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FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
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FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA
INDICE DE AUTOR PRINCIPAL
A
ALEXANDRA ARAUJO ALICKE · 72
ALINE ABDU · 8
ALMEIDA, D. W. F. · 56
ANDRÉ CAMPANHARO GABRIEL · 49
ANDREIA AOYAGUI NASCIMENTO · 55
ANGELO MARINHO VIANNA · 42
ANTONIO MARINHO BARBOSA NETO · 58
ARTHUR BESEN SOPRANO · 10
B
BRUNA COSTA LEOPÉRCIO · 70
BRUNO CORTES DA SILVA · 12
BRUNO FIRMINO DA SILVA · 64
C
CARLOS HENRIQUE CORADIN · 68
CÁSSIO LUÍS SCHNEIDER · 69
CELINA KAKITANI · 37
CLEUTON LUIS NASCENTES · 15, 16
D
DANIELLY RODRIGUES NASCIMENTO · 39, 40
E
ELESSANDRE ALVES DE SOUZA · 3, 54
F
FABIO DE ASSIS RESSEL PEREIRA · 52, 59
FÁBIO LUIS GEA DOS SANTOS · 63
FERNANDA FALQUETO SALVADOR · 11
FERNANDO SUPERBI GUERREIRO · 19, 20
FLÁVIA MARQUES FAGUNDES · 43
FREDERICO CARVALHO GOMES · 7
G
GABRIEL MERHY DE OLIVEIRA · 53
GABRIELLE FONTELLA DE MORAES OLIVEIRA · 26, 27
GUILHERME HANAUER DE LIMA · 67
H
HELIO DE OLIVEIRA JUNIOR · 13
HÓLIVER ZAMBON ZANETE · 50
I
IRINEU PETRI JÚNIOR · 23
ISABELE CRISTINA BICALHO · 46
J
JÉSSIKA MARINA DOS SANTOS · 14
JOÃO PEDRO CHALFUN HAOUCHE MENESES · 38
JONATHAN FELIPE GALDINO · 24
L
LAURA DENISE SANTIAGO DE ARAÚJO · 29
LUCAS ANTÔNIO SILVEIRA SILVA · 71
LUCAS QUADROS OBRZUT · 62
LUIS CARLOS FERREIRA JUNIOR · 2
M
MARCELO DOS SANTOS LÍDIO · 51
MARCOS ANTONIO DE SOUZA LOURENÇO · 47
MARCOS VINICIUS BARBOSA · 65
MARCUS VINICIUS D FERREIRA · 9
MARIA CAROLINA DO COUTO PESSANHA · 28
MICHELL LUIZ COSTALONGA · 21
N
NEZIA DE ROSSO · 44
O
OLIVIO ALVES DUQUE NETO · 31, 32, 33, 34, 41
P
PRISCILLA RIBEIRO VARGES · 6
R
RICARDO TERRA · 22
RODRIGO ESPERANÇA DA CUNHA PIMENTEL DE
MEIRA · 66
RODRIGO SEIJI MITISHITA · 30
RONI ABENSUR GANDELMAN · 60
RUBENS GEDRAITE · 18
RUBENS ROSARIO FERNANDES · 1
S
SANTOS, H. F. L. · 35
SEBASTIÃO DE ANDRADE LOUREIRO · 61
SÉRGIO DA CRUZ MAGALHÃES FILHO · 36
SUÉLEN MARA GONÇALVES · 17
T
TAINAN GABARDO MIRANDA DOS SANTOS · 5
TAINAN MIRANDA GABARDO DOS SANTOS · 48
THIARA PAULA MASSARIOL MATTOS · 57
THOMAS EDUARDT HAFEMANN · 4
V
VALDO FERREIRA RODRIGUES · 25
VINICIUS DAROZ · 45
1
METODOLOGIA PARA PREPARAÇÃO DE AMOSTRAS DE UM FLUIDO DE
PERFURAÇÃO PARA ENSAIOS DE REOMETRIA Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais Autores:Andrade, D.E.V.; Franco, A.T.; Negrão, C.O.R.
Autor Principal:RUBENS ROSARIO FERNANDES - email: [email protected]
Código: ACP1
Fluidos de perfuração são materiais complexos, tradicionalmente compostos por
partículas sólidas de bentonita suspensas em um meio aquoso ou emulsionado, e são
largamente utilizados na perfuração de poços de petróleo. Dentre as propriedades
reológicas de interesse para a indústria, têm destaque a tensão limite de escoamento
– responsável por manter o cascalho em suspensão durante paradas eventuais do
processo de circulação do fluido – e a viscosidade em regime permanente, utilizada
para a construção de curvas de equilíbrio que representam o comportamento dinâmico
do material. Devido à sua composição complexa, a determinação correta e precisa do
comportamento reológico de fluidos de perfuração utilizando reômetros rotacionais
representa um campo de estudo desafiador. Processos tradicionalmente utilizados na
preparação de amostras de fluidos tixotrópico, como o pré-cisalhamento seguidos por
longos tempos de repouso, podem induzir a formação de uma estrutura heterogênea
em suspensões. A decantação de sólidos e a migração de partículas induzida pelo
cisalhamento podem afetar o comportamento reológico medido do material. No
presente trabalho, é apresentada uma metodologia para preparação de amostras de
fluidos de perfuração para ensaios reológicos. Determina-se um tempo de repouso
adequado através de varreduras oscilatórias ao longo do tempo, na qual se monitora a
evolução dos valores do módulo elástico durante o repouso. Adicionalmente, conduz-
se um estudo estatístico sobre a influência de diferentes condições de pré-
cisalhamento no comportamento reológico do material, e conclui-se que o pré-
cisalhamento provoca mudanças irreversíveis na homogeneidade da amostra.
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SIMULAÇÃO DINÂMICA DA HIDRÁULICA DE PERFURAÇÃO DE POÇOS E
LIMPEZA COM USO DE FLUIDOS TAMPÕES PUC-RIO
GTEP/Engenharia Cívil Autores:Ferreira Jr,LC; Almeida, DW; Fontoura, SAB, Gandelman, RA; Waldmann, AT, Martins, A
Autor Principal:LUIS CARLOS FERREIRA JUNIOR - email: [email protected]
Código: ACP2
Durante a perfuração de poços de petróleo ocorre a formação de cascalhos que
muitas vezes acumulam em varias situações que levam ao aprisionamento da coluna,
aumento no arraste, desgaste prematura da broca. Portanto, a limpeza constante do
poço é um dos objetivos principais ao longo projeto e acompanhamento da perfuração.
A qualidade desse processo de limpeza depende do uso de fluidos estruturados
viscoplásticos não newtonianos ao longo da perfuração, em etapas que antecedem a
continuidade da perfuração, assim como antes de etapas, tais como cimentação e
completação de poços. Nesses casos, pode ocorrer o uso de diversos fluido
(tampões) com viscosidades diferentes, que favorecem a resuspensão e arraste das
partículas de cascalho ao longo do anular. A velocidade de deslocamento e
substituição desses fluidos ao longo do anular estão relacionados com a eficiência no
bombeamento de diferentes volumes em sequencia dos mesmos. Assim como, na
escolha da viscosidade adequada dos fluidos tampões. Dessa forma, a eficiência no
processo de limpeza dependerá da maneira como o deslocamento dos fluidos é
desenvolvido. Por essa razão, antes de executar uma operação que tem como objetivo
a perfuração, cimentação ou completação de um poço de petróleo são necessárias
etapas de limpeza do poço que ocorrem por meio do uso de fluidos tampões. Portanto,
a otimização dos parâmetros de escoamento e das propriedades reológicas é
essencial para atingir a máxima eficiência e obter sucesso na operação. Portanto, o
objetivo desse trabalho é mostrar uma abordagem de modelagem capaz de simular a
hidráulica do escoamento de fluidos tampões na limpeza de poços de petróleo.
3
FLUIDO DE PERFURAÇÃO AQUOSO DE ALTA SALINIDADE E BAIXA
DENSIDADE Petrobras
CENPES-Petrobras Autores:Vianna, A.M.; Gonçalves, P.D.T.; Andrade, P.B.; Castelo, C.S.; Waldmann, A.T.A.; Magalhães
Filho, S.C.;Lomba, R. F.T. Autor Principal:ELESSANDRE ALVES DE SOUZA - email: [email protected]
Código: ACP3
Recentemente, o aumento na rigorosidade das restrições legais para descarte de
cascalho de perfuração no mar aponta para um futuro onde o uso de fluidos de
perfuração de baixa ecotoxicidade, notoriamente os de base aquosa, será imperativo.
Na atualidade existem grandes desafios para a ampliação das operações com fluidos
aquosos, sendo a perfuração de extensas camadas de evaporitos um gargalo
tecnológico importante. Para a perfuração de extensas camadas de sal, altas
salinidades são exigidas nos fluidos aquosos gerando alta densidade, o que pode
ocasionar problemas em poços com janela operacional estreita. Uma proposta para a
redução da carga hidrostática do fluido é o uso de microesferas ocas de vidro como
agentes redutores de densidade. Mediante uma matriz de ensaios robusta, uma
formulação contendo as microesferas foi estabelecida e apresentou propriedades
físico-químicas e reológicas compatíveis com as especificações de fluidos aquosos.
Foram testados teores de microesferas que possibilitaram uma redução de até 2,5
lb/gal na massa específica dos fluidos aquosos saturados em cloretos.
Adicionalmente, testes de abrasão sob alto cisalhamento, tais como experimentados
na broca, foram realizados para determinar a resistência das microesferas em
condições severas, obtendo desempenho satisfatório. Ensaios de fluxo de longa
duração em escala piloto para avaliação da estabilidade do fluido com microesferas
foram conduzidos com sucesso no Laboratório de Escoamento de Fluidos da UFRRJ.
Os resultados desses ensaios confirmaram a manutenção das suas propriedades
originais. Pode-se concluir que é possível a formulação e aplicação em campo de um
fluido aquoso com alta salinidade e baixa densidade, mantendo as mesmas
características usuais.
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MODELAGEM DO ESCOAMENTO E DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM
POÇOS PARA ESTUDO DO APB Universidade Federal de Santa Catarina
Engenharia Mecânica Autores:Ferreira, M. V. D.; Barbosa Jr, J. R.; Da Silva, A. K.
Autor Principal:Thomas Eduardt Hafemann - email: [email protected]
Código: ACP4
A previsão do APB (Annular Pressure Buildup) em poços offshore é de fundamental
importância para garantir a integridade estrutural do poço. Atualmente, a estimativa do
APB é realizada numericamente através do software comercial WellCat®, utilizado no
suporte a construção de poços submarinos. Embora esta ferramenta computacional
gere resultados confiáveis, na maioria dos cenários estudados, em muitas situações é
necessária a utilização de modelos mais robustos de escoamento multifásico e,
principalmente, de troca térmica entre o poço e a formação rochosa. A influência do
comportamento térmico dos fluidos de perfuração e completação (packer fluid) na
estimativa do APB é notória e muitas vezes mal reproduzida no WellCat®. Ao assumir
um modelo elástico da formação tem-se também um efeito importante no cálculo do
APB e, que é negligenciado no WellCat. Este trabalho trata dos principais aspectos
relacionados à concepção de um simulador térmico de produção em poços e, mais
especificamente, ao cálculo do APB levando em consideração todas as contribuições
que podem levar ao fenômeno de incremento de pressão em anulares confinados.
Efeitos de lâmina d´água, tipo de fluido escoando e no anular, vazão temperatura e
pressão de produção, RGL e propriedades físicas da formação são integradas com
uma formulação transiente da formação para a avaliação da influência do tempo de
produção no cálculo do APB. São realizadas simulações para um poço específico e os
resultados são comparados com os dados de campo para a validação do modelo
desenvolvido. Algumas simulações são realizadas para observar o impacto de
algumas propriedades dos fluidos e do poço no APB.
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ANÁLISE NUMÉRICA DA TRANSMISSÃO DE PRESSÃO DE UM FLUIDO
DE PERFURAÇÃO EM GEOMETRIA TUBO-ANULAR FECHA UTFPR
Engenharia Mecânica Autores:Oliveira, G. M.; Negrão, C. O. R.
Autor Principal:TAINAN GABARDO MIRANDA DOS SANTOS - email: [email protected]
Código: ACP6
Esse estudo apresenta uma modelagem matemática para simular a propagação de
pressão de um fluido de perfuração em um poço de geometria tubo-anular
pressurizado na entrada e fechado na saída. O modelo é unidimensional e baseia-se
no deslocamento axial do fluido. A velocidade local axial também é dependente da
posição radial. O escoamento é considerado laminar e fracamente compressível. O
sistema é isotérmico. As equações da conservação da massa, da quantidade de
movimento, de estado e constitutiva são resolvidas iterativamente através do método
dos volumes finitos. Emprega-se o esquema Upwind de primeira ordem para a
aproximação dos termos não lineares. O método totalmente implícito é utilizado na
aproximação temporal. Valores de pressão obtidos pelo modelo são comparados com
o modelo de Oliveira et al. (2013) e com resultados realizados na unidade
experimental de Taquipe tanto para água quanto para dois fluidos de perfuração. O
presente modelo apresenta ordens de magnitude e frequências de oscilação da
pressão condizentes com os resultados experimentais. O presente modelo é mais
dissipativo do que o de Oliveira et al. (2013), pois o termo de dissipação viscosa
considera a frequência das oscilações. A transmissão e a dissipação da pressão são
mais próximas das verificadas experimentalmente.
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TAMPONAMENTO DE POÇOS PUC-Rio
Engenharia Mecânica Autores:Fernanda Nascentes, Bruno da Silva Fonseca, Paulo Roberto de Souza Mendes, Monica Feijó
Naccache Autor Principal:PRISCILLA RIBEIRO VARGES - email: [email protected]
Código: CIP1
O processo de tamponamento de poços de petróleo envolve uma grande preocupação
ambiental. Está diretamente relacionado a casos de perda de circulação, desvios e ao
abandono de poços (permanente ou temporário). Consiste no bombeio de pasta de
cimento para isolar um determinado trecho do poço. O isolamento é feito através da
colocação de uma camada de cimento (tampão) vedando a seção transversal do poço
em um determinado trecho. O sucesso da operação relaciona-se com a capacidade do
tampão de cimento manter-se estático ou quase estático sobre outro fluido
(geralmente fluido de perfuração) durante o processo de cura que pode demorar
algumas horas. Essa situação é altamente instável visto que o cimento geralmente é
mais denso que o fluido de perfuração e, como consequência, suas posições se
invertem. Se a movimentação for significativa, a inversão do posicionamento dos
fluidos pode resultar na falha da operação. Estritamente falando, em alguma
intensidade o escoamento devido à ação da gravidade sempre vai ocorrer, por causa
da diferença de densidades. Nota-se que a velocidade característica deste
escoamento é uma forte função das propriedades reológicas dos dois fluidos, e
portanto em princípio podem-se selecionar as propriedades reológicas que resultem
em uma velocidade de inversão suficientemente baixa de modo que não haja inversão
significativa até a solidificação da pasta de cimento. Pretende-se investigar o
escorregamento de tampão de pasta de cimento em poços de petróleo através da
construção de uma planta experimental e um modelo numérico simplificado. O objetivo
do presente estudo é determinar a janela de operações no espaço de parâmetros
governantes dentro da qual a velocidade de inversão é suficientemente baixa para
assegurar o sucesso da operação de tamponamento.
7
DESLOCAMENTO DE FLUIDOS EM REGIME LAMINAR E TURBULENTO
EM ANULARES PUC-Rio
Engenharia Mecânica Autores:de Araújo S. B. e Carvalho M. S.
Autor Principal:FREDERICO CARVALHO GOMES - email: [email protected]
Código: CIP2
Deslocar fluidos através do espaço anular por longas distâncias é uma tarefa
complexa que afeta várias etapas do processo de construção de um poço de petróleo.
A cimentação ganha relevância dado que a contaminação do cimento, por outros
fluidos, pode afetar a integridade, a segurança do poço e o isolamento entre as
diferentes zonas. Por isso, as propriedades dos fluidos e as condições de bombeio
devem ser projetadas de forma a minimizar as não uniformidades na interface dos
fluidos. Uma análise completa do processo de deslocamento de fluidos através do
espaço anular é um processo bastante complexo, devido à presença de diferentes
fluidos, que normalmente possuem comportamento não Newtoniano e além disso é
um processo transiente e tridimensional. Em alguns casos, a baixa viscosidade dos
fluidos utilizados pode fazer com que o escoamento ocorra em regime turbulento. Um
modelo completo para simular este processo tem um alto custo computacional.
Existem modelos simplificados disponíveis na literatura que são utilizados pela
indústria em programas para simulações do processo. No entanto, esses modelos
mostram-se em muitos casos com baixa precisão, principalmente em casos onde o
escoamento ocorre em regime turbulento. Neste trabalho, vamos estender um modelo
baseado em teoria de lubrificação em coordenadas cilíndricas, desenvolvido
anteriormente, para incorporar os efeitos do escoamento turbulento e da rotação da
coluna durante o processo de cimentação.
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INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS REOLÓGICOS NA EFICIÊNCIA DE
DESLOCAMENTO DE FLUIDOS PUC-Rio
Engenharia Mecânica Autores:Laureano, C.F.; Fonseca, B.S.; Naccache, M.F. e Souza Mendes, P.R.
