Determinação do coeficiente de descarga em ejetores de brocas de perfuração de poços de petróleo e gás
The difficult to determine the discharge coefficient of drilling bits ejectors of oil and gas wells is a problem present in the petroleum industry. Improving the drilling process, such as increasing the rate of penetration and the cleaning efficiency of cuttings, can be related to precise calculate...
| Autor principal: | Antunes, Bruna Luiza Coelho Sturm |
|---|---|
| Formato: | Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
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| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10342 |
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riut-1-103422020-11-12T18:30:29Z Determinação do coeficiente de descarga em ejetores de brocas de perfuração de poços de petróleo e gás Antunes, Bruna Luiza Coelho Sturm Franco, Admilson Teixeira Franco, Admilson Teixeira Rossi, Luciano Fernando dos Santos Erthal, Raul Henrique Poços de petróleo - Perfuração Fluidos newtonianos Escoamento Oil well drilling Newtonian fluids Runoff CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES::VEICULOS E EQUIPAMENTOS DE CONTROLE::EQUIPAMENTOS AUXILIARES E CONTROLES The difficult to determine the discharge coefficient of drilling bits ejectors of oil and gas wells is a problem present in the petroleum industry. Improving the drilling process, such as increasing the rate of penetration and the cleaning efficiency of cuttings, can be related to precise calculate the discharge coefficient under specified conditions. Since unknowing this design parameter can result in unnecessary spending, the present study aimed to evaluate the influence of factors that affect the discharge coefficient in flows through an axisymmetric abrupt contraction. The software Ansys® PolyFlow was used for the numerical simulations of Newtonian, shear-thinning and Herschel-Bulkley fluids. It was compared different aspect ratios and Reynolds number assuming laminar, isothermal, incompressible and steady flow. The fields of pressure, velocity and shear stress obtained from the simulations allowed obtaining curves showing the behavior of the discharge coefficient as a function of rheological, geometric and kinematic parameters. The results achieved were compared with experimental and theoretical values provided by the literature and demonstrate excellent agreement. In general, the discharge coefficient revealed to be indirectly proportional to the aspect ratio and directly proportional to the Reynolds number. The viscoplastic fluid proved to be the most sensitive to flow conditions changes and showed the highest discharge coefficient values. A difícil determinação do coeficiente de descarga em ejetores de brocas de perfuração de poços de petróleo e gás é um problema presente na indústria petrolífera. Aprimorar o processo de perfuração, como o aumento de taxa de penetração e da eficiência de limpeza dos cascalhos, pode estar relacionado ao cálculo preciso do coeficiente de descarga em condições específicas. Uma vez que o desconhecimento desse parâmetro de projeto pode implicar em gastos desnecessários, o presente trabalho avalia a influência de fatores que alteram o coeficiente de descarga em escoamentos através de uma contração abrupta axissimétrica. O programa Ansys® PolyFlow foi utilizado para as simulações numéricas dos fluidos newtoniano, pseudoplástico e Herschel-Bulkley. Foram comparadas diferentes razões de aspecto e número de Reynolds e o escoamento considerado laminar, isotérmico, incompressível e em regime permanente. Os campos de pressão, velocidade e tensão cisalhante obtidos das simulações permitiram a obtenção de curvas evidenciando o comportamento do coeficiente de descarga em função de parâmetros reológicos, geométricos e cinemáticos. Os resultados obtidos foram comparados a valores teóricos e experimentais presentes na literatura e apresentaram excelentes concordâncias. Em geral, o coeficiente de descarga revelou ser inversamente proporcional à razão de aspecto e diretamente proporcional ao número de Reynolds. O fluido viscoplástico mostrou ser o mais sensível às variações das condições do escoamento e apresentou os maiores valores para o coeficiente de descarga. 2020-11-12T18:30:29Z 2020-11-12T18:30:29Z 2013-08-16 bachelorThesis ANTUNES, Bruna Luiza Coelho Sturm. Determinação do coeficiente de descarga em ejetores de brocas de perfuração de poços de petróleo e gás. 2013. 96 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/10342 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Departamento Acadêmico de Mecânica Engenharia Mecânica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Poços de petróleo - Perfuração Fluidos newtonianos Escoamento Oil well drilling Newtonian fluids Runoff CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE TRANSPORTES::VEICULOS E EQUIPAMENTOS DE CONTROLE::EQUIPAMENTOS AUXILIARES E CONTROLES |
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The difficult to determine the discharge coefficient of drilling bits ejectors of oil and gas wells is a problem present in the petroleum industry. Improving the drilling process, such as increasing the rate of penetration and the cleaning efficiency of cuttings, can be related to precise calculate the discharge coefficient under specified conditions. Since unknowing this design parameter can result in unnecessary spending, the present study aimed to evaluate the influence of factors that affect the discharge coefficient in flows through an axisymmetric abrupt contraction. The software Ansys® PolyFlow was used for the numerical simulations of Newtonian, shear-thinning and Herschel-Bulkley fluids. It was compared different aspect ratios and Reynolds number assuming laminar, isothermal, incompressible and steady flow. The fields of pressure, velocity and shear stress obtained from the simulations allowed obtaining curves showing the behavior of the discharge coefficient as a function of rheological, geometric and kinematic parameters. The results achieved were compared with experimental and theoretical values provided by the literature and demonstrate excellent agreement. In general, the discharge coefficient revealed to be indirectly proportional to the aspect ratio and directly proportional to the Reynolds number. The viscoplastic fluid proved to be the most sensitive to flow conditions changes and showed the highest discharge coefficient values. |
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