00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo numérico da escavação por jatos de broca em operações de jateamento em solos marinhos
Autor(es): Galindo, Davisson Costa
Primeiro Orientador: Marinho, José Luís Gomes
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Santos, João Paulo Lima
metadata.dc.contributor.referee1: Oliveira, Leonardo Mendonça Tenório de Magalhães
metadata.dc.contributor.referee2: Barboza, Beatriz Ramos
Resumo: Com o aumento da necessidade para explorar petróleo em ambientes cada vez mais desafiadores, há também a elevação da complexidade e do custo para manter as operações desse tipo, como, por exemplo, uma sonda de perfuração no mar, que pode chegar centenas de milhares de dólares por dia. Assim sendo, deixar essas operações mais eficientes pode trazer expressiva economia e segurança no processo como um todo. A fase de início de poço consiste basicamente no assentamento do revestimento condutor, e dentre as diversas formas de assentamento pode-se destacar a técnica de jateamento do solo, utilizada quando os sedimentos do solo marinho se encontram na forma de lama. Em casos assim, o solo pode ter o comportamento governado pela teoria geral da reologia, podendo ser descrito como um fluido não-Newtoniano altamente viscoso, que apesar de ser uma abordagem pouco explorada, ela se mostra bastante promissora na predição do comportamento de solos coesivos. A fluidodinâmica computacional (CFD) se torna uma ferramenta numérica poderosa para modelar e simular problemas desse tipo, resolvendo equações complexas de mecânica dos fluidos. Desta forma, o presente trabalho avalia numericamente o mecanismo de escavação em termos de profundidade e largura de um solo marinho se comportando como um fluido viscoso de Herschel-Bulkley sob a incidência de jatos de uma broca simulando os primeiros segundos da técnica de jateamento utilizando o software comercial Ansys Fluent R , um programa de CFD baseado no método dos volumes finitos. Os resultados indicam que a velocidade do jato é o parâmetro que mais influencia na escavação, explicitando as propriedades viscoplásticas do solo. Contudo, a eficiência da operação não depende apenas de um parâmetro em específico, mas de um conjunto de fatores. O tamanho e posição da broca, inclinação dos bicos e até mesmo o fluido de perfuração utilizado no processo são parâmetros que além reduzir o tempo dessa etapa na perfuração, quando otimizados melhoraram a eficiência do perfil de escavação do solo, perturbando também regiões próximas do revestimento condutor, facilitando assim seu assentamento no solo.
Abstract: The more complex the oil exploration in deepwater environment is, the more expensive and complex it becomes. For instance, the rent of an offshore rig can cost hundreds of thousands of dollars a day. Therefore, improving deepwater drilling efficiency can lead to cost savings and safety improvement in the overall process. The drilling process of an oil well starts with the initial drilling, which is the operation to accommodate the conductor casing. Among the techniques to set the conductor casing, jetting operations have become popular in deepwater environments where the seafloor sediments allow the technique to be used. In these environments, the submarine soil is a deformable body whose behavior falls between a linear elastic solid and viscous fluid, so its behavior is governed by general theory of rheology and it can be described as highly viscous non-Newtonian fluid. Considering cohesive soil behavior as viscous fluid is a promising work despite the lack of study. Problems of this type can be solved using computational fluid dynamics (CFD), a powerful software which solves complex fluid mechanics equations. Thus, this work numerically evaluates the excavation mechanism in conductor jetting operations in submarine soil in the first 30 seconds, considering the soil as viscous fluid of Herschel-Bulkley. Ansys Fluent R , a finite volume method based CFD software, was applied to simulate the jetting excavation process. The results indicate that the jet velocity is the parameter that most influences excavation, because of the soil viscoplastic properties. However, the efficiency of the operation does not depend only on a specific parameter, but on a set of factors. The size and position of the drill bit, inclination of the nozzles, and even the drilling fluid used in the process are parameters that besides reducing the time of this stage in drilling, when optimized, they improve the efficiency of the soil excavation profile and disturb regions close to the conductor casing, facilitating its settlement.
Palavras-chave: Perfuração de poços
Revestimento condutor
Fluidodinâmica computacional
Método dos volumes finitos
Solo coeso
Drilling
Conductor casing
Computational fluid dynamics
Volume finite method
Cohesive soil
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: GALINDO, Davisson Costa. Estudo numérico da escavação por jatos de broca em operações de jateamento em solos marinhos. 2023. 91 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-graduação em Engenharia Química, Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10689
Data do documento: 2-set-2021
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