Autor Principal:Aline Abdu - email: [email protected]
Código: COP1
O processo de cimentação de um poço de petróleo é de extrema importância, pois o
êxito desta operação garante a vida útil do poço. A operação é considerada adequada
quando ocorre uma distribuição homogênea da pasta de cimento na parede do poço.
Para isso, é necessária a perfeita remoção do fluido de perfuração contido no espaço
anular formado entre a rocha da formação e a coluna de perfuração, pela injeção da
pasta de cimento. Para reduzir a contaminação da pasta de cimento pelo fluido de
perfuração, são injetados fluidos espaçadores entre eles. Os fluidos envolvidos no
processo podem apresentar comportamento não Newtoniano. No presente trabalho
foi realizada uma investigação numérica do processo de deslocamento de fluidos
durante a cimentação, para avaliar a influência de parâmetros reológicos e de
operação na eficiência do deslocamento, a fim de otimizar o processo de cimentação.
Uma geometria típica de poço foi utilizada nas análises. As equações de conservação
de massa e momento foram resolvidas através do método de volumes finitos,
utilizando o programa comercial FLUENT (Ansys). Para a modelagem multifásica foi
utilizado o método “volume-of-fluid” (VOF), e o comportamento não newtoniano dos
fluidos foi definido utilizando a equação constitutiva de fluido newtoniano generalizado
com a função viscosidade de Herchel-Bulkley. O sucesso da operação é avaliado
através da configuração da interface entre os fluidos e através da determinação do
volume de fluido de perfuração deslocado em um determinado intervalo de tempo.
Quanto mais plana é a interface, menor é a contaminação e melhor é o resultado da
operação.
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ANALISE TÉRMICA DE TUBO ISOLADO A VÁCUO PARA MITIGAÇÃO DE
APB UFSC
Engenharia Mecânica Autores:Calomeno, R.S., Barcellos, J., Barbosa, J.R., Silva, A.K.
Autor Principal:MARCUS VINICIUS D FERREIRA - email: [email protected]
Código: COP2
A exploração e produção de reservatórios de elevada pressão e temperatura e com
grande potencial de produção de hidrocarbonetos, em cenários de águas profundas,
impõe diversos desafios no que tange a integridade estrutural de poços de petróleo. O
problema mais recorrente é causado pelo fenômeno conhecido como APB (Annular
Pressure Buildup), consequência do processo de aquecimento do poço durante a
produção de hidrocarbonetos oriundos do reservatório através da coluna de produção,
a elevada temperatura em direção à cabeça do poço. Este aquecimento afeta o
espaço anular do poço, que encontra-se preenchido com fluido de perfuração, que
sofre expansão térmica. A expansão do fluido aumenta a pressão anular para níveis
que podem ultrapassar a resistência mecânica dos tubulares levando à perda da
integridade estrutural do poço. A fim de evitar o colapso do tubo várias estratégias são
utilizadas para mitigar o APB, tais como o Vacuum Insulated Tubing (VIT). A técnica
consiste na utilização de dois tubos metálicos concêntricos que são soldadas nas suas
extremidades, formando um espaço anular, que então é evacuado, reduzindo a
transferência de calor radial. No entanto, uma vez que a conexão entre cada dois
tubos não é termicamente isolada, a transferência de calor pode ser significativa nesta
região. O presente trabalho propõe um estudo teórico-experimental da transferência
de calor no sistema VIT. Primeiramente, com o objetivo de avaliar a influência relativa
da conexão quando comparada com o corpo isolado por vácuo, o problema térmico
(condução-radiação) no VIT foi simulado com o auxílio de um software comercial que
resolve as equações governantes da transferência de calor na forma diferencial pelo
métodos dos volumes finitos. Além disso, foi implementado um modelo unidimensional
em regime permanente (circuito térmico equivalente) para estimar parâmetros térmicos
de projeto, como o coeficiente global de transferência de calor e a condutividade
térmica efetiva da unidade VIT. Os resultados computacionais mostraram que um
modelo diferencial (2-D) é capaz de capturar fenômenos térmicos importantes,
principalmente na região da conexão. A comparação entre os modelos 1-D e
diferencial 2-D sugeriu o desenvolvimento de uma abordagem de complexidade
intermediária (análise nodal de resistências térmicas equivalentes) a fim de capturar
efeitos bidimensionais da transferência de calor na região da conexão.Desta forma,
este modelo pode se tornar uma alternativa de baixo custo computacional e de fácil
acoplamento em simuladores de
10
DESENVOLVIMENTO DE UM SIMULADOR DE RESERVATÓRIOS DE GÁS
PARA POÇOS MULTIFRATURADOS COM A INCLUSÃO DE ESSS - Engineering Simulation and Scientific Software
Engenharia Mecânica Autores:Fischer, T.; Dannenhauer, C. É; Manoel, E. T. M.; Fasolin, K; Schveitzer Jr, A.; Dias, R.;
Dermeval, S.;de Azevedo, C. T Autor Principal:ARTHUR BESEN SOPRANO - email: [email protected]
Código: COP3
A Petrobras possui atualmente cenários de poços de gás não-convencional que
demandam estimulação para atingirem produções econômicas. Por ser tratar de poços
de baixa produtividade, a redução do custo é essencial para a economicidade desses
projetos. Este trabalho tem como objetivo a apresentação do processo de
desenvolvimento do simulador de gás para poços multifraturados, o WellGas. Este
simulador contempla um modelo numérico utilizando o Método dos Volumes Finitos
para malhas não-estruturadas. A discretização é feita através de uma malha não-
estruturada, considerando um modelo cell-centered e utilizando elementos poliédricos.
Considerando uma possível anisotropia da permeabilidade, o cálculo correto dos
termos de fluxo nas faces dos volumes de controle é realizado através de uma
correção do gradiente utilizando o método dos mínimos quadrados. O escoamento no
meio poroso é descrito pela Lei de Darcy, porém inclui também os efeitos de
turbulência quando as velocidades no meio poroso são elevadas (Modelo de
Forchheimer). Por se tratar de um escoamento de gás, o efeito de escorregamento
devido à falta de adesão às paredes do poro, conhecido como efeito de Klinkenberg,
também é levado em conta. Este simulador tem como objetivo final a previsão do
escoamento de gás considerando também o escoamento em fraturas, a qual possui
uma permeabilidade consideravelmente maior do que a matriz. Resultados
preliminares de validação com soluções analíticas são apresentados.
11
INFLUÊNCIA DA PERMEABILIDADE NO DESEMPENHO DO
HIDROCICLONE CÔNICO FILTRANTE Universidade Federal de Uberlândia
Engenharia Química Autores:Kyriakidis, Y.N.; Barrozo, M.A.S.; Vieira, L.G.M.
Autor Principal:Fernanda Falqueto Salvador - email: [email protected]
Código: CSO1
Hidrociclones são equipamentos que separam partículas sólidas de uma corrente de
fluido líquido pela ação da força centrífuga exercida sobre as partículas. Esse
equipamento pode ser empregado em indústrias químicas, petroquímicas,
metalúrgicas, alimentícias e na área ambiental. Os principais motivos de sua vasta
aplicabilidade são: ocupa pouco espaço, longa vida útil, oferecem processamento
econômico para separação de sólidos com uma alta eficiência. Dependendo da
finalidade almejada pelo usuário é possível potencializar o desempenho dos
hidrociclones mediante o uso simultâneo de novas operações unitárias à
hidrociclonagem como, por exemplo, a filtração. O hidrociclone cônico filtrante (HCoF)
possui a parede cônica permeável em substituição da seção cônica maciça. Neste
trabalho estudou-se, experimentalmente, a influência da permeabilidade na vazão de
alimentação, no número de Euler, na razão de líquido e na eficiência total do
hidrociclone. Os testes experimentais foram realizados com suspensão aquosa de
rocha fosfática em três valores de permeabilidade para o meio poroso. Com os
resultados experimentais concluiu-se que a vazão de alimentação diminuiu com o
incremento da permeabilidade, enquanto que o consumo energético sofreu acréscimos
(cerca de 26% no primeiro incremento e de 8% no segundo incremento da
permeabilidade). No entanto, um aumento na permeabilidade do meio filtrante
provocou uma queda de aproximadamente 19% na razão de líquido do hidrociclone
cônico filtrante. Em se tratando da eficiência total do equipamento filtrante foram
observadas pequenas diferenças frente a modificação da permeabilidade, podendo
dizer que essa variável permaneceu praticamente constante.
12
ANÁLISE DA MODIFICAÇÃO DA GEOMETRIA DO OVERFLOW PARA
FORMAÇÃO DO AIR CORE Universidade Federal de Uberlândia
Engenharia Química Autores:PETRI I. J., SILVA J. M., ATAIDE C. H., DUARTE C. R.
Autor Principal:BRUNO CORTES DA SILVA - email: [email protected]
Código: CSO10
Os hidrociclones são equipamentos amplamente utilizados pela indústria em
processos envolvendo separação sólido-líquido e líquido-líquido por apresentar grande
versatilidade, eficiência e fácil manufatura. É em função desses atributos que se
permite a aplicação destes equipamentos nos mais variados processos de separação,
tais como: a pré-concentração, a recuperação de líquido, etc. Sabendo da grande
importância dos processos de separação, o presente trabalho tem por objetivo
estudar, através de testes experimentais e simulações computacionais,a influência da
geometria do overflow de um hidrociclone na supressão do air core (núcleo gasoso,
em decorrência de uma região de baixa pressão, que gera perdas de eficiência no
separador). Para isso, foram realizadas simulações numéricas através das técnicas de
CFD utilizando uma Modelagem Euleriana Granular Multifásica implementada no
pacote computacional Ansys FLUENT, junto a um teste de independência de malhas.
A fim de validar as simulações numéricas, foram realizados experimentos em
laboratório utilizando um hidrociclone, confeccionado para utilização como “dessilters”
na indústria de tratamento de cascalho de perfuração. Foram analisados resultados de
razão de líquido, queda de pressão e eficiência de separação. Os resultados
experimentais mostraram que o hidrociclone cumpre suas funções de “dessilter”
podendo ser empregado na separação de cascalhos de perfuração. Os resultados do
teste de independência de malha mostrou o número de células computacionais
necessárias para simular tal equipamento. Comparando os resultados de modificação
na geometria do overflow, constatou que utilizando uma tubulação em forma de arco,
há uma maior ocorrência do fenômeno do air core. Tais resultados geram perspectivas
positivas à cerca da otimização de processos de separação por hidrociclones
mostrando que simples alterações no overflow determinam diferentes comportamentos
de escoamento.
13
TENSÃO NOS SÓLIDOS PARA O ESPESSAMENTO E FILTRAÇÃO EM
SUSPENSÕES DE FLUIDOS NÃO NEWTONIANOS Universidade Federal de Uberlândia
Engenharia Química. Autores:Damasceno J.J.R. e Arouca, F.O.
Autor Principal:HELIO DE OLIVEIRA JUNIOR - email: [email protected]
Código: CSO11
A filtração e o espessamento de sistemas particulados são utilizados em muitos
processos industriais que envolvem princípios de separação sólido-líquido, como
tanques de sedimentação, filtros, na perfuração de poços de petróleo, entre outros.
Este trabalho tem como objetivo, avançar nos mecanismos empíricos envolvidos nos
processos de separação sólido-líquido e obter equações constitutivas que relacionam
a pressão nos sólidos e a permeabilidade em meios porosos a partir de fluidos
newtonianos e não-newtonianos. Além disso o processo de compactação do
sedimento em fluidos não-newtonianos assim como a obtenção equações constitutivas
para alta pressões nos sólidos. Nas experiências foram utilizadas soluções aquosas
de goma de xantana 0,1% de concentração em peso, a fim de garantir uma solução
não-newtoniana. Para a preparação das suspensões, foi utilizado carbonato de cálcio
como material particulado envolvido no processo de separação numa concentração
inicial de 11 e 12% em volume. Os testes de sedimentação foram levados a termo e os
sedimentos resultantes a partir de cada teste foram avaliados por meio da utilização
da Técnica de Atenuação Raios Gama (TARG) que é uma técnica não destrutiva. O
sedimento concentrado e estabilizado manteve-se entre 30 e 48% em volume. Ensaios
em altas pressões foram efetuados em um filtro comercial tipo HTHP com capacidade
de 400 mL, onde a concentração da suspensão utilizada foi de 5% em volume. Os
resultados mostram que a TARG foi eficaz para determinar as distribuições de
concentração de sedimentos formados a partir de soluções newtonianas e não-
newtonianas, permitindo obter equações constitutivas para a pressão nos sólidos,
permeabilidade do meio poroso bem como obter a distribuição de compactação do
sedimento como função da posição e do tempo.
14
REMEDIAÇÃO DE CASCALHO DE PERFURAÇÃO VIA AQUECIMENTO
POR MICROONDAS EM UNIDADE BATELADA UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA
ENGENHARIA QUÍMICA Autores:PETRI JR., I.; VIEIRA, J. S.; ATAÍDE, C. H.
Autor Principal:JÉSSIKA MARINA DOS SANTOS - email: [email protected]
Código: CSO12
Como efluente das operações de exploração de petróleo e gás há a geração de
cascalhos contaminados ou revestidos com fluido de perfuração. A legislação
ambiental, quanto ao descarte deste cascalho e a necessidade de reduzir os custos de
perfuração, apontam para a necessidade de otimização da separação e reciclagem do
fluido de perfuração. A técnica de secagem por microondas foi identificada como uma
alternativa para promover essa separação sólido-líquido, na qual os componentes do
material são aquecidos individualmente e de forma instantânea, resultando em um
aquecimento seletivo. Este trabalho teve como objetivo investigar o efeito de algumas
variáveis de processo, tais como energia específica e nível de exaustão dos vapores
gerados ao longo do processo na remoção da fase não aquosa do cascalho
contaminado com fluido de perfuração. Teor residual de n-parafina, teor residual de
água e percentual de remoção de fluido e da fase orgânica foram as respostas
analisadas. Os ensaios mostraram que o cascalho submetido à secagem por
microondas alcança teores de n-parafina residual inferiores aos alcançados pela
tecnologia atualmente utilizada. Além disso os resultados de análises cromatográficas
do líquido orgânico recuperado no processo não indicaram quebras de suas cadeias
carbônicas, viabilizando assim, sua reutilização na formulação de novos fluidos de
perfuração.
15
UTILIZAÇÃO DE PROTÓTIPO DE PENEIRA VIBRATÓRIA INSTRUMENTADA PARA A COLETA DE DADOS VISANDO
A VALIDAÇÃO DE CÓDIGO COMPUTACIONAL Universidade Federal de Uberlândia
Engenharia Química Autores:I. K. G. VARGAS, C. L. NASCENTES, F. S. GUERREIRO, R. GEDRAITE, V. V. MURATA
Autor Principal:CLEUTON LUIS NASCENTES - email: [email protected]
Código: CSO13
Este artigo apresenta uma contribuição acerca da investigação experimental sobre o
emprego de malha de controle do adimensional referente à Força G aplicado a
protótipo de peneira vibratória. O estudo foi conduzido tendo por base o processo
tradicionalmente empregado em unidades de controle de sólidos. Foi definida e
implementada a malha de controle da Força G, tendo sido escolhida como variável de
processo manipulada a rotação imposta aos motovibradores instalados na peneira
vibratória. Os resultados obtidos indicam um funcionamento adequado e coerente da
malha de controle proposta. Foram coletados dados de processo visando a validação
de modelo matemático desenvolvido para a representação da separação sólido-fluido
nas peneiras.
16
AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE PENEIRAS VIBRATÓRIAS NA SEPARAÇÃO DE FLUIDO DE PERFURAÇÃO ATRAVÉS DO
ACOPLAMENTO DE MODELOS MATEMÁTICOS PROBABILÍSTICO E EMPÍRICO
Universidade Federal de Uberlândia Engenharia Química
Autores:C. L. NASCENTES,V.V.MURATA,R. GEDRAITE Autor Principal:CLEUTON LUIS NASCENTES - email: [email protected]
Código: CSO14
Nos processos de controle de sólidos oriundos da perfuração de poços de petróleo, as
peneiras vibratórias exercem um papel primordial na separação entre cascalhos e
fluido de perfuração. O objetivo deste trabalho é prever a percentagem de partículas
retidas e estimar a área de transmissão em diferentes regiões de uma peneira padrão
utilizada em campos de perfuração. São avaliados a influência da concentração da
lama alimentada, da especificação da tela de peneiramento e dos parâmetros
operacionais sobre a eficiência da separação. A eficiência da transmissão de
partículas undersize é estimada usando o modelo probabilístico de Mogensen (1962) e
utilizada para calcular a área útil da peneira e a distribuição de partículas nas
correntes underflow e overflow, usando o modelo empírico de King (2001). A fração de
partículas por classe de tamanho na corrente overflow é obtida por um procedimento
iterativo baseado na distribuição de partículas nesta corrente.
17
ANÁLISE DO IMPACTO DA FILTRAÇÃO SOBRE UM HIDROCICLONE
CONCENTRADOR DE GEOMETRIA OTIMIZADA Universidade Federal de Uberlândia
Engenharia Química Autores:Kyriakidis, Y.N,; Vieira, L.G.M. e Barrozo, M.A.S.
