Análise numérica da perda de circulação: utilização de escoamento de fluido pseudoplástico com partículas aplicado ao preenchimento de fraturas

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Barbosa, Marcos Vinicius
• Orientador(a): Junqueira, Silvio Luiz de Mello
• Banca de defesa: Franco, Admilson Teixeira , Negrao, Cezar Otaviano Ribeiro , Andrade, Diogo Elias da Vinha , Franklin, Erick de Moraes , Junqueira, Silvio Luiz de Mello
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Poços de petróleo - Perfuração - Circulação; Fluidos não-newtonianos; Métodos de simulação; Escoamento bifásico; Escoamento multifásico; Fraturas (Geologia); Partículas (Física, química, etc.); Análise numérica; Oil well drilling - Circulation; Non-Newtonian fluids; Simulation methods; Two-phase flow; Multiphase flow; Faults (Geology); Particles; Numerical analysis
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/25451

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.