança de projeto e à viabilização do projeto probabilístico de poços. Os procedimentos são aplicados a conexões API 8 Round, porém podem ser estendidos para analisar qualquer configuração geométrica, tendo em conta os mecanismos de selo.