Autor Principal:Suélen Mara Gonçalves - email: [email protected]
Código: CSO2
Versáteis na separação sólido-líquido, os hidrociclones são separadores centrífugos
usados tanto na clarificação quanto na concentração de minérios. Apesar de serem
equipamentos bastante conhecidos, uma nova geometria de hidrociclones cônico-
filtrantes, oriunda da otimização por Técnicas de Superfície de Resposta e pelo
Algoritmo de Evolução Diferencial, apresenta características altamente
concentradoras, sem prejuízos à sua alta eficiência, o que ressalta um grande
potencial de aplicação industrial. Desta forma, este estudo se propôs a comparar o
desempenho do novo hidrociclone nas suas formas convencional e cônico-filtrante,
mediante a combinação de diferentes diâmetros de underflow. Assim, através de
ensaios experimentais, foram determinadas as respostas comumente relacionadas à
hidrociclonagem, tais como número de Euler, razão de líquido e eficiência total.
Destarte, concluiu-se que a filtração teve um efeito benéfico nos custos energéticos,
posto que houve uma diminuição média de aproximadamente 5% no número de Euler
utilizando-se o cone filtrante, ao passo que ainda foi possível observar acréscimos
médios de 10% na razão de líquido e incrementos da ordem de 7% na eficiência total
do hidrociclone filtrante, se comparado à configuração convencional.
18
UTILIZAÇÃO DE SISTEMA DE VISÃO COMPUTACIONAL PARA
MONITORAÇÃO DE PROTÓTIPO DE PENEIRA VIBRATÓRIA Universidade Federal de Uberlândia / Instituto Mauá de Tecnologia
Engenharia Química / Engenharia Elétrica Autores:Matta, E. N., Kunigk, L. e Assis, W. O.
Autor Principal:RUBENS GEDRAITE - email: [email protected]
Código: CSO3
A recuperação do fluido de perfuração é importante na operação de perfuração de
poços de petróleo, sob a ótica ambiental e econômica. O entendimento do
comportamento do processo de separação nas peneiras pode contribuir para a
melhoria operacional e aumento da vida útil das telas usadas. Este trabalho apresenta
uma contribuição ao tema, abordando a definição e implantação de sistema de
monitoração do tamanho de partículas em escala de laboratório. O sistema foi
desenvolvido com base na ferramenta LabVIEWTM e foi capaz de identificar de forma
satisfatória o tamanho de partículas grosseiras presentes sobre a tela de separação.
Os resultados obtidos sugerem que o sistema estudado apresenta bom desempenho e
pode ser empregado para a monitoração em tempo real e controle de processo.
19
ESTUDO DE VARIÁVEIS QUE AFETAM A UMIDADE RESIDUAL E A
EFICIÊNCIA DE SEPARAÇÃO EM PENEIRA VIBRATÓRIA UFU
ENGENHARIA QUÍMICA Autores:GUERREIRO, F. S., GEDRAITE, R., SÁ, C. H. M., e ATAIDE, C. H.
Autor Principal:FERNANDO SUPERBI GUERREIRO - email: [email protected]
Código: CSO4
Este trabalho apresenta o estudo inicial do peneiramento vibratório que pode ser
estendido para o controle de sólidos em unidade de perfuração de poços de petróleo.
O foco principal foi a avaliação dos efeitos das variáveis tamanho de abertura de tela,
concentração volumétrica de sólidos na alimentação e vibração (ou força-g) da peneira
sobre o teor de umidade dos sólidos retidos e a eficiência granulométrica de
separação utilizando uma suspensão de rocha fosfática diluída em água e goma
xantana. Para a realização dos experimentos, foi utilizada uma unidade piloto com
uma peneira vibratória que processava 159 litros de suspensão em 18 minutos. Um
planejamento fatorial 3k foi utilizado para auxiliar a execução dos experimentos para
posterior avaliação dos efeitos individuais e de interação das variáveis em questão sob
as variáveis respostas. As correlações obtidas que relacionam as respostas com as
variáveis de processo de interesse puderam ser utilizadas para minimizar o teor de
umidade presente e maximizar a eficiência de separação. Os resultados obtidos neste
trabalho são importantes para compreender os principais aspectos operacionais na
separação sólido-líquido em peneiras vibratórias.
20
AVALIAÇÃO DA OTIMIZAÇÃO DO TEOR DE UMIDADE E DA EFICIÊNCIA
DE SEPARAÇÃO EM PENEIRAMENTO VIBRATÓRIO UFU
ENGENHARIA QUÍMICA Autores:GUERREIRO, F. S., GEDRAITE, R., NEIRO, S. M. S., e ATAIDE, C. H.
Autor Principal:FERNANDO SUPERBI GUERREIRO - email: [email protected]
Código: CSO5
Este trabalho apresenta o estudo inicial do peneiramento vibratório que pode ser
estendido para o controle de sólidos em unidade de perfuração de poços de petróleo.
O foco principal foi a avaliação da otimização das respostas teor de umidade residual
de sólidos retidos pela peneira vibratória e da eficiência granulométrica de separação
de peneiramento, sendo essas repostas influenciadas pelos efeitos das variáveis de
processo tamanho de abertura de tela, concentração volumétrica de sólidos na
alimentação e vibração (ou força-g) da peneira utilizando uma suspensão de rocha
fosfática diluída em água e goma xantana. Para a realização dos experimentos, foi
utilizada uma unidade piloto com uma peneira vibratória que processava 159 litros de
suspensão em 18 minutos. Um planejamento fatorial 3^k foi utilizado para auxiliar a
execução dos experimentos para melhor exposição dos efeitos individuais e de
interação das variáveis em questão sob as variáveis respostas. As correlações obtidas
que relacionam as respostas com as variáveis de processo de interesse foram
empregadas no estudo da otimização da operação, permitindo encontrar a
combinação abertura de tela, concentração volumétrica e força-g, utilizando o software
GAMS, para obtenção do ponto ótimo de operação do equipamento. Os resultados
obtidos neste trabalho são importantes para compreender os principais aspectos
operacionais na separação sólido-líquido em peneiras vibratórias.
21
ANÁLISE DA SUSPENSÃO DE PARTÍCULAS EM POÇOS HORIZONTAIS
ATRAVÉS DA ROTAÇÃO DA COLUNA DE PERFURAÇÃO Faculdade do Centro Leste; Universidade Federal do Espírito Santo.
Engenharia Mecânica Autores:AMARAL, A. L. P.; FARIA; P. R.; LOUREIRO, B. V.; SILVA, L. A. S.;
Autor Principal:MICHELL LUIZ COSTALONGA - email: [email protected]
Código: CSO6
A remoção dos cascalhos gerados na perfuração de poços é um grande desafio. Nos
poços horizontais, durante a perfuração, uma etapa importante é a remoção dos
cascalhos gerados que tendem a formar um leito sólido no fundo do poço. Este
trabalho visa analisar a influência da rotação da coluna de perfuração no leito sólido de
partículas variando os seguintes parâmetros: o fluido, o tamanho dos cascalhos, a
altura do leito de partículas e a rotação da coluna.
22
INVESTIGATION OF THE INFLUENCE OF MAGNETIC AND ELETRIC
FIELDS ON CACO3 PRECIPITATION IN PIPE FLOWS Universidade Federal do Rio de Janeiro
Programa de Engenharia MeCãnica Autores:Juliana Loureiro; Atila Silva Freire
Autor Principal:Ricardo Terra - email: [email protected]
Código: CSO7
Scale formation commonly occurs in hard water pipelines and it may result in severe
flow assurance problems in the oil industry. The injection of chemical additives on the
flow and the use of insulation on the pipe walls are typical methods used for scale
control in industry. However, these high cost systems do not provide a consistent and
long-term solution for the problem. As an alternative, some attention has been devoted
to the influence that magnetic and electric fields exert on the properties of
crystallization and precipitation of calcium carbonate in water solutions. In this context,
the purpose of the present work is to experimentally investigate the effects of magnetic
and electric water treatment in preventing scale formation in long pipes. A dedicated
flow loop with three different circuits, temperature and pressure controlled was
specifically constructed for that purpose. Experiments can be performed for pressures
up to 420 bar for the 1” diameter pipe, 310 bar for the 2” diameter pipe and 240 bar for
the 3” diameter pipe. Two dosing pumps are used for the injection of calcium chloride
and sodium bicarbonate solutions. Results present global flow properties and chemical
characterization of the water solution and deposits. Four sampling points are used to
characterize the temporal and spatial evolution of the pH and conductivity. Particle size
distribution is measured by laser-diffraction and crystal composition in quantified by x-
ray diffraction. Two removable test sections are used for weighting deposited mass on
pipe walls. Data obtained indicate that both magnetic and electric fields actually exert
some influence on the scale formation and precipitation. Regarding the calcium
carbonate structure, calcite is dominant in the reference tests while vaterite
predominates when the water treatment systems are used. Slight reduction in pH is
observed as an influence of the magnetic field. Precipitation along the pipe wall and
length is uniform for all the test cases. Detailed comparison between the two systems
will be presented in the full length manuscript.
23
DESCONTAMINAÇÃO DE CASCALHOS DE PERFURAÇÃO UTILIZANDO
UM SECADOR MICRO-ONDAS SEMI-INDUSTRIAL Universidade Federal de Uberlândia
Engenharia Química Autores:Rossi, A.; Santos, J. M.; Ataide, C. H.; Duarte, C. R.
Autor Principal:IRINEU PETRI JÚNIOR - email: [email protected]
Código: CSO8
O fluido de perfuração de base não-aquosa são fabricados a partir de óleos sintéticos
que apresentam diversas vantagens, mas apresentam baixa biodegrabilidade e
toxicidade ao meio ambiente. Esses cascalhos contaminados com fluido devem ser
tratados para que seja possível seu descarte. No processo de tratamento de cascalhos
provindos da perfuração de poços de petróleo, são empregadas centrífugas filtrantes
para adequar o teor de contaminantes proveniente do fluido de perfuração. Apesar de
ser largamente utilizado, devido a problemas operacionais, este equipamento
apresenta certa dificuldade em garantir os teores exigidos pela legislação vigente
(6,9%, em massa). Como alternativa, a secagem via micro-ondas tem se mostrado
promissora, por alcançar teores de contaminantes inferiores a 1%, em massa. Além
disso, apresenta a vantagem de tratar qualquer tipo de cascalho, tamanho, forma e
teor inicial de fluido. Nesse sentido, no presente trabalho foi desenvolvida uma
unidade semi-industrial de secagem micro-ondas que opera em regime contínuo. O
intuito dessa unidade é descontaminar cascalhos provenientes da perfuração de poços
de petróleo contaminados com fluido de perfuração. Para tanto, utilizou-se como fluido
contaminante o BRMUL 61/39 base olefina interna. Foram feitos alguns testes
preliminares a fim de determinar algumas condições de operação do equipamento
como: altura da camada de leito e pressão de operação. Realizou-se alguns
experimentos para avaliar o desempenho do equipamento frente às modificações na
vazão de processamento e teor inicial de contaminantes no cascalho. Os resultados
mostraram que o equipamento desenvolvido apresenta grande potencial para
utilização em escala industrial. Em algumas condições reduziu os teores de
contaminantes a níveis de 0,1%, em massa. Conseguiu processar uma vazão de 750
kg/h de cascalho, obtendo ainda assim, teores abaixo do permitido pela legislação.
24
ANÁLISE DA PROPAGAÇÃO DE PRESSÃO EM FLUIDOS DE
PERFURAÇÃO DURANTE KICK DE GÁS Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais Autores:Oliveira, G. M.; Franco, A. T. e Negrão, C. O. R.
Autor Principal:Jonathan Felipe Galdino - email: [email protected]
Código: CSP1
Uma importante tarefa durante a perfuração de poços em águas profundas é o
controle da pressão no interior do poço que deve estar dentro da janela operacional.
Quando a pressão no interior do poço se torna menor que a pressão da formação há o
risco de ocorrer a invasão do fluido da formação para dentro do poço (óleo, gás natural
ou água). O influxo da formação para o interior do poço, denominado de kick, se não
for controlado pode-se tornar um blowout, influxo descontrolado da formação para a
superfície. Portanto, um pequeno influxo de gás deve ser detectado o mais rápido
possível. Entretanto, a pressão somente é medida durante a perfuração e um pequeno
volume de gás não muda significativamente a pressão no fundo do poço. Outro indício
de kick é a variação da pressão na superfície que somente ocorre quando um grande
volume de gás invade o poço. O volume ganho nos tanques de lama, pit gain, é o
método mais utilizado para a detecção do kick. O presente trabalho apresenta um
modelo de escoamento transiente e compressível para prever a propagação de
pressão ao longo do poço durante a ocorrência de um kick de gás. O modelo
contempla as equações de conservação da massa e da quantidade de movimento que
são resolvidas através do método das características. Neste trabalho, um modelo de
tixotropia é considerado para o fluido de perfuração. O influxo de gás é definido como
uma função da permeabilidade do reservatório e da diferença de pressão entre o
reservatório e o fundo do poço. Os resultados do modelo apresentam que a variação
da pressão ao longo do tempo depende da velocidade da propagação da onda de
pressão e das propriedades tixotrópicas do fluido.
25
RISCOS AMBIENTAIS EM POÇOS EM RESERVATÓRIOS TIGHT GAS E
SHALE GAS/OIL COM ÊNFASE EM FRATURAMENTO HID VFRiends Ltd e Petrobras
Autores:Fontes, B. L.C e Loureiro, S.A Autor Principal:Valdo Ferreira Rodrigues - email: [email protected]
Código: CSP2
O desenvolvimento de reservatórios não convencionais do tipo tight gas, shale gas e
shale oil (RNC) constituiu uma revolução econômica na América do Norte, com
desdobramentos políticos e sociais e disseminação para as demais regiões do mundo.
Revoluções geram resistências, tanto econômicas quanto políticas, as quais atacam a
fonte revolucionária ou sua sustentação, no caso os múltiplos fraturamentos
hidráulicos. Este artigo traz informações e considerações na busca de aumento da
racionalidade em um tema que se tornou emocional. Estas informações se originam
principalmente da história do petróleo e gás nos Estados Unidos da América em face
de sua longevidade, grande quantidade de poços, pioneirismo no desenvolvimento dos
shales e distintos períodos, que variam desde os primórdios sem nenhuma
preocupação ambiental até os dias atuais com regulação e monitoração do público.
São também consideradas experiências relevantes na Europa onde há forte oposição
ao desenvolvimento de shale gas/oil. Apresentam-se informações sobre os processos
de desenvolvimento de campos em RNC, com ênfase na construção de poços;
conceitos fundamentais em gerenciamento de risco e análise de integridade de poços;
a percepção de riscos na construção e operação de poços de gás e óleo; os impactos
sociais, econômicos, culturais e psicológicos nas comunidades afetadas; a questão
dos poços inativos, órfãos e esquecidos como passivo ambiental crescente; a relação
entre sismos induzidos e operações em poços; o gerenciamento de água; os riscos de
intercomunicação entre zonas de hidrocarbonetos e aquíferos. Os resultados das
análises realizadas neste artigo indicam que é possível o desenvolvimento seguro das
reservas de gás e óleo em reservatórios do tipo tight gas, shale gas e shale oil com a
tecnologia disponível, desde que a legislação e os procedimentos estabelecidos sejam
seguidos à risca. Entretanto, há grandes desafios principalmente na aplicação da
legislação. Sugere-se que as agências governamentais e entidades da indústria e
sociedade civil patrocinem estudos científicos com equipes multidisciplinares, pois o
gerenciamento de risco na indústria de gás e óleo não convencional transcende as
questões de engenharia e a simples transposição do modelo americano do norte não é
adequada à realidade brasileira.
26
IMPLEMENTAÇÃO DE CONTROLE PREDITIVO LINEAR PARA
ASSEGURAR PERFURAÇÃO DENTRO DA JANELA OPERACIONAL. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Engenharia Química Autores:Vega, M.P; Patrício, R.V. e Costa, F.M.
Autor Principal:GABRIELLE FONTELLA DE MORAES OLIVEIRA - email: [email protected]
Código: CSP3
Durante a perfuração de poços de petróleo a pressão entre a parede do reservatório e
o poço precisa ser mantida dentro de uma janela operacional, compreendida entre a
pressão de poros (limite mínimo) e a pressão de fratura (limite máximo). Desta forma,
foi construída uma unidade experimental a fim de representar os fenômenos mais
importantes do processo de perfuração e estudar a implementação de uma estratégia
de controle para manter a pressão dentro da janela operacional. Foi sintetizado um
controlador avançado, baseado na técnica de controle preditivo linear, utilizando como
variável manipulada a válvula choke e comparando os resultados obtidos aos oriundos
de um controlador clássico PI, cujo ajuste experimental baseou-se nos métodos de
Cohen-Coon e Ziegler-Nichols. O controlador preditivo linear apresentou desempenho
superior, alcançando mais rapidamente o valor de pressão desejado.
27
ESTUDO DE CONTROLADOR COM COMPENSAÇÃO DE TEMPO MORTO
PARA REGULAR A PRESSÃO ANULAR DE FUNDO Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Engenharia Química Autores:Vega, M.P; Coelho, D.A.F. e Ribeiro, V.J.S
Autor Principal:GABRIELLE FONTELLA DE MORAES OLIVEIRA - email: [email protected]
Código: CSP4
A perfuração de poços de petróleo deve ocorrer de forma que a pressão anular de
fundo se mantenha dentro de uma janela operacional compreendida entre a pressão
de poros e pressão de fratura. Para modelar o escoamento durante a perfuração de
poços, foi utilizado um sistema físico composto por tanques, bombas helicoidais e
tubulação em forma de U, válvula choke, transdutor de pressão e medidor de vazão.
