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: Modelos de trajetória e de torque e arraste aplicados à análise de desgaste em revestimentos de poços
Autor(es): Binas Júnior, Francisco de Assis Viana
Primeiro Orientador: Lima Junior, Eduardo Toledo de
metadata.dc.contributor.referee1: Santos, João Paulo Lima
metadata.dc.contributor.referee2: Plácido, João Carlos Ribeiro
Resumo: Durante a perfuração de poços de petróleo a coluna de perfuração pode entrar em contato com a região interna do sistema de revestimento, gerando forças laterais que, em conjunto com a rotação da coluna, provocam a remoção de material. Elevados valores de desgaste provocam a redução da resistência mecânica do revestimento, podendo comprometer a integridade do poço. Portanto, neste trabalho, desenvolve-se a implementação e análise comparativa entre metodologias de avaliação do desgaste mecânico em tubos de revestimento, contemplando modelos para previsão de trajetória, cálculo de forças laterais, e de volume de aço removido. Para quantificação das forças laterais, faz-se a modelagem do torque e arraste, por meio dos modelos soft-string e stiff-string. Este último difere do soft-string por considerar efeitos relativos à rigidez da coluna, além de incorporar à formulação o ângulo de contato. Para aplicação do modelo stiff-string é necessário o uso de um modelo de trajetória que forneça parâmetros como curvatura e torção, para isso utiliza-se um modelo baseado em splines cúbicas. O modelo de splines é então comparado com o modelo mínimo raio de curvatura, amplamente empregado pela indústria. No trabalho evidencia-se que o modelo baseado em splines fornece uma curvatura suave e torção não nula, analisando-se também a influência do espaçamento entre os pontos de medição na precisão dos modelos de trajetória. Por fim, desenvolve-se um estudo de caso completo, permitindo concluir que a utilização da modelagem stiff-string pode reduzir o desgaste previsto no revestimento, por sua distribuição em função do ângulo de contato.
Abstract: In the drilling stage of oil and gas wells, the drilling column can come into contact with the casing strings, generating lateral forces that, associated to the rotation of the drillstring, cause the removal of material from the inner wall of the tubulars. High casing wear values induce a reduction in mechanical strength of casing string and may compromise the well integrity. This work deals to the implementation and comparative analysis between methodologies for casing wear evaluation, comprising models for trajectory planning, lateral forces calculation and wear volume estimate. Torque and drag models are employed to quantify the lateral forces, using the soft-string and stiff-string approaches. The latter differs from the soft-string model by taking into account effects related to the drillstring stiffness, besides inserting the contact angle into the formulation. The stiff-string model depends on directional parameters as torsion and curvature, for which a model based on cubic splines is applied. The spline-based model is then compared with the minimum curvature method, widely employed by industry. The results show that the model based on splines provides smooth curvature and non-zero torsion. The influence of spacing between the survey stations on the accuracy of the trajectory models is also analyzed. Finally, a complete case study is developed, allowing to conclude that the use of stiff-string model can reduce the predicted wear on the casing string, due to its distribution as a function of the contact angle.
Palavras-chave: Perfuração de poços
Desgaste mecânico
Revestimento de poços de petróleo
Torque e arraste
Drilling
Well integrity
Stiff-string
Cubic splines
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Editora da Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: BINAS JÚNIOR, Francisco de Assis Viana. Modelos de trajetória e de torque e arraste aplicados à análise de desgaste em revestimentos de poços. 2023. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2020.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/10658
Data do documento: 10-dez-2020
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