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: Modelagem termomecânica do crescimento de pressão em anulares confinados em poços de petróleo na presença de evaporitos
Título(s) alternativo(s): Thermomechanical modeling of annular pressure build-up in oil wells in the presence of evaporites
Autor(es): Vasconcelos, Themisson dos Santos
Primeiro Orientador: Lages, Eduardo Nobre
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Escarpini Filho, Romildo dos Santos
metadata.dc.contributor.referee1: Lima Junior, Eduardo Toledo de
metadata.dc.contributor.referee2: Silva, Emílio César Cavalcante Melo da
Resumo: Acontecimentos decorrentes do incremento de temperatura associados ou não à fluência em rochas salinas podem gerar um acréscimo de pressão significativo nos espaços anulares em poços de petróleo. O fenômeno conhecido na indústria do petróleo como incremento de temperatura em anulares confinados (Annular Pressure Build-up – APB) tem se tornado bastante relevante atualmente, em face da vulnerabilidade da ocorrência em campos de petróleo localizados em áreas profundas e ultraprofundas do Pré-sal, cujo interesse exploratório tem aumentado sensivelmente, face ao seu potencial produtivo. Neste viés, o presente estudo tem por objetivo o desenvolvimento e a implementação de um modelo termomecânico axissimétrico unidimensional multicamadas, com vistas a modelar e analisar numericamente o fenômeno do APB, considerando o incremento térmico prescrito e/ou associado ao mecanismo de fluência apresentado pelas rochas salinas. Utilizam-se dois modelos constitutivos para representar a formação rochosa, o elástico linear e do mecanismo duplo de deformação, sendo este empregado em consequência dos bons resultados quando comparados às respostas in-situ. Para a análise do deslocamento da rocha salina, desenvolve-se um modelo em elementos finitos que associa fenômeno de transferência de calor, por meio do fraco acoplamento termomecânico, ao mecanismo duplo de deformação para retratar o efeito térmico nos evaporitos. A modelagem desenvolvida também permite inclusão ou o cálculo das propriedades relacionadas aos fluidos, de acordo com às condições de temperatura e pressão, iterativamente dependentes em todo processo de cálculo do APB. Nessa conjectura, os cálculos envolvidos precisam lidar com não linearidades de modelos constitutivos, interações fluido-estrutura e simulações computacionais aplicadas a estudos de caso. Os estudos de caso são desenvolvidos e verificados com base em bibliografias sobre o tema proposto. A modelagem desenvolvida contribui na investigação do incremento de pressão provocado apenas pela influência da rocha salina ou pela prescrição do incremento térmico em conjunto com os modelos constitutivos adotados, tendo potencial uso para a predição dos esforços nas fases projeto e início produtivo de poços de petróleo.
Abstract: Events resulting from the temperature increase associated or not with the creep in saline rocks can generate a significant pressure increase in annular spaces in oil wells. The phenomenon known in the petroleum industry as annular pressure build-up (APB) has become quite relevant today, given the vulnerability of occurrence in oil fields located in deep and ultra-deep Pre-salt areas, whose exploratory interest has increased significantly, given its productive potential. In this perspective, the present study aims to development and implement a multilayer one-dimensional axisymmetric thermomechanical model, aiming at numerically modeling and analyzing the APB phenomenon, considering the prescribed thermal increment and/or associated to the creep mechanism presented by the salt rocks. Two constitutive models are used to represent the rock formation, the linear elastic and the double deformation mechanism, which is used as a result of the good results when compared to in-situ responses. For the analysis of the displacement of the saline rock, a finite element model is developed that associates heat transfer phenomenon, through the weak thermomechanical coupling, with the double deformation mechanism to portray the thermal effect on the evaporites. The modeling developed also allows the inclusion or calculation of fluid-related properties, according to temperature and pressure conditions, iteratively dependent on the entire APB calculation process. In this conjecture, the calculations involved must deal with nonlinearities of constitutive models, fluid-structure interactions, and computer simulations applied to case studies. Case studies are developed and verified based on bibliographies on the proposed theme. The developed modeling contributes to the investigation of the pressure increase caused only by the influence of the saline rock or the prescription of the thermal increase in arrangement with the adopted constitutive models, having potential use for the prediction of efforts in the design and the begin of production phases of oil wells.
Palavras-chave: Pressão anular - Crescimento
Evaporitos
Rochas salinas - Geologia estrutural
Poços de petróleo - Perfuração
Pré-sal
Annular pressure – Growth
Evaporites
Saline rocks - Structural geology
Oil wells – Drilling
Pre-salt
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL::ESTRUTURAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Citação: VASCONCELOS, Themisson dos Santos. Modelagem termomecânica do crescimento de pressão em anulares confinados em poços de petróleo na presença de evaporitos. 2020. 182 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2019.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/6699
Data do documento: 17-dez-2019
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