Portanto, com o objetivo de estudar a dinâmica de perfuração de poços, foi
implementada uma estratégia de controle para estabilizar a pressão anular de fundo,
utilizando-se como variável manipulada a velocidade de injeção do fluido de
perfuração na coluna. Foi sintetizada uma estratégia de controle clássico feedback (PI
- proporcional integral). Para lidar com os atrasos típicos do processo de perfuração,
visto que, em operação real, geralmente ocorrem atrasos de até cem segundos na
aquisição de dados, foi implementado um esquema de controle PPI (preditivo PI). Tal
estratégia tem um melhor desempenho em malha fechada pelo fato de no controlador
preditivo PI (PPI) a ação integral ser inibida até um período igual ao atraso do modelo.
Logo, observa-se uma maior rapidez e eficiência do controlador PPI.
28
ESTUDO COMPARATIVO SOBRE O COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE
FLUIDOS DE PERFURAÇÃO PARAFÍNICOS E OLEFÍNICOS Petróleo Brasileiro S.A
Hidráulica Autores:Teixeira, G. T.
Autor Principal:MARIA CAROLINA DO COUTO PESSANHA - email: [email protected]
Código: FPE1
Os fluidos de perfuração de base não aquosa têm sido extensamente utilizados em
operações de perfuração maritimas. Devido às novas exigências ambientais, os fluidos
de base parafínica estão sendo gradativamente substituídos pelos fluidos de base
olefínica devido ao fato destes últimos apresentarem melhores resultados em termos
de biodegradabilidade e toxicidade. Apesar de essas duas bases orgânicas serem
hidrocarbonetos com características bem semelhantes e mesma aplicação, existem
dúvidas se o comportamento reológico dos fluidos compostos por elas, as alterações
induzidas pelos modificadores reológicos e a resistência à contaminantes seriam os
mesmos. Assim, este estudo tem por objetivo mostrar as semelhanças e diferenças
entre os fluidos de perfuração olefínicos e parafínicos relativas à reologia sob efeito de
diferentes temperaturas, pressões, aditivos e contaminantes e consequentemente
aperfeiçoar técnicas e informações para manutenção dos novos sistemas base
olefinas.
29
AVALIAÇÃO EM CAMPO DE POSSÍVEIS SOLUÇÕES PARA O COMBATE A
PERDA DE CIRCULAÇÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE -UFRN
ENGENHARIA DE PETROLEO Autores:Souza,E.A.; Waldmann, A.T. A.; Magalhães Filho, S.C.
Autor Principal:LAURA DENISE SANTIAGO DE ARAÚJO - email: [email protected]
Código: FPE10
As perdas de fluido ainda hoje são um dos problemas mais desafiadores da
construção de poços, gerando custos líquidos adicionais e, em situações extremas,
pode comprometer e inviabilizar desempenho de perfuração. Atualmente, pelas
características geológicas das formações perfuradas (falhas, fraturas, formações
frágeis), em cerca de um terço dos poços ocorrem perdas de circulação do fluido de
perfuração, que vem gerando elevados tempos improdutivos. Tais perdas necessitam
ser combatidas e controladas para viabilizar a construção dos poços com custo
compatível. O CENPES/PDGP/IRF vem realizando uma serie de avaliações
experimentais de tampões de combate a perda de circulação. Esses estudos abordam
basicamente 3 diferentes metodologias: ensaios em meios porosos de altíssima
permeabilidade, ensaios de filtração estática em meios porosos fraturados e testes no
simulador de escoamentos em fraturas. Diversos materiais já foram avaliados através
dessas metodologias experimentais. Este artigo tem como objetivo mostrar os
resultados da avaliação em campo das possíveis soluções de tampões de combate a
perda de circulação realizados na UO-ES, UO-RNCE e UO-BS.
30
APARATO EXPERIMENTAL PARA A AVALIAÇÃO DE PRESSÕES NO
REINÍCIO DE ESCOAMENTO DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Engenharia Mecânica Autores:Nezia de Rosso, Eduardo Drosczaka, Cezar Otaviano Ribeiro Negrão Autor Principal:RODRIGO SEIJI MITISHITA - email: [email protected]
Código: FPE11
A gelificação de fluidos de perfuração é uma característica desejável quando há
paradas no processo de perfuração, pois o fluido gelificado evita a precipitação de
cascalhos provenientes da perfuração da rocha. Durante a etapa de reinício do
escoamento, a pressão imposta pela bomba deve ser maior que as pressões usuais
de operação, para que aconteça a quebra do gel. Estas elevadas pressões de reinício
de escoamento devem ser controladas, pois pressões excessivas podem danificar a
estrutura do poço. Além disso, como a janela de pressões de operação seguras no
fundo do poço é muito estreita, o problema se intensifica em grandes profundidades.
Neste trabalho é projetado e construído um aparato experimental para avaliar as
pressões e vazões no reinício do escoamento de fluidos de perfuração. A base do
projeto do presente trabalho foi uma bancada experimental já existente no laboratório
do Centro de Pesquisas em Reologia e Fluidos Não-Newtonianos da UTFPR. O
aparato experimental construído consiste de uma tubulação em formato helicoidal
(serpentina) de 50 metros de comprimento, instalada dentro de uma câmara isolada
termicamente, constituída por chapas de poliestireno expandido. Uma bomba
hidráulica instalada dentro da câmara possui a função de transportar o fluido de
perfuração armazenado em um reservatório para a serpentina, através de tubulações.
A bomba é do tipo helicoidal para evitar pulsações no bombeamento de fluido. As
medições das pressões de reinício de escoamento são realizadas através de quatro
transdutores de pressão instalados ao longo da serpentina. O interior da câmara de
isolamento é resfriado por um sistema de refrigeração e aquecido por resistências
elétricas, que controlam a temperatura entre 4ºC e 30ºC. O funcionamento do aparato
experimental construído foi verificado através de ensaios preliminares.
Palavras-chave: aparato experimental, reinício de escoamento, fluidos de perfuração.
31
ESTUDO DE MATERIAIS PARTICULADOS NA PERDA DE CARGA EM
FRATURA UFRRJ
ENGENHARIA QUÍMICA Autores:DUQUE NETO, O.A.; CALÇADA L.A.; MAGALHÃES S.C.; SCHEID C.M.; WALDMANN A.T.A.
Autor Principal:OLIVIO ALVES DUQUE NETO - email: [email protected]
Código: FPE12
A perda de circulação em formações carbonáticas naturalmente fraturadas constitui
um cenário comum na construção de poços do pré-sal. O combate à perda, pelo uso
adequado de materiais de reforço de poços e materiais de perda de circulação em
muitos casos é ineficiente, principalmente em casos de perda severa ou total. Este
trabalho apresenta um estudo experimental que tem como finalidade estudar o efeito
de materiais particulados no combate à perdas de circulação em fraturas. Foi utilizado
um aparato experimental que simula o escoamento de fluidos em fraturas de 2 mm, 5
mm e 10 mm de espessura, cujo comprimento é aproximadamente 1,5 metros.
Avaliou-se diferentes condições de operação, incluindo vazão, pressão, concentração
de sólidos, forma dos sólidos (particulados, fibras curtas, fibras longas, géis, flocos,
esferas regulares e irregulares) e a distribuição granulométrica no selamento de
fraturas.
32
ESTUDO DE MATERIAIS PARTICULADOS NA PERDA DE CARGA EM
FRATURA UFRRJ
ENGENHARIA QUÍMICA Autores:DUQUE NETO, O.A.; CALÇADA L.A.; MAGALHÃES S.C.; SCHEID C.M.; WALDMANN A.T.A.
Autor Principal:OLIVIO ALVES DUQUE NETO - email: [email protected]
Código: FPE12
A perda de circulação em formações carbonáticas naturalmente fraturadas constitui
um cenário comum na construção de poços do pré-sal. O combate à perda, pelo uso
adequado de materiais de reforço de poços e materiais de perda de circulação em
muitos casos é ineficiente, principalmente em casos de perda severa ou total. Este
trabalho apresenta um estudo experimental que tem como finalidade estudar o efeito
de materiais particulados no combate à perdas de circulação em fraturas. Foi utilizado
um aparato experimental que simula o escoamento de fluidos em fraturas de 2 mm, 5
mm e 10 mm de espessura, cujo comprimento é aproximadamente 1,5 metros.
Avaliou-se diferentes condições de operação, incluindo vazão, pressão, concentração
de sólidos, forma dos sólidos (particulados, fibras curtas, fibras longas, géis, flocos,
esferas regulares e irregulares) e a distribuição granulométrica no selamento de
fraturas.
33
COMPORTAMENTO DOS EVAPORITOS E O USO ADEQUADO DO FLUIDO
DE PERFURAÇÃO NO PRÉ-SAL. UBM
ENGENHARIA DE PETRÓLEO Autores:DUQUE NETO, O.A.; SILVA, J.R.L. e OLIVEIRA, S.A.
Autor Principal:OLIVIO ALVES DUQUE NETO - email: [email protected]
Código: FPE14
Com a presença das rochas salinas na área de exploração, as chances de sucesso na
obtenção de hidrocarbonetos são bem maiores, pois essas rochas podem-se deformar
dissolver e migrar, criando rotas de fluxo de óleo, que são aprisionados pelo sal.
Entretanto, a perfuração em algumas dessas rochas salinas está associada com
alguns problemas de estabilidade de poços e da integridade dos revestimentos. Desta
forma, a linha de pesquisa seguida para elaboração desse artigo tem como objetivo
abordar o comportamento dos evaporitos no Pré-sal, com foco na utilização adequada
dos diferentes tipos de fluido de perfuração para minimizar esses problemas que são
gerados na camada de sal. Assim este artigo foi desenvolvido estudando casos
existentes que tange assuntos envolvendo tanto os evaporitos quanto a densidade do
fluido adequada para perfurar esse tipo de rocha.
34
ESTUDO DO ESCOAMENTO DE SUSPENSÃO E DA PERDA DE CARGA
EM FRATURAS. UFRRJ
ENGENHARIA QUÍMICA Autores:MAGALHÃES S.C.; SCHEID C.M.; BORGES FILHO, M.N.; VALIM, E.P.; WALDMANN A.T.A;
SOUZA E.A. e CALÇADA L.A. Autor Principal:OLIVIO ALVES DUQUE NETO - email: [email protected]
Código: FPE15
A indústria de petróleo e gás tem feito grandes progressos no desenvolvimento de
tecnologias e técnicas na perfuração de poços. No entanto, como novas fontes de
hidrocarbonetos são encontrados em reservatórios, cada vez mais remoto e
geologicamente complexo, a indústria continua a desenvolver novas tecnologias. Para
enfrentar os desafios de perfuração de poços que apresentam riscos de segurança e
riscos econômicos para a viabilidade em longo prazo. Um dos desafios enfrentado
pelas empresas de perfuração é combater a perda de circulação em formações
carbonáticas naturalmente fraturadas, pois constitui um cenário comum na perfuração
de poços do pré-sal. O combate à perda, pelo uso adequado de materiais de reforço
de poços (WSM) e materiais de perda de circulação (LCM) é fundamental para uma
perfuração de sucesso. Neste trabalho, desenvolveu-se um estudo experimental que
tem como finalidade avaliar diferentes formas de partículas de calcários no combate à
perda de circulação em fraturas. Foi utilizado um aparato experimental que simula o
escoamento de fluidos em fraturas de 2 mm, 5 mm e 10 mm de espessura, cujo
comprimento é aproximadamente 1,5 metros em anulares de 12 ¼” e 8 ½”. Na
caracterização dos fluidos (soluções e suspensões) foram determinadas as curvas de
reologia, a densidade, a concentração de sólidos, a distribuição de tamanho das
partículas e a análise de imagens das partículas. Verificou-se a influência dos
diferentes polímeros e partículas na reologia dos fluidos. Com relação ao estudo do
escoamento de fluidos nas fraturas, avaliaram-se diferentes condições de operação,
incluindo vazão, pressão de bombeio, concentração de sólidos, forma dos sólidos
(granular, flocosos) e a distribuição granulométrica no escoamento de fluidos e em
alguns casos no selamento das fraturas. O calcário na forma granular não selou
nenhuma das fraturas estudadas. Os materiais compostos por carbonato de cálcio na
forma laminar à base de flocos (Soluflakes) apresentaram maior dispersão na
distribuição granulométrica e foram mais eficientes no selamento mesmo a baixas
concentrações. Para as suspensões que não selaram as fraturas, determinou-se a
perda de carga nas fraturas em função da vazão do fluido nas fraturas. Esta
metodologia permite avaliar o escoamento das suspensões em fraturas.
35
GANHOS POTENCIAIS COM A UTILIZAÇÃO DE FLUIDOS MAIS
COMPRESSÍVEIS NA PERFURAÇÃO DE POÇOS PETROBRAS/CENPES Engenharia Mecânica
Autores:Nóbrega, M. V. S. Autor Principal:Santos, H. F. L. - email: [email protected]
Código: FPE16
Os poços de petróleo são perfurados utilizando fluidos de perfuração para diversas
tarefas. Entre elas, estão: garantir a remoção dos cascalhos, evitar o colapso da
formação e evitar a ocorrência de influxos. No projeto desses poços, são utilizadas
curvas com gradiente de pressão de poros, gradiente de pressão de colapso e
gradiente de fratura. A partir dessas curvas, define-se a janela operacional a ser
utilizada. Com base nessa janela, são definidas as profundidades de assentamento
das sapatas e as densidades dos fluidos. Normalmente os fluidos utilizados
apresentam densidade aproximadamente constante, o que faz com que seja
necessário o assentamento, muitas vezes, de uma quantidade significativa de sapatas.
A utilização de fluidos com compressibilidade mais elevada apresenta potencial para
uma melhor adequação à janela operacional. Isso tem o potencial até mesmo de
permitir a redução do número de fases. O artigo apresenta uma análise das janelas
operacionais de poços existentes e mostra essa melhor adequação e o potencial para
redução de fases. Além disso, propõe algumas formas para o aumento da
compressibilidade do fluido.
36
DESENVOLVIMENTO DE UMA UNIDADE MÓVEL PARA MONITORAMENTO
REMOTO DAS PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS DE FLUIDOS DE
PERFURAÇÃO ¹UFRRJ ²Petrobras Engenharia Química
Autores:¹Magalhães S. C., ¹Paraíso E. C. H., ¹Valim E. P., ¹Calçada L. A., ¹Scheid C. M., ²Sá C. H .M., ²Waldmann A. T. A., ²Martins A. L.
Autor Principal:SÉRGIO DA CRUZ MAGALHÃES FILHO email: [email protected]
Código: FPE17
Os fluidos de perfuração possuem papel fundamental durante a perfuração de poços
de petróleo. Tais fluidos são bombeados pelo interior da coluna e ejetados pela broca,
ocasionando a limpeza do poço, resfriamento das partes mecânicas em atrito,
conduzindo sinais elétricos até a superfície e controlando a pressão de operação. Mas
apesar dos avanços tecnológicos na área de perfuração, o processo de
monitoramento e correção do estado físico químico dos fluidos permanece
essencialmente manual, e os procedimentos datam de mais de 50 anos. Este trabalho
traz um resumo das etapas executadas durante a construção de uma unidade móvel
de monitoramento remoto das propriedades físico-químicas de fluidos de perfuração,
desde a concepção do projeto até seu atual status. Durante o capítulo de material e
métodos, foram abordados tópicos como a construção de uma unidade de
escoamento de fluidos, testes para validação da instrumentação e as modificações
feitas nos mesmos, técnicas de recalibração e o desenvolvimento de novas
tecnologias. Em seguida foram abordados o conceito de mobilidade da unidade, o
conceito hidráulico e elétrico e o nível de automação alcançado. Conclui-se que
medidas de viscosidade aparente, densidade, estabilidade e condutividade elétrica,
teor e tamanho de sólidos e razão água óleo podem ser monitoradas remotamente, já
que os resultados on line foram validados a partir de comparações com resultados off
line, considerados como referência.
37
ESTUDO DO EQUILÍBRIO DE FASES DE HIDRATOS COM FLUIDO DE
PERFURAÇÃO BASE ÁGUA Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
Engenharia Mecânica Autores:Michael, A.P.; Rossi, L.F.S e Morales, R.E.M
Autor Principal:CELINA KAKITANI - email: [email protected]
Código: FPE2
Neste trabalho é apresentado um estudo experimental sobre o equilíbrio de fases para
a formação de hidratos com fluido de perfuração base água, juntamente com gás
metano em uma célula de alta pressão. A metodologia adotada envolveu o método
isocórico (uma célula de equilíbrio a volume constante), em um sistema fechado,
acompanhando a resposta da pressão em função da variação da temperatura. Com os
resultados obtidos é possível observar sua consistência, porém a necessidade do
aprimoramento do procedimento adotado. Também é notória a predominância do sal
cloreto de sódio (segundo componente com maior concentração na mistura, sendo o
primeiro a água) atuando como inibidor da formação de hidrato e a ausência e/ou
pouca influência dos demais componentes (e.g. calcita, goma xantana) no equilíbrio de
fases do hidrato.
