00 CAMPUS ARISTÓTELES CALAZANS SIMÕES (CAMPUS A. C. SIMÕES) CTEC - CENTRO DE TECNOLOGIA TRABALHOS DE CONCLUSÃO DE CURSO (TCC) - GRADUAÇÃO - CTEC Trabalhos de Conclusão de Curso (TCC) - Graduação - ENGENHARIA CIVIL - CTEC
Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/7651
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Influência de estratégias numéricas de perfuração na simulação do fechamento de poços verticais no pré-sal
Título(s) alternativo(s): Influence of numerical drilling strategies in the simulation of the closure of vertical wells in the pre-salt
Autor(es): Santos, Gilberto Lucas Leandro dos
Primeiro Orientador: Lira, William Wagner Matos
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Fernandes, Catarina Nogueira de Araújo
metadata.dc.contributor.referee1: Lages, Eduardo Nobre
metadata.dc.contributor.referee2: Paranhos Sobrinho, Eduardo da Silva
Resumo: O principal objetivo deste trabalho é comparar duas estratégias de simulação computacional baseadas no método dos elementos finitos (MEF) aplicadas na perfuração de poços verticais, avaliando suas influências no comportamento mecânico de rochas salinas. Uma estratégia simula a perfuração de uma fase sendo realizada de forma instantânea, a outra simula a perfuração de acordo com a taxa de penetração (ROP, do inglês rate of penetration), o que implica na modelagem da perfuração por etapas. Embora as rochas salinas apresentarem propriedades que favorecem o trapeamento de óleo e gás em camadas subjacentes, as mesmas estão sujeitas ao fenômeno de fluência, que leva ao deslocamento contínuo das paredes do poço na direção de seu fechamento. Nesse cenário, previsões são essenciais para reduzir riscos operacionais relacionados ao aprisionamento da coluna de perfuração e ao colapso do revestimento. As duas estratégias numéricas estudadas são encontradas em diversos trabalhos na literatura, mas uma discussão relacionada ao efeito da utilização de cada uma delas, normalmente, não é o foco desses trabalhos. Nesse contexto, a metodologia adotada para alcançar o objetivo baseia-se em 5 macro etapas: i) modelagem da perfuração de forma instantânea; ii) implementação computacional da perfuração em etapas no SESTSAL (software desenvolvido no LCCV em parceria com a Petrobras); iii) modelagem da perfuração em etapas; iv) simulação de exemplos numéricos, para verificação dos resultados com os disponíveis na literatura; v) coleta e organização dos resultados de interesse para realização das análises, comparações e verificações dos resultados fornecidos pelas duas estratégias e simuladores utilizados. Em todas as etapas foram utilizados os simuladores comercial ABAQUS e in-house SESTSAL para realização dos estudos. Na segunda etapa, o uso dos dois simuladores serviu, inclusive, para validar os resultados produzidos pelo SESTSAL. De acordo com os resultados das simulações do cenário de referência, nota-se que a perfuração instantânea tende a sobrestimar o fechamento do poço, enquanto a perfuração em etapas tende a gerar resultados de fechamento menores. Além disso, nota-se que a perfuração em etapas é mais dispendiosa computacionalmente que a perfuração instantânea. Com relação aos simuladores utilizados, é verificada a eficiência do SESTSAL em relação ao ABAQUS para obtenção dos resultados do problema em questão. A principal contribuição deste trabalho é avaliar o efeito de duas estratégias clássicas no comportamento mecânico de rochas salinas durante a perfuração de poços verticais. Outra contribuição é incorporar a estratégia da simulação da perfuração em etapas ao simulador SESTSAL.
Abstract: The main objective of this work is to compare two computer simulation strategies based on the finite element method (FEM) applied to vertical wells drilling, and evaluate their influences on the mechanical behavior of salt rocks. One strategy simulates the drilling of a phase being drilled instantaneously, the other strategy simulates drilling according to the rate of penetration (ROP), which implies in modeling of drilling in steps. Although salt rocks have properties that favor the oil and gas trapping in the underlying layers, they are subjected to the creep effect, which provoke to the continuous displacement of the walls of the hole in the direction of it’s closure. In this context, predictions are essential to reduce operational risks related to stuck pipe and the casing collapses. The two numerical strategies studied are found in various works in the literature, but a discussion related to the effect of using each of them isn’t, usually, the objective of these works. In this regard, the methodology adopted to hit the objective is based on 5 macro steps: i) modelling of instantaneous drilling; ii) computational implementation of drilling in steps in SESTSAL, (software developed at LCCV in partnership with Petrobras); iii) modelling of drilling in steps; iv) simulation of numerical examples, to verify the results with those available in the literature; v) collecting and organizing the results of interest to perform out the analysis, comparisons and verifications of the results obtained by the two strategies and simulators used. In all stages, the simulators ABAQUS (commercial) and SESTSAL (in-house) were used to carry out the studies. In the second stage, the use of the two simulators also served to validate the results provided by SESTSAL. According to the results of the simulations of the reference scenario, it is noted that instant drilling tends to overestimate the well closure, while drilling in stages tends to generate smaller closure results. Furthermore, it is noted that drilling in steps needs more computational time than instantaneous drilling to complete the simulations. Regarding the simulators used, the efficiency of SESTSAL in relation to ABAQUS is verified to obtain the results of the problem in question. The main contribution of this work is to evaluate the effect of two classic strategies on the mechanical behavior of salt rocks during the drilling of the vertical wells. Another contribution is to incorporate the strategy of the simulation of drilling in steps to the SESTSAL simulator.
Palavras-chave: Perfuração de Poços
Rochas Salinas
Método dos Elementos Finitos
Well Drilling
Salt Rocks
Finite Element Method
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Alagoas
Sigla da Instituição: UFAL
metadata.dc.publisher.department: Curso de Engenharia Civil
Citação: SANTOS, Gilberto Lucas Leandro dos. Influência de estratégias numéricas de perfuração na simulação do fechamento de poços verticais no pré-sal. 2021. 59 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) - Centro de Tecnologia, Curso de Engenharia Civil. Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2021.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/7651
Data do documento: 19-jan-2021
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