Registro fonte: Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos

Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos

Investment in new technologies for the exploration of oil reservoirs in challenging scenarios is growing in the oil and gas industry. One of the techniques that has been widely used for the construction of oil wells in adverse environmental conditions is the directional drilling. However, the constr...

ver descrição completa

Autor principal:	Miyoshi, Maryelen Hissae
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Poços de petróleo - Perfuração Perfuração e broqueamento Materiais granulados - Permeabilidade Arrasto (Aerodinâmica) Modelos matemáticos Oil well drilling Drilling and boring Granular materials - Permeability Drag (Aerodynamics) Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS Engenharia Mecânica
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5051
Tags:	Adicionar Tag Sem tags, seja o primeiro a adicionar uma tag!

id	riut-1-5051
recordtype	dspace
spelling	riut-1-50512020-07-02T06:01:19Z Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos Modeling the displacement of drill string immersed in cuttings bed Miyoshi, Maryelen Hissae Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro http://lattes.cnpq.br/4344790398205987 Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro http://lattes.cnpq.br/4344790398205987 Franklin, Erick de Moraes http://lattes.cnpq.br/9998483893050793 Junqueira, Silvio Luiz de Mello http://lattes.cnpq.br/2213804390733564 Poços de petróleo - Perfuração Perfuração e broqueamento Materiais granulados - Permeabilidade Arrasto (Aerodinâmica) Modelos matemáticos Oil well drilling Drilling and boring Granular materials - Permeability Drag (Aerodynamics) Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS Engenharia Mecânica Investment in new technologies for the exploration of oil reservoirs in challenging scenarios is growing in the oil and gas industry. One of the techniques that has been widely used for the construction of oil wells in adverse environmental conditions is the directional drilling. However, the construction of wells in ultra-deep waters makes this activity extremely costly. In this scenario, any operational problem during the drilling process is responsible for increasing project costs or even making it unfeasible. Among the most common operational problems is the mechanical stuck of the drill string. The problem occurs when a cuttings bed is formed inside the well. The presence of the cuttings bed can cause increased frictional forces during pull out of hole operation, which can damage the equipment and lead to mechanical stuck of drill string. Although the stuck of the drill string inside the well is a usual problem, there is still no effective solution to prevent its occurrence. Currently, stuck detection is carried out by monitoring parameters such as the drag force. Therefore, the objective of this work is to model the forces acting on drill string assembly during the pull out of hole. Such forces arise from the interaction between equipment, cuttings bed, fluid and well wall. The model is based on lumped mass and momentum conservation equations and the forces due to cuttings bed are determined using theories of granular flow. The studied cuttings bed is composed of spherical glass particles and the fluid used is water. The forces calculated by the model showed a similar trend to that observed experimentally for different drill pipe velocities, cuttings bed heights and drill bit areas. In addition, the model proved to be able to calculate the cases whether there would be a plug formation or not. The sensitivity analysis of the model revealed that the angle of repose of the cuttings pile influences the time required for the formation of the plug, while the friction coefficient adopted impacts the magnitude of the calculated forces. Finally, a case study was carried out coupling the proposed model to an existing drag model, in which potential contributions from the use of the proposed modeling were identified to detect field problems. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Fundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR) Petróleo Brasileiro (Petrobrás) O investimento em novas tecnologias para a exploração de reservatórios de petróleo em cenários desafiadores cresce cada vez mais no setor de óleo e gás. Uma das técnicas que tem sido extensamente utilizada para a construção de poços de petróleo em condições ambientais adversas é a perfuração direcional. Todavia, a construção de poços em águas ultraprofundas torna essa atividade extremamente onerosa. Neste cenário qualquer problema operacional durante a perfuração do poço de petróleo é responsável por aumentar os custos do projeto ou até inviabilizá-lo. Dentre os problemas operacionais mais comuns está o aprisionamento mecânico da coluna de perfuração. O problema ocorre quando há a formação de um leito de cascalhos no interior do poço. A presença do leito de cascalho pode causar o aumento das forças de atrito sobre a coluna durante manobras de retirada, podendo danificar os equipamentos e levar ao aprisionamento mecânico da coluna. Apesar do aprisionamento da coluna de perfuração no interior do poço ser um problema recorrente, ainda não há solução eficaz para evitar sua ocorrência. Atualmente a detecção do aprisionamento é realizada através do monitoramento de parâmetros como a força de arraste sobre a coluna. Sendo