38
ESTUDO DA DISSOLUÇÃO DE PARTÍCULAS DE SAL EM FLUIDOS DE
PERFURAÇÃO NÃO-NEWTONIANOS Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Engenharia Química Autores:Calçada, L. A. e Scheid, C. M.
Autor Principal:JOÃO PEDRO CHALFUN HAOUCHE MENESES - email: [email protected]
Código: FPE3
A perfuração de poços de petróleo na camada salina gera material particulado
composto de uma mistura de sais promovendo a dissolução dos mesmos em fluidos
de perfuração a base de água. Essa dissolução pode causar mudanças nas
propriedades dos fluidos, e como o sal possui considerável fluidez, pode causar danos
graves às formações salinas e na operação, como alargamento do poço, relaxação da
tensão radial provocando escoamento do sal na direção da coluna podendo aprisioná-
la ou o enfraquecimento das paredes do poço devido ao cisalhamento do fluido. O
objetivo desse trabalho é estudar a dissolução de partículas de sal em fluidos não-
Newtonianos a base de água contendo goma xantana como agente viscosificante.
Inicialmente foi feito o estudo da influência do sal dissolvido e do tamanho de
partículas de sal na reologia dos fluidos. Dados experimentais de taxa de dissolução
com o tempo foram obtidos em uma unidade de bancada e com o espaço em uma
unidade de escoamento de fluidos, com o objetivo de estimar o coeficiente global de
transferência de massa. Posteriormente, foram avaliados os perfis de concentração de
sal com o espaço na unidade de escoamento de fluidos que apresenta
aproximadamente 30 m de comprimento, e com o tempo na unidade de bancada
composta por um tanque de 50 L com agitador. A unidade de escoamento de fluidos é
composta por uma calha aberta com pontos de coleta em quatro diferentes posições
do escoamento. Tomadas as concentrações de sal no fluido em todos os pontos de
coleta e em diferentes tempos, traçaram-se perfis de concentração variando com a
posição em diferentes condições operacionais de vazão volumétrica de salmoura e
vazão mássica de partículas sólidas de sal. O coeficiente global de transferência de
massa foi implementado em um programa simulador para representar o processo.
39
EFEITO DA DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DE PARTÍCULAS
SÓLIDAS NA REOLOGIA DE SUSPENSÕES Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Engenharia Química Autores:Magalhães Filho, S. C.; Paraíso, E. C. H.; Oliveira, B. R.; Scheid, C. M. e Calçada, L. A.
Autor Principal:Danielly Rodrigues Nascimento - email: [email protected]
Código: FPE4
As propriedades de escoamento dos fluidos de perfuração dependem das
características da fase dispersante e da fase dispersa. Por meio de fatores como a
presença de agentes viscosificantes, presença de material particulado como sólidos
adensantes e obturantes entre outros aditivos é possível controlar o comportamento
reológico dos fluidos. Este controle nas propriedades dos fluidos de perfuração tem a
finalidade de garantir o seu alto desempenho. Um dos fatores que precisam de ajustes
frequentes são os parâmetros de filtração a fim de minimizar a invasão do fluido
através das formações. Neste trabalho pretende-se avaliar o efeito do tipo e tamanho
das partículas sólidas no comportamento reológico de suspensões preparadas com os
polímeros carboximetilcelulose e goma xantana. Estudou-se o efeito de partículas de
barita, bentonita branca, bentonita creme, calcita e esferas de vidro selecionadas em
diferentes faixas de distribuição granulométrica. A técnica de Difração de Raios X foi
utilizada para caracterizar todos os materiais empregados. Os difratogramas de raios
X foram obtidos em um equipamento Rigaku Miniflex operando a 30 kV e 15 A. A
varredura foi conduzida de 1,1 a 60° (2θ) com intervalos de 0,050° e tempo de
aquisição de 2s. Para a caracterização do tamanho das partículas dos sólidos foi
empregado um analisador de partículas Malvern Mastersizer Hydro 2000 UM. As
análises reológicas foram conduzidas em um Reômetro Thermo Haake RheoStress 1,
com sensor do tipo cilindros coaxiais empregando copo de medição DG43 e rotor
DG43-Ti. Os testes foram programados com taxa de deformação controlada, variando
de 0 a 1021 s-1 com duração de 120s. Os dados obtidos foram analisados no software
Rheowin 4.5. O Reômetro foi acoplado a um banho termostático Thermo Haake K10,
no qual a temperatura foi mantida em 25°C. Os resultados mostraram que o tipo e o
tamanho das partículas dos sólidos influenciaram no perfil das curvas de escoamento
e de viscosidade dos fluidos avaliados.
40
EFEITO DA DISTRIBUIÇÃO GRANULOMÉTRICA DE PARTÍCULAS
SÓLIDAS NA REOLOGIA DE SUSPENSÕES Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Engenharia Química Autores:Magalhães Filho, S. C.; Paraíso, E. C. H.; Scheid, C. M. e Calçada, L. A.
Autor Principal:Danielly Rodrigues Nascimento - email: [email protected]
Código: FPE4
As propriedades de escoamento dos fluidos de perfuração dependem das
características da fase dispersante e da fase dispersa. Por meio de fatores como a
presença de agentes viscosificantes, presença de material particulado como sólidos
adensantes e obturantes entre outros aditivos é possível controlar o comportamento
reológico dos fluidos. Este controle nas propriedades dos fluidos de perfuração tem a
finalidade de garantir o seu alto desempenho. Um dos fatores que precisam de ajustes
frequentes são os parâmetros de filtração a fim de minimizar a invasão do fluido
através das formações. Neste trabalho pretende-se avaliar o efeito do tipo e tamanho
das partículas sólidas no comportamento reológico de suspensões preparadas com os
polímeros carboximetilcelulose e goma xantana. Estudou-se o efeito de partículas de
barita, bentonita branca, bentonita creme, calcita e esferas de vidro selecionadas em
diferentes faixas de distribuição granulométrica. A técnica de Difração de Raios X foi
utilizada para caracterizar todos os materiais empregados. Os difratogramas de raios
X foram obtidos em um equipamento Rigaku Miniflex operando a 30 kV e 15 A. A
varredura foi conduzida de 1,1 a 60° (2θ) com intervalos de 0,050° e tempo de
aquisição de 2s. Para a caracterização do tamanho das partículas dos sólidos foi
empregado um analisador de partículas Malvern Mastersizer Hydro 2000 UM. As
análises reológicas foram conduzidas em um Reômetro Thermo Haake RheoStress 1,
com sensor do tipo cilindros coaxiais empregando copo de medição DG43 e rotor
DG43-Ti. Os testes foram programados com taxa de deformação controlada, variando
de 0 a 1021 s-1 com duração de 120s. Os dados obtidos foram analisados no software
Rheowin 4.5. O Reômetro foi acoplado a um banho termostático Thermo Haake K10,
no qual a temperatura foi mantida em 25°C. Os resultados mostraram que o tipo e o
tamanho das partículas dos sólidos influenciaram no perfil das curvas de escoamento
e de viscosidade dos fluidos avaliados.
41
ESTUDO DO ESCOAMENTO DE SUSPENSÕES NA PERDA DE CARGA EM
FRATURAS UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DO RIO DE JANEIRO
ENGENHARIA QUÍMICA Autores:DUQUE NETO, O.A.; CALÇADA L.A.; MAGALHÃES S.C.; SCHEID C.M. e WALDMANN A.T.A
Autor Principal:OLIVIO ALVES DUQUE NETO - email: [email protected]
Código: FPE5
A indústria de petróleo e gás tem feito grandes progressos no desenvolvimento de
tecnologias e técnicas na perfuração de poços. No entanto, como novas fontes de
hidrocarbonetos são encontrados em reservatórios, cada vez mais remoto e
geologicamente complexo, a indústria continua a desenvolver novas tecnologias. Para
enfrentar os desafios de perfuração de poços que apresentam riscos de segurança e
riscos econômicos para a viabilidade em longo prazo. Um dos desafios enfrentado
pelas empresas de perfuração é combater a perda de circulação em formações
carbonáticas naturalmente fraturadas, pois constitui um cenário comum na perfuração
de poços do pré-sal. O combate à perda, pelo uso adequado de materiais de reforço
de poços (WSM) e materiais de perda de circulação (LCM) é fundamental para uma
perfuração de sucesso. Neste trabalho, desenvolveu-se um estudo experimental que
tem como finalidade avaliar diferentes formas de partículas de calcários no combate à
perda de circulação em fraturas. Foi utilizado um aparato experimental que simula o
escoamento de fluidos em fraturas de 2 mm, 5 mm e 10 mm de espessura, cujo
comprimento é aproximadamente 1,5 metros em anulares de 12 ¼” e 8 ½”. Na
caracterização dos fluidos (soluções e suspensões) foram determinadas as curvas de
reologia, a densidade, a concentração de sólidos, a distribuição de tamanho das
partículas e a análise de imagens das partículas. Verificou-se a influência dos
diferentes polímeros e partículas na reologia dos fluidos. Com relação ao estudo do
escoamento de fluidos nas fraturas, avaliaram-se diferentes condições de operação,
incluindo vazão, pressão de bombeio, concentração de sólidos, forma dos sólidos
(granular, flocosos) e a distribuição granulométrica no escoamento de fluidos e em
alguns casos no selamento das fraturas. O calcário na forma granular não selou
nenhuma das fraturas estudadas. Os materiais compostos por calcário na forma
laminar à base de flocos apresentaram maior dispersão na distribuição granulométrica
e foram mais eficientes no selamento mesmo a baixas concentrações. Para as
suspensões que não selaram as fraturas, determinou-se a perda de carga nas fraturas
em função da vazão do fluido nas fraturas. Esta metodologia permite avaliar o
escoamento das suspensões em fraturas.
42
REOLOGIA E PVT DE FLUIDOS OLEFÍNICOS EM CONDIÇÕES DE POÇO PETROBRAS
CENPES - PETROBRAS Autores:Souza, E.A..; Cardoso Junior, W.F.; Gonçalves, P.D.T.; Andrade, P.B. e Castelo, C.S.
Autor Principal:ANGELO MARINHO VIANNA - email: [email protected]
Código: FPE6
Nos próximos anos, a exploração de petróleo offshore na costa brasileira passará por
uma adequação às novas normas ambientais quanto ao uso e descarte de fluidos de
perfuração. O fluido mais utilizado pelas companhias operadoras é uma emulsão
inversa (água em óleo), com fase externa de n-parafina. Para ser descartado, o
cascalho gerado na perfuração deverá estar isento de quaisquer teores dessa base. A
alternativa adotada, num primeiro momento, foi a substituição gradual da base
parafínica por olefinas que possuem maior biodegradabilidade. Os simuladores
numéricos utilizados pela Petrobras determinam as pressões de fundo de poço e
demais parâmetros hidráulicos baseando-se em dados de compressibilidade,
expansão térmica e reologia medidos para fluidos de base parafínica. Logo, tornou-se
necessário o estudo do comportamento dos fluidos olefínicos em condições de
subsuperfície para a devida atualização dos modelos matemáticos. Foram realizados
ensaios de PVT e reologia nas bases puras e em diferentes formulações de fluidos
olefínicos, em temperaturas variando de 4 a 120°C e em pressões de até 25.000 psi.
Como parâmetro de comparação, foram testadas formulações de fluido sintético
parafínico convencional e de fluido aquoso. Os resultados de PVT e reologia
apresentam diferenças entre os dados dos fluidos olefínicos e parafínicos, indicando a
necessidade de atualização da base de dados dos modelos matemáticos vigentes.
43
ANÁLISE DE PARTÍCULAS SEDIMENTANTO EM FLUIDO DE
PERFURAÇÃO PELA TÉCNICA DE ATENUAÇÃO DE RAIOS GAMA Universidade Federal de Uberlândia
Engenharia Química Autores:LEMOS, V. C. M. N.; OLIVEIRA, H.C.; DAMASCENO, J.J.R. e AROUCA, F.O. Autor Principal:FLÁVIA MARQUES FAGUNDES - email: [email protected]
Código: FPE8
O estudo do comportamento de materiais pulverulentos sedimentando em fluido não-
newtoniano, como por exemplo, o fluido utilizado em processos de perfuração de
poços de petróleo e gás natural, é de grande importância para a indústria petrolífera.
Uma das principais funções do fluido é o transporte eficiente, até a superfície, de
cascalhos produzidos no processo de perfuração de poços de petróleo. Em tais
procedimentos, paradas operacionais para manutenções corretivas ou preventivas
podem ocorrer, interrompendo temporariamente o processo. Nesse período de parada,
a distribuição de concentrações de sólidos no seio do fluido de transporte apresenta
alterações ao longo da coluna, devido a sedimentação de partículas, fato que pode
causar danos operacionais irreversíveis. Apesar da indústria do petróleo vir buscando
metodologias que reduzam essas operações de paradas, ela também busca formas de
melhorar o transporte dos cascalhos. Nesse contexto, o objetivo principal deste
trabalho é monitorar a dinâmica de separação e a interação de um conjunto de
partículas que sedimentam no fluido de perfuração comumente utilizado em poços de
petróleo, que tem a pseudoplasticidade, aliada aos efeitos de dependência do tempo,
como característica particular. Para tanto, o monitoramento da sedimentação dos
materiais sólidos foi conduzido em testes de sedimentação gravitacional em batelada.
A Técnica de Atenuação de Raios Gama (TARG) foi empregada no estudo a fim de
permitir a realização de medidas indiretas da concentração local de sólidos, como
função do tempo, para diferentes posições do recipiente de testes. Uma das grandes
vantagens do uso da TARG está diretamente relacionada ao fato de ser uma técnica
não destrutiva. Os resultados obtidos foram bastante satisfatórios e permitiram a
determinação precisa da concentração volumétrica de sólidos em um teste de
sedimentação, usando um fluido de perfuração comercial, cuja dinâmica foi
monitorada durante aproximadamente oito meses.
44
MEMÓRIA DE PRESSÃO OBTIDA APÓS TESTES DE SURGE & SWAB Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Engenharia Mecânica Autores:Martinhuk, F.; Negrão, C. O. R.
Autor Principal:NEZIA DE ROSSO - email: [email protected]
Código: FPE9
Considerando o cenário dos novos campos de petróleo na camada pré-sal, a
perfuração de poços de petróleo em águas mais profundas se configura como algo de
grande importância. Em cenários de poços de grandes profundidades com os
encontrados na camada pré-sal, a janela operacional de pressões tem se tornado
cada vez mais estreita e portanto, o controle das pressões de fundo do poço tem sido
uma preocupação cada vez maior. Movimentações axiais da coluna de perfuração
provocam deslocamentos do fluido de perfuração no poço que, por consequência,
podem aumentar a pressão em demasia dentro do poço (descida da coluna),
possibilitando a fratura da formação rochosa, ou diminuir muito a pressão (subida da
coluna) favorecendo a entrada de fluido da formação para o interior do poço. Nesta
ótica, a presente proposta tem por objetivo avaliar os efeitos de subida e descida da
coluna de perfuração nas pressões no interior do poço. Para isso, uma unidade
experimental foi construída de modo a reproduzir experimentalmente a movimentação
axial da coluna de perfuração. Durante os ensaios foram monitoradas: a temperatura
do fluido, a pressão diferencial gerada no movimento da coluna e a velocidade de
deslocamento da coluna. A medição da temperatura realizada através de um termopar
do tipo T é crucial para avaliação das propriedades reológicas do fluido durante os
testes. A velocidade da coluna foi medida por uma câmera de filmagem de alta
velocidade (300 fotos por segundo), enquanto a medição da pressão foi realizada por
transdutores de pressão diferencial. Os ensaios foram realizados com um fluido
viscoplástico (solução de carbopol) que possui propriedades reológicas similares a de
um fluido de perfuração. Os resultados mostram que após a realização de um ensaio
de subida ou descida da coluna a diferença de pressão na tomadas de pressão não
volta a zero, indicando que o fluido apresenta uma certa memória. Ensaios similares
foram realizados com um fluido newtoniano (glicerina) que não apresentou esta
memória de pressão.
45
INVESTIGAÇÃO NUMÉRICA DA CIRCULAÇÃO DIRETA E REVERSA NO
PROCESSO DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Engenharia Mecânica Autores:Franco, A. T.; Germer, E. M.
Autor Principal:VINICIUS DAROZ - email: [email protected]
Código: HPE1
No presente trabalho é realizado um estudo numérico para a comparação entre as
técnicas de circulação direta e reversa utilizadas na perfuração de poços de petróleo.
O entendimento da dinâmica do escoamento se dá pela implementação numérica de
um modelo em três dimensões de uma broca do tipo tricônica sujeita ao escoamento
turbulento de um fluido newtoniano com presença de partículas sólidas. O
acoplamento fluido-partícula é modelado segundo uma abordagem de uma via. O
estudo tem como objetivo comparar o desempenho das duas técnicas na limpeza do
poço e remoção dos cascalhos. Para tanto, avalia-se a influência de parâmetros como
as propriedades reológicas do fluido, propriedades das partículas, rotação da coluna e
vazão de bombeio sobre a dinâmica do escoamento fluido-partícula.
46
ESTUDO DE SIMULAÇÃO POR CFD DE ESCOAMENTOS EM POÇOS
HORIZONTAIS UFU
Engenharia Química Autores:dos Santos, D.B.L.; Duarte, C.R.; Ataíde, C. H.
