Análise numérica da perda de circulação: utilização de escoamento de fluido pseudoplástico com partículas aplicado ao preenchimento de fraturas - Barbosa, Marcos Vinicius (2021)
A perda de circulação é um fenômeno comum na indústria de petróleo e gás, caracterizada pela invasão do fluido de perfuração na formação rochosa sendo perfurada. Neste trabalho, propõe-se modelar e simular numericamente a perda de circulação causada pela presença de uma fratura discreta durante o processo de perfuração e sua respectiva obturação utilizando materiais de combate à perda. Geralmente, o fluido de perfuração possui características não newtonianas e, dessa forma, um fluido de lei de potência foi utilizado. Espera-se que o material de controle de perda, representado por partículas esféricas, seja transportado pelo fluido até a fratura e se deposite em seu interior. Para tanto, uma combinação dos modelos numéricos DDPM (dense discrete phase model) e DEM (discrete element method) foi utilizada. O problema é analisado a partir das principais variáveis de controle nominalmente, o índice de potência (0,4≤ n ≤0,6) e de consistência do fluido (0,7≤ m ≤1,3 Pa.sn), a razão entre massas específicas da partícula e do fluido (2,00≤ ρp/β ≤2,50) e seu diâmetro (0,5≤ Dp ≤0,7 mm) e da vazão no poço (0,130≤ uβ,CH,i ≤0,392 m/s). Para variáveis de resposta, foram utilizados os monitoramentos da perda de fluido através da fratura (Qfuga) e da pressão na entrada do poço (pent). Além disso, parâmetros geométricos do leito de partículas formado no interior da fratura foram analisadas: posição (hpct,i) e comprimento do leito (hpct) e preenchimento vertical da fratura (epct). Os resultados gerais indicam que, para a faixa de parâmetros estudada, o tempo de preenchimento não mostrou alterações para o índice de potência e foi menor quando da utilização de índices de consistência e velocidades de escoamento mais baixos bem como para diâmetros e razões entre massas específicas maiores. A vazão de fuga ao final do processo foi reduzida de maneira mais acentuada quando índices de consistência e velocidades menores são utilizadas, mesmo comportamento observado para diâmetros menores e razões entre massas específicas maiores. Por fim, a pressão na entrada do canal foi mais sensível ao processo de injeção sempre que um índice de potência, de consistência e velocidade menores são utilizados, bem como para diâmetros e razões entre massas específicas maiores. Isso indica que a utilização da combinação fluido não newtoniano e partículas é preferível, sempre que possível.