assim o objetivo do trabalho proposto é modelar as forças que atuam sobre o conjunto broca-coluna durante a manobra de retirada. Tais forças surgem da interação entre os equipamentos, leito de cascalhos, fluido e parede do poço.O modelo é baseado no acoplamento das equações de conservação da massa e quantidade de movimento e as forças relacionadas à presença do leito de cascalhos são baseadas nas teorias de escoamento granular. O leito de cascalho estudado é composto por partículas esféricas de vidro e o fluido utilizado é a água. As forças calculadas pelo modelo apresentaram tendência similar ao observado experimentalmente para diferentes velocidades de deslocamento do conjunto, alturas do leito de cascalho e áreas de broca. Além disso, o modelo se mostrou capaz de calcular os casos em que haveria ou não a formação de plugue. A análise de sensibilidade do modelo revelou que o ângulo de repouso da pilha de cascalhos influencia no tempo necessário para a formação do plugue, enquanto que o coeficiente de atrito adotado impacta na magnitude das forças calculadas. Por fim foi realizado um estudo de caso acoplando o modelo proposto à um modelo de arraste existente, no qual foram identificadas potenciais contribuições da utilização da modelagem proposta para a detecção de problemas de campo. 2020-07-01T22:09:15Z 2020-07-01T22:09:15Z 2020-05-08 masterThesis MIYOSHI, Maryelen Hissae. Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5051 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais UTFPR
institution	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
collection	RIUT
language	Português
topic	Poços de petróleo - Perfuração Perfuração e broqueamento Materiais granulados - Permeabilidade Arrasto (Aerodinâmica) Modelos matemáticos Oil well drilling Drilling and boring Granular materials - Permeability Drag (Aerodynamics) Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS Engenharia Mecânica
spellingShingle	Poços de petróleo - Perfuração Perfuração e broqueamento Materiais granulados - Permeabilidade Arrasto (Aerodinâmica) Modelos matemáticos Oil well drilling Drilling and boring Granular materials - Permeability Drag (Aerodynamics) Mathematical models CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOS Engenharia Mecânica Miyoshi, Maryelen Hissae Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos
description	Investment in new technologies for the exploration of oil reservoirs in challenging scenarios is growing in the oil and gas industry. One of the techniques that has been widely used for the construction of oil wells in adverse environmental conditions is the directional drilling. However, the construction of wells in ultra-deep waters makes this activity extremely costly. In this scenario, any operational problem during the drilling process is responsible for increasing project costs or even making it unfeasible. Among the most common operational problems is the mechanical stuck of the drill string. The problem occurs when a cuttings bed is formed inside the well. The presence of the cuttings bed can cause increased frictional forces during pull out of hole operation, which can damage the equipment and lead to mechanical stuck of drill string. Although the stuck of the drill string inside the well is a usual problem, there is still no effective solution to prevent its occurrence. Currently, stuck detection is carried out by monitoring parameters such as the drag force. Therefore, the objective of this work is to model the forces acting on drill string assembly during the pull out of hole. Such forces arise from the interaction between equipment, cuttings bed, fluid and well wall. The model is based on lumped mass and momentum conservation equations and the forces due to cuttings bed are determined using theories of granular flow. The studied cuttings bed is composed of spherical glass particles and the fluid used is water. The forces calculated by the model showed a similar trend to that observed experimentally for different drill pipe velocities, cuttings bed heights and drill bit areas. In addition, the model proved to be able to calculate the cases whether there would be a plug formation or not. The sensitivity analysis of the model revealed that the angle of repose of the cuttings pile influences the time required for the formation of the plug, while the friction coefficient adopted impacts the magnitude of the calculated forces. Finally, a case study was carried out coupling the proposed model to an existing drag model, in which potential contributions from the use of the proposed modeling were identified to detect field problems.
format	Dissertação
author	Miyoshi, Maryelen Hissae
author_sort	Miyoshi, Maryelen Hissae
title	Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos
title_short	Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos
title_full	Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos
title_fullStr	Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos
title_full_unstemmed	Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos
title_sort	modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos
publisher	Universidade Tecnológica Federal do Paraná
publishDate	2020
citation	MIYOSHI, Maryelen Hissae. Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.
url	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5051
_version_	1805324992105152512
score	10,814766

Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos

Registros relacionados