Autor Principal:ISABELE CRISTINA BICALHO - email: [email protected]
Código: HPE10
Os desafios tecnológicos inerentes à operação de perfuração de poços de petróleo e
gás torna o uso de ferramentas computacionais cada vez mais indispensáveis. Um dos
problemas encontrados na perfuração dos poços direcionais é a sedimentação dos
cascalhos na parte inferior do poço, devido ao efeito do campo gravitacional. Essa
sedimentação altera a geometria do poço e influência diretamente nos padrões de
escoamento, interferindo tanto na dinâmica de limpeza do poço quanto nos
parâmetros operacionais do processo. O presente trabalho utiliza o programa de
simulação numérica, Ansys Fluent®, para analisar os efeitos de parâmetros
operacionais relevantes, tais como, a vazão mássica de fluido e suas características
reológicas, a excentricidade da coluna de perfuração e sua rotação, sobre a
fluidodinâmica do fluido de perfuração no poço. Foi utilizado o modelo de Herschel-
Bulkley para representar a reologia do fluido, e simulados uma série de dados, como
queda de pressão no anular e campos de fluxo, que servem para o acompanhamento
da perfuração de poços horizontais e prevenção de problemas como a prisão da
coluna de perfuração.
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SIMULAÇÃO POR VOLUMES FINITOS COM MALHA OCTONÁRIA Universidade Federal de Uberlândia; Universidade Tecnológica Federal do Paraná;
Engenharia Mecânica; Engenharia Mecânica; Autores:Padilla, E. L. M.; Lima, R. S.;
Autor Principal:MARCOS ANTONIO DE SOUZA LOURENÇO - email: [email protected]
Código: HPE11
A simulação numérica de escoamentos de fluidos envolvendo descontinuidades ou
elevados gradientes de propriedades é limitada muitas vezes pela resolução da malha
empregada na análise numérica. Malhas com Refinamento Adaptativo (AMR)
permitem que a malha seja refinada somente em locais de interesse. No presente
trabalho tem-se a implementação de um aplicativo para solução das equações de
Navier-Stokes incompressível com processamento paralelo do tipo de memória. O
acesso e armazenamento das variáveis é feito através de uma estrutura de dados
octonária que, além de eficiência no processo de refinamento, ainda simplifica o
processo de balanceamento de carga computacional. Todas essas características são
positivas para aplicação em simulações de problemas envolvendo domínios com altas
razões de aspecto, como no processo de perfuração de poços de grande
profundidade. As equações são aproximadas com segunda-ordem de exatidão no
espaço e no tempo e são discretizadas com o Método dos Volumes Finitos. São
apresentados os aspectos numéricos e resultados comparativos utilizando a aplicação.
48
TRANSMISSÃO DE PRESSÃO EM FLUIDO DE PERFURAÇÃO CONFINADO
EM POÇO FECHADO Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Engenharia Mecânica Autores:Negrao, C. O. R.
Autor Principal:Tainan Miranda Gabardo dos Santos - email: [email protected]
Código: HPE12
Esse estudo apresenta uma modelagem matemática para simular a propagação de
pressão de um fluido de perfuração em um poço de geometria tubo-anular
pressurizado na entrada e fechado na saída. O modelo é unidimensional e baseia-se
no deslocamento axial do fluido. A velocidade local axial também é dependente da
posição radial. O escoamento é considerado laminar e fracamente compressível. O
sistema é isotérmico. As equações da conservação da massa, da quantidade de
movimento, de estado e constitutiva são resolvidas iterativamente através do método
dos volumes finitos. Emprega-se o esquema Upwind de primeira ordem para a
aproximação dos termos não lineares. O método totalmente implícito é utilizado na
aproximação temporal. Valores de pressão obtidos pelo modelo são comparados com
o modelo de Oliveira et al. (2013) e com resultados realizados na unidade
experimental de Taquipe tanto para água quanto para dois fluidos de perfuração. O
presente modelo apresenta ordens de magnitude e frequências de oscilação da
pressão condizentes com os resultados experimentais. O presente modelo é mais
dissipativo do que o de Oliveira et al. (2013), pois o termo de dissipação viscosa
considera a frequência das oscilações. A transmissão e a dissipação da pressão são
mais próximas das verificadas experimentalmente.
49
INFLUÊNCIA DO ÍNDICE DE COMPORTAMENTO DO MODELO POWER
LAW NA EFICIÊNCIA DO PROCESSO DE PERFURAÇÃO IFES - Instituto Federal do Espírito Santo
Engenharia Mecânica Autores:Siqueira, R.N.;
Autor Principal:ANDRÉ CAMPANHARO GABRIEL - email: [email protected]
Código: HPE2
A perfuração de poços para a extração de petróleo e gás é uma atividade em pleno
desenvolvimento, necessitando de novas tecnologias para vencer os desafios
encontrados durante o processo. Uma das maiores dificuldades é a definição de uma
boa estratégia de limpeza do poço, evitando problemas como a obstrução do anular ou
prisão da coluna de perfuração e como consequência a perda do poço. O fluido de
perfuração desempenha inúmeras funções nesse processo, uma das principais é a
retirada contínua dos fragmentos de rocha cortados pela broca. O presente trabalho
busca avaliar a influência da reologia do fluido no processo de limpeza do poço, com
geometria simplificada da broca. Para a realização deste estudo foi utilizado o software
Ansys CFX® 16.0 preview 4, com geometria simplificada da parte final do poço em
processo de perfuração, considerando a broca como um tronco de cone. Será utilizado
o modelo Power Law para caracterizar o fluido, tendo massa especifica (ρ) = 998
(kg/m^3) com índice de consistência (K) = 0.678 (Pa∙s^n), e índice de comportamento
(n) variando entre 0,1 e 0,9. A fase sólida é modelada no software com massa
específica de 2588 (kg/m^3) e diâmetro médio das partículas iguais a 1,4mm. Outros
parâmetros como a vazão volumétrica do fluido (0,0054 m^3/s), vazão mássica dos
cascalhos (0,071 kg/s) e rotação da coluna de perfuração (20 rpm) são mantidos
constantes em todas as simulações. Todos os fluidos apresentam pseudoplástico,
sendo assim com o aumento da taxa de cisalhamento o valor da viscosidade
decresce. Em regiões onde o gradiente de velocidade é maior, próximo às paredes, a
viscosidade tem valores menores diminuindo a perda de carga do escoamento. Já na
parte central do escoamento, onde se tem gradientes menores, a viscosidade é maior
aumentando assim a taxa de carreamento das partículas. A influência do índice de
consistência n no padrão de escoamento e consequentemente no processo de
limpeza do poço foi quantificada, possibilitando uma melhor compreensão da
influência da reologia do fluido no processo de limpeza do poço.
50
ESCOAMENTO AXIAL DE FLUIDOS NÃO NEWTONIANOS EM ANULARES
EXCÊNTRICOS COM ROTAÇÃO DO CILINDRO INTERNO Instituto Federal do Espírito Santo - Campus São Mateus
Engenharia Mecânica Autores:Zanete, H.Z.; Siqueira, R.N.
Autor Principal:HÓLIVER ZAMBON ZANETE - email: [email protected]
Código: HPE3
O escoamento de fluidos em espaços anulares tem grande importância na indústria
petrolífera, principalmente no carreamento das partículas de cascalho formadas
durante o processo de perfuração dos poços. Um dos problemas encontrados durante
a perfuração dos poços horizontais é a sedimentação dos cascalhos na parte inferior
do poço, devido ao efeito do campo gravitacional. Entre os parâmetros que podem
afetar o desempenho do processo de perfuração de um poço de petróleo encontram-
se: a excentricidade e a velocidade de rotação da coluna, a taxa de escoamento axial
e a reologia do fluido de perfuração. Embora o fluido de perfuração tenha hoje várias
funções, uma das principais é ainda o carreamento dos cascalhos retirados pelo
processo de perfuração. Na busca pelo aperfeiçoamento do processo de retirada dos
cascalhos do poço, o presente estudo visa analisar a influência da taxa de
escoamento axial na dinâmica do escoamento do fluido no espaço anular do poço
através da técnica de CFD. A geometria estudada é constituída de dois cilindros
formando um espaço anular com diâmetro externo (De) = 0,1004 m, diâmetro interno
(Di) = 0,0508 m e comprimento (L) = 4,9 m. A taxa de escoamento axial analisada
varia de 2 L/s até 10 L/s. Foram mantidas constantes a excentricidade (E = 0,8) e a
rotação da coluna (200 rpm). Para melhor representar o comportamento das lamas de
perfuração, o fluido utilizado foi uma solução aquosa de 0,2% de Goma Xantana (XG)
apresentando características não newtonianas. Para representar o comportamento do
fluido, foi escolhido o modelo reológico Power-law. Observa-se, para vazões mais
elevadas, que ocorre um deslocamento das regiões de maior velocidade no sentido do
menor espaço anular do poço. Este aumento é relevante no processo de limpeza do
poço e no transporte dos cascalhos na perfuração horizontal, pois reduz a
sedimentação dos particulados tornando mais fácil o seu carreamento para fora do
poço.
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EFEITOS DA ROTAÇÃO DA COLUNA NO ESCOAMENTO DE FLUIDOS
NÃO NEWTONIANOS EM ANULARES EXCENTRICOS Instituto Federal do Espírito Santo
Engenharia Mecânica Autores:Siqueira, R.N.
Autor Principal:Marcelo dos Santos Lídio - email: [email protected]
Código: HPE4
A perfuração de poços horizontais é uma prática atrativa devido a uma maior área de
contato entre o poço e o reservatório, o que eleva a produção e a eficiência do
processo. A perfuração de poços é caracterizada pelo escoamento de fluidos em
espaços anulares, para poços horizontais, observa-se uma configuração excêntrica
devido ao deslocamento da coluna de perfuração em relação ao poço devido aos
efeitos gravitacionais. O acúmulo de partículas no interior do poço forma um leito
sedimentado, que assim como a excentricidade, modifica a geometria do espaço
anular, alterando os padrões de escoamento e prejudicando o processo de remoção
do cascalho. A rotação da coluna é um dos parâmetros operacionais chave em se
tratando de limpeza do poço, pois auxilia na ressuspensão do cascalho sedimentado,
aumentando a eficiência do processo. No presente estudo analisou-se o escoamento
de fluidos não newtonianos em espaços anulares excêntricos com rotação da coluna,
a fim de avaliar o efeito da rotação no desempenho do processo de limpeza do poço.
Para o estudo foi utilizado o software Ansys® CFX 16.0 preview 4. A geometria do
poço consistiu em dois cilindros formando um anular, com diâmetro interno
(Di)=0,0508 m, diâmetro externo (De)=0,1004 m e comprimento do tubo de 5,775 m. O
fluido utilizado foi uma solução aquosa de 0,1% de Goma Xantana (GX) e 0,1% de
Carboximetilcelulose (CMC), o modelo reológico adotado foi o de Cross. Avaliou-se 5
valores de rotação da coluna, partindo do caso sem rotação e indo até o caso mais
crítico (ω=20,96 rad/s); A velocidade de entrada e a excentricidade foram mantidas
constantes. Como principais resultados, observou-se que a rotação da coluna provoca
decréscimo da velocidade tangencial na parte inferior do poço (setor menor do anular),
o que seria prejudicial ao processo de ressuspensão do cascalho, mas este efeito é
compensado pelo aumento da velocidade axial neste setor, o que, para o fluido
utilizado, auxilia o processo de limpeza do poço.
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ESTUDO DO ESCOAMENTO LAMINAR SÓLIDO-LÍQUIDO EM ANULAR
EXCÊNTRICO EMPREGANDO A TÉCNICA DE CFD Universidade Federal do Espírito Santo
Engenharia de Petróleo Autores:Ribeiro, D. C.; Facuri, R. M.
Autor Principal:FABIO DE ASSIS RESSEL PEREIRA - email: [email protected]
Código: HPE5
Técnicas de exploração de poços horizontais têm sido empregadas para aumentar o
contato com a rocha reservatório, contudo esta estratégia traz um cenário desafiador
para a operação, o que inclui o transporte de cascalhos durante a perfuração do poço.
Diversos parâmetros afetam a eficiência desse transporte, com por exemplo: as
propriedades do fluido de perfuração, geometria do sistema, condições operacionais e
as características físicas dos cascalhões. Além da ampla gama de parâmetros, as
interações entre os mesmos tornam a investigação do fenômeno ainda mais
complexa. Nesse sentido, buscou-se modelar, através da técnica de CFD
(Computational Fluid Dynamics), o escoamento multifásico de transporte dos
cascalhos pelo fluido de perfuração. O modelo computacional foi baseado na
abordagem Euleriana Granular para simulação do escoamento sólido-líquido em
regime laminar, sendo seu desempenho avaliado a partir dos dados experimentais de
Yu et. al. (2007). Com esse modelo, analisou-se o campo de escoamento para um
fluido não-Newtoniano tipo plástico de Bingham em uma coluna horizontal com
excentricidade de 13,74 mm (offset), abordando os efeitos da vazão do fluido, da
rotação da coluna e da taxa de penetração na eficiência do transporte dos cascalhos
utilizando o planejamento experimental do tipo composto central de 16 ensaios. A
comparação dos resultados experimentais com modelo proposto mostrou boa
concordância, com desvios médios de 6%. Desta forma, foi possível elucidar a ordem
de grandeza dos efeitos das variáveis não só sobre a concentração de cascalhos, mas
também na queda de pressão, com destaque para o efeito da rotação da coluna na
eficiência da limpeza do poço e o importante efeito da vazão na queda de pressão.
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EFEITO DA REOLOGIA NA MODELAGEM DA TRANSMISSÃO DE
PRESSÃO EM TESTES DE ABSORÇÃO Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)
Engenharia Mecânica Autores:Franco, A.T; Negrão, C.O.R; Martins, A.L.; Gandelman, R.A.; Waldmann, A.A.; Vadinal, R.B.;
Lomba, B.S. e Fonseca, T.U. Autor Principal:Gabriel Merhy de Oliveira - email: [email protected]
Código: HPE6
Durante as operações normais de perfuração, a pressão no poço deve ser maior que a
pressão de poros das formações permeáveis expostas, para se evitar o influxo
indesejado de fluidos da formação para o interior do poço (kicks), e menor que a
pressão de absorção, para se evitar a perda de fluido ou a fratura da formação. Em
águas profundas e ultra profundas esta janela operacional de pressões vêm se
tornando cada vez mais estreita, exigindo com isto um controle mais preciso da
pressão ao longo do processo. Em algumas operações e testes com o poço fechado
tem-se observado que nem toda a pressão aplicada é transmitida ao longo do poço.
Nos testes de absorção (ou leak-off test - LOT), por exemplo, tem se observado que
após o encerramento do bombeio as pressões na entrada e na linha de choke nem
sempre tendem a estabilizar com os mesmos valores. Conhecer como ocorre a
transmissão de pressão é essencial na hora de se projetar um fluido para controlar um
kick e para determinar a melhor maneira de operar uma válvula. O presente trabalho
propõe um modelo matemático para explicar as diferenças de pressão, atrasos e
atenuações que são observados em operações com o poço fechado. O modelo é
elaborado com base nas equações de conservação da massa e da quantidade de
movimento, trata o problema como transiente e compressível e o escoamento do fluido
como unidimensional e isotérmico. O fluido de perfuração é considerado como
viscoplástico e é modelado tanto com a equação de Bingham como pela lei de
potência através conceito de fator de atrito. A solução do modelo é realizada através
do método das características. Pode-se antecipar que o problema é intrinsecamente
transiente e não pode ser tratado por um modelo de estado estacionário. Além disso, a
diferença de pressão ao longo do poço, gerada por uma mudança de pressão em uma
extremidade, pode ser permanente, no caso de um fluido de Bingham, ou reduzir
lentamente, no caso de um fluido de lei de potência. Comparações com resultados
obtidos através de dois testes de absorção realizados pela Petrobras mostraram que o
modelo consegue representar qualitativamente bem o processo e as propriedades
reológicas do fluido interferem diretamente na transmissão da pressão.
Escoamento compressível e transiente, fluido de perfuração, transmissão de pressão.
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PROJETO DE FLUIDOS PARA OTIMIZAR A AVALIAÇÃO DE
RESERVATÓRIO, MINIMIZAR A INVASÃO DE FILTRADO E EROS PETROBRAS
CENPES Autores:ARAUJO,L.D.S; WALDMANN,A.T.A.; VIANNA,A.M.;MARQUES DE SÁ,C.H.; CAMARGO
JUNIOR,S.;CASTRO JUNIOR,L.W.R. Autor Principal:ELESSANDRE ALVES DE SOUZA - email: [email protected]
Código: HPE7
A avaliação correta de um reservatório de petróleo é uma atividade de fundamental
importância para a determinação da viabilidade técnico-econômica e para a definição
das estratégias de desenvolvimento de um campo. Nesse cenário, a invasão
excessiva do filtrado de fluido de perfuração no reservatório pode comprometer os
processos de avaliação mascarando as informações dos fluidos e da rocha em poços
exploratórios. Em arenitos friáveis, a erosão das paredes do poço é uma variável
adicional que pode confundir os processos de avaliação. O presente trabalho mostra a
aplicação de um estudo dedicado para a otimização das propriedades reológicas do
fluido na perfuração de poços da UO-AM, com o objetivo de minimizar os problemas
na avaliação de reservatório e arrombamentos de poço. A distribuição de tamanho de
agentes obturantes foi ajustada com base nas propriedades permoporosas da
formação (OBTURANTES) e simulações de limpeza e hidráulica (SIMCARR) foram
realizadas para adequar as vazões de circulação e minimizar os riscos de alargamento
nas áreas de interesse. Este trabalho mostrará também a avaliação em campo dos
estudos desenvolvidos em laboratório, através das análises e interpretações dos perfis
de cáliper e MDT realizados em alguns poços da UO-AM..
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APLICAÇÃO DA METODOLOGIA IMERSPEC PARA ANÁLISE DE
PROBLEMAS DE VIBRAÇÃO INDUZIDA POR VÓRTICES Universidade Federal de Goiás
Engenharia Mecânica Autores:Mariano, F.P.; Silveira-Neto,A. e Padilla,E.L.M.
Autor Principal:ANDREIA AOYAGUI NASCIMENTO - email: [email protected]
Código: HPE8
O acoplamento do método pseudoespectral de Fourier com o método de fronteira
imersa foi denominado de IMERSPEC. No presente trabalho, apresenta-se a primeira
aplicação da metodologia em problemas associados à engenharia de perfuração e
extração de petróleo e gás em águas profundas. Trata-se de vibração induzida por
vórtices (VIV) de um corpo rígido cilíndrico ancorado por uma mola transversal ao
escoamento. A forças hidrodinâmicas podem provocar a vibração da estrutura devido
ao desprendimento de vórtices à jusante do mesmo, assim este fenômeno de vibração
pode resultar na falha estrutural, especialmente devido ao fenômeno de ressonância
(lock-in). O movimento do corpo rígido, excitado pelo escoamento, é restringido pela
base elástica e as propriedades de amortecimento dos suportes. A dinâmica do
movimento estrutural é representada pela equação da Segunda Lei de Newton e a
modelagem do fluido pelas equações de Navier Stokes. A representação da interfase
fluido-corpo foi possível com o método da fronteira imersa. Resultados como a
amplitude de deslocamento do corpo rígido e a variação da frequência com o aumento
da velocidade reduzida são apresentados e comparados com os trabalhos de
referência mostrando uma boa concordância.
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SIMCARR: REDESIGN DO APLICATIVO GTEP/PUC-RIO
Autores:Barbosa, A. G., Fontoura, S. A. B., Gandelman, R. A., Waldmann, A. T. A., Martins, A. L. Autor Principal:Almeida, D. W. F. - email: [email protected]
Código: HPE9
O desenvolvimento de software apresenta ciclos de vida evolutivos. Quando um
software está em uso há muito tempo, é natural que ocorram desgastes e algumas
defasagens se acumulem, resultando em dificuldades no próprio processo de
manutenção (correção de bugs) e expansão (adição de novos módulos, elementos e
ferramentas). Quando isso ocorre, é comum, na indústria de desenvolvimento de
software, que a arquitetura da aplicação seja revista, algumas premissas sejam
questionadas e a oportunidade seja aproveitada para uma atualização mais completa
e profunda. É neste momento que se encontra o aplicativo SimCarr, que tem mais de
20 anos de desenvolvimento, iniciado com os conhecimentos construídos na
dissertação de mestrado do Dr. André Leibsohn Martins (MARTINS, 1990) e que hoje
se constitui em uma das mais importantes ferramentas computacionais para o projeto
e acompanhamento de perfuração de poços de petróleo na Petrobras. O projeto de
revisão do aplicativo SimCarr, em andamento, compreende a revisão completa de sua
arquitetura, almejando maior independência do fabricante da ferramenta de
desenvolvimento; a revisão de elementos da sua interface gráfica, visando maior
interatividade e modernização de sua aparência; a revisão de elementos de cálculo,
visando a robustez do código e resiliência às falhas e, de um modo geral, a busca pela
adesão a princípios e boas práticas para aumentar a sua manutenibilidade e
auditabilidade.
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PROJETO DE FLUIDIZADOR CONTÍNUO EM ESCALA LABORATORIAL UCL
ENGENHARIA QUÍMICA Autores: Fiorillo, D. A.; Silva, L. A. S.; Mata A. M. M.
Autor Principal:THIARA PAULA MASSARIOL MATTOS - email: [email protected]
Código: OTR1
O objetivo do presente estudo foi projetar um fluidizador contínuo em escala
laboratorial, para estudos de fluidização e secagem com 3 tipos de partículas, de
diferentes granulometrias, trabalhando sob diferentes condições de temperatura.
Como não há um consenso na literatura de projeto de fluidizador, reuniram-se 2
metodologias – conforme handbook e conforme o software Ergun 6.2 – para compor o
projeto e dimensionamento do equipamento de leito fluidizado circulante (CFB). Em
todas elas, seguiu-se a mesma sequência: caracterização de partículas, porosidade,
regimes de fluidização e elutriação, distinguindo-se no número de correlações usadas.
O software Ergun 6.2 é o resultado de uma colaboração entre pesquisadores da área
de fluidização e cientistas da computação. Isto resultou na criação de um software de
fácil utilização, bem adaptado às necessidades dos engenheiros. A fluidização é uma
operação unitária, e por meio desta técnica, um leito de partículas sólidas, apoiado
sobre uma placa de distribuição de fluido (geralmente chamado de grade ou
distribuidor) comporta-se como um líquido através da passagem do fluido (gás, líquido,
ou gás-líquido) a uma taxa de fluxo acima de um valor crítico. De acordo com o fluxo
de fluido, a fluidização pode operar em diversos regimes. Na indústria de exploração e
processamento do petróleo, a secagem fluidizada pode ser aplicada como alternativa
na separação de mistura de fluido de perfuração com cascalho de rocha. A operação
em leito fluidizado dá vantagens importantes, tais como uma boa mistura de sólidos,
altas taxas de transferência de calor e massa, e transporte de material fácil.
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ANÁLISE INTEGRADA ENTRE RESERVATÓRIO, POÇO, ELEVAÇÃO E
ESCOAMENTO: UMA PRIMEIRA ABORDAGEM COM ENFÂSE Simworx, Engenharia, Pesquisa & Desenvolvimento
Autores:Forti, T. L. D.; Rylo, E. C. Autor Principal:ANTONIO MARINHO BARBOSA NETO - email: [email protected]
Código: OTR2
O desenvolvimento de uma ferramenta de simulação integrada, capaz de avaliar a
interação entre reservatório, poço e sistemas de produção é de fundamental
importância para capturar as interfaces entre as disciplinas de projeto, bem como
evitar erros de acoplamento ou transferência de informações entre os profissionais de
áreas distintas. A modelagem termodinâmica do fluido é fundamental para que a
solução integrada dos modelos seja confiável e precisa, uma vez que a modelagem e
simulação do escoamento de fluido tanto no reservatório como nos sistemas de
produção são dependentes das propriedades e do comportamento termodinâmico do
fluido. Diante desse contexto, o objetivo geral deste trabalho consiste em desenvolver
uma ferramenta computacional composta por submodelos de termodinâmica,
reservatório, poço, elevação e escoamento, de forma a permitir a análise integrada de
um campo petrolífero em um cenário típico de produção marítima com poços de alta
produtividade, como os da região do pré-sal brasileiro. Em uma primeira abordagem, o
presente trabalho almeja realizar a modelagem termodinâmica do comportamento de
fases de fluidos de petróleo. Este trabalho faz parte de um projeto de pesquisa PIPE
FAPESP e outro projeto RHAE CNPq. O módulo termodinâmico da ferramenta é
composto pelos modelos black-oil e composicional. No modelo black-oil foram
implementadas as principais correlações, disponíveis na literatura, para cálculo das
propriedades termodinâmicas de fluido. Além disso, o módulo termodinâmico da
ferramenta possui o modelo composicional, que baseia-se na modelagem do equilíbrio
líquido-vapor para caracterização de fluidos de petróleo. O módulo termodinâmico é
capaz de caracterizar fluidos a partir de uma quantidade mínima de dados de entrada.
Este módulo foi validado a partir da comparação de resultados com simuladores
comerciais, tais como Hysys (AspenTech) e Wimprop (CMG), apresentando boa
concordância.
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MODELAGEM E SIMULAÇÃO DA INCRUSTAÇÃO DE CARBONATO DE
CÁLCIO EM CONDIÇÕES DE POÇO Universidade Federal do Espírito Santo
Engenharia de Petróleo Autores:Ribeiro, D. C.; Cosmo, R. P.; Martins, A. L.
Autor Principal:FABIO DE ASSIS RESSEL PEREIRA - email: [email protected]
Código: OTR3
A incrustação carbonática surge como um desafio a ser vencido na atual exploração
de campos do pré-sal no Brasil, isso se deve ao fato dos mesmos se encontrarem em
formações predominantemente carbonáticas. Estas incrustações restringem o fluxo,
causando impactos negativos na produção petrolífera, o que gera prejuízos para o
setor. Para que ocorra a incrustação é necessário que haja supersaturação dos íons,
nucleação, transporte e adesão da partícula. A supersaturação ocorre quando a
concentração excede o limite de solubilidade, levando a precipitação. A variação de
temperatura, pressão, pH, o flash de CO2 são fatores que afetam na solubilidade da
calcita, desencadeando o processo de precipitação. O flash do CO2, variações na
RAO e RGO também influenciam de forma significativa a formação de incrustações,
por também afetarem o equilíbrio da solução. Neste estudo, o fenômeno da
incrustação foi investigado com auxílio da dinâmica de fluidos computacional (CFD), a
abordagem Euler-Lagrange foi empregada para modelar o transporte sólido-liquido. A
influência do regime de escoamento foi quantificada segundo a modelagem da
turbulência através do clássico modelo de duas equações k-e. Após a predição da
precipitação de cristais de calcita, foi investigada a deposição destas, influenciadas
pelo tamanho dos cristais, velocidade do escoamento e propriedades dos fluidos.
Estas partículas presentes no fluxo ao entrarem em contato com a parede do duto
poderão aderir iniciando a incrustação. Os resultados da taxa de incrustação
apresentaram satisfatória consistência física com o contexto da produção de poços
petrolíferos.
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PERFURAÇÃO OFFSHORE SEM RISER - DESENVOLVIMENTO DE
TECNOLOGIA E PROVA DE CONCEITO Petrobras
Autores:Hougas. A.B., Machado, L. R., Vanni, G. S., Nogueira, E. F. Autor Principal:Roni Abensur Gandelman - email: [email protected]
Código: OTR4
As sondas marítimas atuais possuem elevado custo de operação. Elas correspondem
atualmente a cerca de 50% do custo de construção do poço e são pagas por dia
trabalhado. Além disso, os demais serviços também são pagos por dia à disposição ou
por dia trabalhado. Assim, como forma de aumentar a eficiência operacional e reduzir
o custo, tenta-se diminuir o tempo total de construção de poços. Uma forma de fazer
isso é realizar a maior quantidade de operações possível em paralelo. Por exemplo, as
operações de transferência e movimentação de cargas são quase todas realizadas em
paralelo. Da mesma forma, os equipamentos que irão descer no poço são preparados
com horas ou até mesmo dias de antecedência. Contudo, muitas operações ainda têm
que ocorrer de forma sequencial, abrindo oportunidade para melhorias significativas.
Além dos custos operacionais, foram observadas outras dificuldades, especialmente
na perfuração de poços em águas profundas; cenário que trouxe consigo novos
desafios. Um deles foi a necessidade de utilizar uma grande quantidade de juntas de
riser, cada uma delas com grandes dimensões e elevado peso. Outro foi a demanda
por uma maior capacidade dos tanques. Um terceiro é o grande tempo gasto para a
descida do BOP utilizando-se os risers de perfuração. Desse modo, propõe-se a
perfuração sem riser como forma de reduzir drasticamente o tempo e custo de
construção de poços. Com a perfuração sem riser, tem-se potencial para reduzir
significativamente o tempo necessário para a descida do BOP. Além disso, em sondas
duais, abre-se uma nova perspectiva. Atualmente, essas sondas apresentam ganho
significativo no início de poço. Contudo, após a instalação do BOP, elas passam a
operar como sondas convencionais. Com a perfuração sem riser, possibilita-se a
realização de atividades em paralelo mesmo após a instalação do BOP. Essa
combinação tem, enfim, potencial para redução expressiva no tempo de perfuração de
poços. Para validar o conceito, será realizado um teste de campo, capaz de avaliar, de
forma segura, a perfuração de uma seção utilizando essa proposta.
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ANÁLISE DE ÁGUA DE FLOWBACK PÓS FRATURAMENTOS
HIDRÁULICOS EM SHALE OIL E SHALE GAS – ESTUDO DE CASO Petroleo Brasileiro S.A e VFRiends Ltda
Autores:Correia, C.B e Rodrigues, V. F. Autor Principal:Sebastião de Andrade Loureiro - email: [email protected]
Código: PFR1
O desenvolvimento da produção de reservatórios não convencionais de shale oil/gas
(rochas fonte), passa pelo uso massivo da técnica de múltiplos fraturamentos
hidráulicos, geralmente em poços horizontais. Grandes volumes de água são usados
como insumo na construção dos poços, particularmente nos múltiplos fraturamentos
hidráulicos. A água reaparece como efluente desde o flowback inicial logo após os
fraturamentos até a produção quando é retirada no processamento de gás e óleo. A
preocupação com o consumo de grandes volumes de água potável e com o descarte
de efluentes tem levado a contestações de ambientalistas. Este artigo trata do
gerenciamento de água dentro do conceito de fábrica de poços (os shales exigem a
construção de milhares de poços), mais especificamente da água de flowback pós
fraturamentos. A água de flowback usualmente apresenta salinidade muito superior à
da água empregada no fraturamento hidráulico. Este fenômeno, peculiar à estimulação
de rochas-fonte, demonstra grande variabilidade, pois depende tanto do play quanto
do tipo de tratamento realizado. Soma-se à elevação da salinidade, a incorporação de
materiais radioativos naturais (NORM, em inglês) em alguns casos. Outro fenômeno
intrigante diz respeito à retenção, no reservatório, de boa parte do volume de água
injetada durante o fraturamento. Os registros do percentual de água de fraturamento
produzida variam de 10% a 50%. Além do aspecto ambiental, entender o
comportamento de produção da água de flowback pode trazer entendimento da
efetividade do fraturamento hidráulico, em particular se houve a criação de uma rede
de fratura ou de apenas uma fratura planar. A literatura recente tem atribuído aos
fenômenos de aumento de salinidade e retenção de água de fraturamento efeitos de
capilaridade e embebição, a princípio vinculados a mecanismos de osmose e
solubilização, que por sua vez sofrem forte influência do ambiente de temperatura e
pressão. No presente artigo são apresentados os principais resultados da
caracterização físico-química das águas de flowback produzidas em dois poços com
objetivo shale oil/gas na Formação Vaca Muerta na Argentina, buscando-se vincular
os perfis crescentes de salinidade observados e os percentuais de água de
fraturamento retida.
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ANÁLISE EXPERIMENTAL DE ESCOAMENTO PARTICULADO PARA O
CONTROLE DE FUGA DE FLUIDO EM CANAL FRATURADO UTFPR
Engenharia Mecânica Autores:De Lai, F.C.; Waldmann, A.T.A.; Martins, A.L. e Junqueira, S.L.M. Autor Principal:Lucas Quadros Obrzut - email: [email protected]
Código: PFR10
O escoamento líquido-sólido (particulado) tem despertado o interesse de várias áreas
da ciência e da engenharia. A indústria petrolífera possui interesse no estudo de
fenômenos de invasão de fluido em processos de perfuração, assim como métodos de
controle com o objetivo de eliminar ou diminuir a perda de circulação para a formação.
Eventualmente, a formação possui a presença de fraturas, que intensificam a perda de
fluido. Uma das maneiras de controlar este fenômeno é através da adição de material
particulado ao fluido de perfuração para o preenchimento das fraturas. Neste trabalho
é analisada experimentalmente a fluidodinâmica do fenômeno de invasão e de
sistemas particulados para o preenchimento de fratura. O circuito experimental
utilizado é composto por controles de vazão e sensores de pressão e temperatura. A
homogeneização da fase dispersa das partículas é realizada por um tanque
misturador. Para a visualização do escoamento é utilizada uma técnica para estimar a
velocidade das fases contínua e dispersa, assim como a observação da camada limite,
linhas de corrente, padrão do escoamento e formato do leito de partículas na fratura.
Os resultados mostram o efeito da variação da concentração de partículas sobre o
escoamento disperso no canal e estratificado na fratura. Para caracterizar o
escoamento são utilizados os seguintes parâmetros: número de Reynolds, viscosidade
dinâmica do fluido, fração volumétrica da fase dispersa e a razão de massas
específicas da partícula em relação ao fluido. Com as análises dos resultados é
possível findar que o controle do fenômeno de invasão é fundamental para o processo
de perfuração.
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DESENVOLVIMENTO DE MÓDULO DE ACOPLAMENTO POÇO-
RESERVATÓRIO SimWorx, SimWorx, SimWorx, SimWorx, Petrobras, Petrobras
Autores:Forti, T. L. D; Lucci, P. C. A.; Marques, L. M.; Sousa, S. D.; Fernandes, P. D. Autor Principal:FÁBIO LUIS GEA DOS SANTOS - email: [email protected]
Código: PFR3
A Petrobras dispõe, atualmente, para subsidiar os projetos de poço, de um simulador
de produtividade de poços (IP3D), desenvolvido com recursos próprios, e de licenças
de alguns simuladores de reservatórios, dentre eles o IMEX, desenvolvido pela CMG
(Computer Modelling Group LTD.). O simulador de poço reproduz condições de
geometria de poço, tipos de completação, configurações de canhoneio, efeitos de
estimulações realizadas no poço e outras características ligadas à Engenharia de
Poço. O simulador de reservatório, por sua vez, tem a proposta de reproduzir
características do reservatório, tais como, propriedades permoporosas, saturações,
dados de PVT, balanço de massa e outros parâmetros que governam o escoamento
no meio poroso. Para que se consiga o desenvolvimento econômico de campos de
petróleo, principalmente em ambientes offshore, onde os custos de poço são muito
elevados, busca-se a construção de poços com altos índices de produtividade. O
Índice de Produtividade é uma característica de um poço para um determinado
reservatório. Desta forma, poços idênticos perfurados e completados em diferentes
reservatórios apresentarão diferentes IPs. Da mesma forma, poços de diferentes
características perfurados e completados num mesmo reservatório, apresentarão
diferentes valores de IP. Portanto, o correto dimensionamento de um poço para drenar
um determinado reservatório deve ser feito com base em análises detalhadas de
simulações de poço e de reservatório, uma vez que esses elementos não podem ser
analisados separadamente. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um módulo
de acoplamento entre o simulador de reservatórios IMEX e o simulador de
produtividade de poços IP3D. São apresentados resultados com simulações de poços
verticais e horizontais considerando diferentes completações e estimulações.
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IDENTIFICAÇÃO DE REGIÕES COM ALTERAÇÕES PERMO-POROSAS
BASEADA EM MEDIÇÕES DE TEMPERATURA DE POÇOS Simworx Engenharia, Pesquisa & Desenvolvimento
Autores:Shauer, N; Forti, T. L. D. ; Tolentino, I. B. ; Cid, K. F. V. ; Orlandini, F. Autor Principal:BRUNO FIRMINO DA SILVA - email: [email protected]
Código: PFR4
O fluxo não isotérmico no meio poroso do reservatório tem atraído atenção de muitos
grupos de pesquisa da indústria de petróleo. Tecnologias de medição de temperatura
ao longo do poço, tal como o sensor DTS (Distributed Temperature Sensor), têm se
mostrado precisas e confiáveis. Estudos vem sendo realizados para identificação de
certas condições do poço a partir do perfil de temperatura medido, tais como: perfil de
permeabilidade, distribuição do fluxo de entrada, zonas com entrada de água e gás,
intervalo de dano, dentre outros. Esse trabalho é parte de um projeto Finep que tem
como propósito apresentar uma ferramenta de simulação computacional para predizer
o perfil de temperatura esperado e comparar com as medições do sensor DTS. Uma
metodologia foi desenvolvida para identificar, através da comparação dos perfis de
temperatura simulado e medido, as regiões com alterações em suas propriedades
permo-porosas próximas ao poço. Além disso, está sendo desenvolvida uma
metodologia para quantificação da intensidade das alterações permo-porosas nas
regiões danificadas identificadas. O modelo de temperatura desenvolvido é
apresentado para fluxo de fluido monofásico através de um poço vertical axissimétrico.
Este modelo inclui fluxo de fluido compressível e equações de transporte de entalpia
em meio poroso axissimétrico. O efeito Joule-Thomson (mudança de temperatura
devido à queda de pressão) é implicitamente incluído nas equações termodinâmicas.
O conjunto de equações diferenciais é resolvido usando o método de Galerkin
descontínuo. Este trabalho contempla uma breve descrição das principais equações e
estratégia de simulação utilizada. São apresentados alguns resultados obtidos,
demostrando os efeitos de diferentes camadas de permeabilidade e de regiões
danificadas no perfil de temperatura. A metodologia de identificação das regiões
danificadas é demonstrada em um caso de estudo.
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SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO ESCOAMENTO PARTICULADO PARA O
CONTROLE DE FUGA DE FLUIDO EM CANAIS FRATURADOS Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Engenharia Mecânica Autores:De Lai, F.C.; Franco, A.T. e Junqueira, S.L.M.
Autor Principal:Marcos Vinicius Barbosa - email: [email protected]
Código: PFR5
No processo de perfuração, a perda de fluido para o reservatório é um dos principais
fenômenos que comprometem a operação do poço. A eventual presença de fraturas,
combinadas aos gradientes de pressão, no conjunto poço-formação, intensifica a fuga
do fluido (fenômeno de invasão). Quando não previstos, estes fenômenos devem ser
controlados de forma a reestabelecer a circulação no poço. Neste trabalho, o controle
da invasão de fluido é realizado através do processo de injeção de partículas sólidas
obturantes para a vedação das fraturas. A simulação numérica do problema
investigado é dividida em duas partes, diferenciadas pelo tipo de escoamento no canal
fraturado: escoamento monofásico de fluido, para a análise do fenômeno de invasão; e
escoamento bifásico líquido-sólido, para o processo de preenchimento da fratura com
material particulado. A formulação matemática e a modelagem numérica para o
escoamento líquido-sólido são representadas por uma abordagem Euler-Lagrange. A
solução acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através
da combinação dos modelos Dense Discrete Phase Model (DDPM) e Discrete Element
Method (DEM). O processo de preenchimento das fraturas é caracterizado pela
análise do tempo de injeção no canal e do formato do leito fixo de partículas na fratura.
Esta caracterização é obtida através da variação dos parâmetros que influenciam a
concentração de partículas injetadas (diâmetro, massa específica e número de
partículas), o regime de escoamento (viscosidade dinâmica e número de Reynolds) e
a geometria (espessura e comprimento da fratura) do canal fraturado. Resultados
mostram o efeito da variação destes parâmetros em relação à vazão de fuga de fluido
pela fratura e pressão da mistura na entrada do canal (fundo do poço), analisando as
principais características geométricas (comprimento, altura e posição) do leito fixo
formado pelo empacotamento das partículas ao longo da fratura.
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ESCOAMENTO DE FLUIDO DE PERFURAÇÃO EM CANAL
PARCIALMENTE POROSO HETEROGÊNEO UTILIZANDO A TÉCNICA LBM UTFPR
Engenharia Mecânica Autores:De Lai, F.C.; Negrão, C.O.R. e Junqueira, S.L.M.
Autor Principal:Rodrigo Esperança da Cunha Pimentel de Meira - email: [email protected]
Código: PFR6
Durante o processo de perfuração são utilizados diferentes tipos de fluidos,
usualmente com reologia complexa, que percorrem o espaço anular interagindo
constantemente com a formação rochosa, permitindo a percolação destes fluidos em
um substrato poroso delimitado por uma interface fluido-porosa. Neste trabalho,
propõe-se o estudo numérico do escoamento de fluido não newtoniano para os
modelos de lei de potência e de Bingham, considerando um canal parcialmente
preenchido por meio poroso no qual se faz presente uma região de interface entre as
fases fluida e porosa. Para o presente estudo, o domínio poroso é representado de
forma simplificada através de obstáculos sólidos distribuídos de forma uniforme na
parte inferior do canal. Este modelo é denominado na literatura como contínuo ou
heterogêneo e consiste basicamente em duas fases contínuas, uma sólida e outra
fluida, representando uma escala microscópica da ordem de grandeza dos poros. A
modelagem numérica das equações que regem o problema é feita através do método
lattice Boltzmann (LBM), o qual consiste em considerar o fluido como um conjunto de
partículas em constante movimentação que interagem entre si através de colisões. A
percolação do fluido no meio poroso é caracterizada através da razão entre as vazões
nos domínios poroso e livre do canal e dos perfis de velocidade na região da interface
fluido-porosa. Resultados mostram a influência da variação de parâmetros associados
ao meio poroso (porosidade e número de obstáculos), à geometria do canal (razão
entre as alturas das regiões livre e porosa) e aos modelos de fluido de lei de potência
(índice de consistência e expoente de lei de potência) e fluido de Bingham
(viscosidade plástica e tensão limite de escoamento).
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SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO ESCOAMENTO PARTICULADO EM UM
CANAL PARCIALMENTE POROSO HOMOGÊNEO. UTFPR
Engenharia Mecânica Autores:De Lai, F.C.; Franco, A.T. e Junqueira, S.L.M.
Autor Principal:Guilherme Hanauer de Lima - email: [email protected]
Código: PFR7
O estudo do escoamento com material particulado em formações rochosas durante o
processo de perfuração de poços é importante devido aos diferentes fenômenos
observados (e.g., formação de torta ou reboco, mudança de permeabilidade da
formação). Neste trabalho, propõe-se simular o escoamento particulado em um canal
parcialmente poroso para analisar o empacotamento de partículas sobre uma interface
fluido-porosa. A formulação matemática e a modelagem numérica para o escoamento
líquido-sólido são apresentadas para uma abordagem Euler-Lagrange. A solução
acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através da
combinação dos modelos Lagrangian Multiphase (LMP) e Discrete Element Method
(DEM). A fase porosa, denominada como modelo poro-contínuo, considera as fases
sólida e fluida como um único meio, abordando o domínio em uma escala
macroscópica, na qual os detalhes geométricos da interface entre os poros e a região
sólida podem ser desconsiderados. Para isso, o meio homogêneo é representado
através de equações que determinam o comportamento do escoamento, levando em
consideração os efeitos inerciais e viscosos. O empacotamento das partículas é
caracterizado pela análise do tempo de injeção, quantidade de partículas injetadas, da
perda de carga gerada pelo meio resultante e do perfil de velocidades para identificar
a diferença em relação às interfaces entre o pacote de partículas e meio poroso
homogêneo. Esta caracterização é obtida através da variação dos parâmetros que
influenciam o regime de escoamento (viscosidade dinâmica, número de Reynolds), o
meio poroso (porosidade, número de Darcy) e as partículas (diâmetro, concentração,
massa específica). Resultados mostram o efeito da variação destes parâmetros em
relação à vazão através do meio poroso e do leito de partículas, analisando as
principais características geométricas (comprimento, altura e posição) do leito fixo
formado pelo empacotamento das partículas sobre a interface fluido-porosa.
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ESTUDO EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO PARTICULADO EM MEIO
PARCIALMENTE POROSO E FRATURADO UTFPR
Engenharia Mecânica Autores:De Lai, F.C.; Waldmann, A.T.A.; Martins, A.L. e Junqueira, S.L.M. Autor Principal:Carlos Henrique Coradin - email: [email protected]
Código: PFR8
O estudo de escoamento bifásico líquido-sólido em meios porosos possui diferentes
aplicações na engenharia de petróleo. No processo de perfuração este estudo é
importante devido a constante perda de fluido para a formação porosa, assim como a
intensificação destas perdas na presença de fraturas na formação. Um dos métodos
de controle utilizado para minimizar esta invasão de fluido é a injeção de material
particulado obturante. Neste trabalho, propõe-se estudar experimentalmente o
escoamento particulado em meios porosos fraturados para analisar o processo de
preenchimento da fratura com partículas sólidas. Para isso, a unidade experimental
apresenta uma seção de testes simplificada, que representa apenas o retorno do
escoamento no espaço anular através de um canal parcialmente poroso com a
presença de uma fratura discreta. O meio poroso é confeccionado de forma sintética
através da técnica de prototipagem rápida, permitindo o controle da porosidade e
permeabilidade do meio. A instrumentação do aparato permite monitorar os principais
parâmetros de análise do problema, a exemplo da vazão de fuga de fluido pela fratura,
gradiente de pressão gerado pela injeção de partículas, velocidade das fases líquido-
sólido, assim como a utilização de técnica de visualização para o leito fixo de
partículas na fratura. O foco do estudo se concentra na caracterização do fenômeno
de invasão de fluido e do preenchimento de partículas na fratura através da variação
dos parâmetros do meio poroso (porosidade e permeabilidade). Resultados mostram o
efeito da variação destes parâmetros em relação à vazão de fuga de fluido pela fratura
e a perda de carga da mistura fluido-partícula do canal, analisando as principais
características do leito fixo formado pelo empacotamento das partículas ao longo da
fratura e da percolação do fluido através da interface fluido-porosa.
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ESTUDO EXPERIMENTAL DO PREENCHIMENTO DE FRATURAS COM
ESCOAMENTO PARTICULADO EM CANAL FRATURADO UTFPR
Engenharia Mecânica Autores:De Lai, F.C.; Waldmann, A.T.A.; Martins, A.L. e Junqueira, S.L.M. Autor Principal:Cássio Luís Schneider - email: [email protected]
Código: PFR9
A indústria de petróleo e gás está constantemente buscando o aperfeiçoamento de
técnicas e processos visando manter a competitividade da operação em poços. No
processo de perfuração a perda de circulação é um dos principais fenômenos que
interferem na operação do poço. A presença de fraturas, frequentes no conjunto poço-
formação, somadas aos gradientes de pressão, acentua significativamente a perda de
fluido, de modo que se faz necessário um método de controle. No presente trabalho é
analisado, de forma experimental, o processo de injeção de partículas sólidas no
fluido, com o objetivo de observar o processo de preenchimento de partículas na
fratura e a influência da fratura na invasão de fluido e, dessa forma, reestabelecer a
circulação no poço. Os testes apresentados foram realizados em uma bancada
experimental composta por uma seção de testes retangular, que representa um poço
fraturado, utilizando medidores de pressão, vazão e temperatura para monitorar o
escoamento. Os resultados obtidos mostram a influência das fraturas na invasão de
fluido, assim como no processo de preenchimento para determinada concentração de
material particulado. Para caracterizar esta influência são variados os parâmetros
geométricos da fratura, alterando comprimento, largura e espessura. Os resultados
comprovam a importância no desenvolvimento de métodos de controle para a
ocorrência de perda de circulação por fraturas no conjunto poço-formação, sendo a
injeção de material particulado uma alternativa eficaz em processos de perfuração.
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ESTUDO DA CINÉTICA DA FORMAÇÃO DE HIDRATOS UTILIZANDO
REOLOGIA INTERFACIAL PUC-Rio e Stanford University
Engenharia Mecânica Autores:de Souza Mendes, P.R. e Fuller, G.
Autor Principal:BRUNA COSTA LEOPÉRCIO - email: [email protected]
Código: RRA1
Os hidratos são estruturas cristalinas similares ao gelo que surgem quando a água
entra em contato com hidrocarbonetos de baixa massa molecular a baixas
temperaturas. Estes cristais são prejudiciais para a produção e transporte de óleo e
gás uma vez que formam redes que podem entupir os sistemas de tubulação. Este
artigo apresenta a utilização da reologia de cisalhamento interfacial como um meio de
avaliar a cinética de formação dos hidratos. Para estudar dinamicamente a interface
em pequenas deformações, o anel de du Nouy é utilizado. O protocolo experimental
consiste em observar, primeiramente, o congelamento da superfície da interface
ar/água na ausência de um hidrocarboneto. Depois disso, ciclopentano é introduzido
na superfície da água enquanto a temperatura é aumentada até um valor acima do
ponto de solidificação da mesma. Os módulos de cisalhamento são então monitorados
em função do tempo para revelar o crescimento de hidratos na interface
água/ciclopentano. A utilização desta plataforma instrumental pode monitorar a
eficácia de estratégias de prevenção de hidrato.
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ANÁLISE EXPERIMENTAL DO ESCOAMENTO DE SOLUÇÕES
POLIMÉRICAS EM ESPAÇO ANULAR UFES / UCL
Autores:LOUREIRO, B. V; COSTALONGA, M.L Autor Principal:Lucas Antônio Silveira Silva - email: [email protected]
Código: RRA2
O escoamento axial em espaços anulares ocorre em diversas aplicações industriais e
é de relevância em vários processos na indústria de perfuração. Considerando esta
importância industrial, uma bancada experimental foi projeta e construída para analisar
os diferentes métodos de correção do diâmetro equivalente do espaço anular nos
resultados de fator de atrito e para analisar a capacidade de redução de arraste em
anulares. Neste trabalho pretende-se analisar o comportamento de soluções
poliméricas, a partir de diferentes métodos de solubilização e da variação da
concentração na capacidade de redução de arraste em diferentes espaços anulares.
Uma análise adicional quanto à degradação polimérica é apresentada para investigar
a vida útil do polímero em aplicação. Para esta análise pode-se garantir o controle de
vazão e temperatura.
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RHEO-OPTICS FOR OIL-IN-WATER EMULSIONS PUC-Rio
Engenharia Mecânica Autores:De Souza Mendes, P.R
Autor Principal:ALEXANDRA ARAUJO ALICKE - email: [email protected]
Código: RRA3
In general, emulsions can range from low-viscosity Newtonian liquids, through thicker
shear-thinning materials, up to high viscous yield stress materials. The parameters,
which influence the rheological properties of emulsions, are the rheology of the
continuous phase, concentration, size distribution, and deformability of the droplets,
and the nature of particle-particle interaction. Understanding the stability of emulsions
is of great importance to the oil industry. Similar to other complex materials, emulsions
may exhibit various measurement artifacts in rheometers, such as apparent wall slip or
drying of the sample edges. Thus, a reliable rheological characterization of emulsions
remains a challenge in the scientific community due to numerous and unexpected
effects observed, which are particular to emulsions, such as phase separation and/or
coalescence. Thus, with the aid of optical devices simultaneous to rheological testing,
extra information can be obtained on the structure of the sample. Moreover, it provides
a better understanding of the relation between the macroscopic mechanical properties
of a complex material and its microstructure.
