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) - Bacharelado - ENGENHARIA CIVIL - CTEC
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Campo DCValorIdioma
dc.contributor.advisor1Lima Júnior, Eduardo Toledo de-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/9620590212639569pt_BR
dc.contributor.referee1Binas Júnior, Francisco de Assis Viana-
dc.contributor.referee2Lages, Eduardo Nobre-
dc.contributor.referee3Ferreira, Diego de Vasconcelos Gonçalves-
dc.creatorSantos, Joab Manoel Almeida-
dc.date.accessioned2024-10-01T18:32:09Z-
dc.date.available2024-10-01-
dc.date.available2024-10-01T18:32:09Z-
dc.date.issued2024-03-08-
dc.identifier.citationSANTOS, Joab Manoel Almeida. Análise modal aplicada a modelos simplificados de colunas de perfuração. 2024. 53 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2024.pt_BR
dc.identifier.urihttp://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/123456789/14444-
dc.description.abstractThe vibration phenomenon in drilling columns is of great interest in oil and gas well drilling design due to the significant damage it can cause to its components. Modal analysis is an essential technique for understanding the characteristic behavior of systems and avoiding resonance problems, as it provides the natural frequencies and vibration modes of the structure. The aim of this work is to evaluate the vibration modes and natural frequencies of linear elements representing a drilling column, considering factors related to mass variation, stiffness, and the influence of stabilizers. For this purpose, the structural analysis educational software LESM, which is based on the direct stiffness method and provided in MATLAB, is used. The study proposes three simplified models representing the column in vertical drilling operations, whose geometries are consistent with industry practice. It starts with a model with uniform sections, where the inner and outer diameters, as well as the length, are altered for stiffness and mass analysis of the structure. Next, a model consisting of two segments with different stiffness is analyzed, with the second segment being stiffer than the first, representing the bottom hole assembly (BHA) of the column. In the last model, boundary conditions are added to model the presence of stabilizers, considered as points of contact with axial displacement and rotation degrees of freedom released. It was observed that the vibration modes of the proposed models are not altered by the variation in mass and stiffness of the drilling column; however, they depend on changes in boundary conditions influenced by the drill bit, rotary table, and stabilizers. Stiffness and mass are essential parameters for controlling natural frequency. For the analysis of vibration modes falling within the operational value range, lateral vibration types predominated. Low values in natural frequencies are attributed to the significant length of the drilling column. Additionally, the role of stabilizers in controlling natural frequencies is noted, providing stability and stiffness.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Alagoaspt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.departmentCurso de Engenharia Civil - Bachareladopt_BR
dc.publisher.initialsUFALpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectColuna de perfuraçãopt_BR
dc.subjectAnálise modalpt_BR
dc.subjectModos de vibraçãopt_BR
dc.subjectVibration modespt_BR
dc.subjectParametric analysispt_BR
dc.subjectStabilizerpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVILpt_BR
dc.titleAnálise modal aplicada a modelos simplificados de colunas de perfuraçãopt_BR
dc.typeTrabalho de Conclusão de Cursopt_BR
dc.description.resumoO fenômeno de vibração em colunas de perfuração é de grande interesse no projeto de perfuração em poços de óleo e gás, devido aos danos significativos que podem causar aos seus componentes. A análise modal é uma técnica essencial para compreender o comportamento característico de sistemas e evitar problemas de ressonância, pois fornece as frequências naturais e os modos de vibração da estrutura. O objetivo deste trabalho é determinar e analisar os modos e as frequências naturais de vibração de elementos que representem uma coluna de perfuração, considerando fatores relacionados à variação de massa, rigidez e influência dos estabilizadores. Para isso, utiliza-se o software educacional para análise de estruturas LESM, baseado no método da rigidez direta, e disponibilizado em MATLAB. O estudo propõe três modelos simplificados que representam a coluna em operações de perfuração vertical, cujas geometrias são coerentes com os padrões da indústria. Parte-se de um modelo com seções uniformes, em que os diâmetros interno e externo, assim como o comprimento, são alterados para análise da variação da espessura e comprimentos da estrutura. Em seguida, é analisado um modelo composto por dois segmentos, com rigidezes distintas, sendo o segundo segmento mais rígido que o primeiro, de forma a representar a composição de fundo da coluna. No último modelo, são adicionadas condições de contorno para modelar a presença dos estabilizadores, considerados como pontos de contato com liberdade de movimento axial e sem restrições de rotação. Observou-se que os modos de vibração dos modelos propostos não são alterados pela variação do comprimento e seção geométrica dos elementos da coluna de perfuração, porém, são afetados por mudanças nas condições de contorno, delimitadas pela broca, mesa rotativa e pelos estabilizadores. Para análise dos modos de vibração que se enquadram no intervalo de valores operacionais, os tipos de vibração lateral foram predominantes. Os valores baixos nas frequências naturais são atribuídos ao comprimento significativo da coluna de perfuração. Além disso, constata-se o papel dos estabilizadores no controle das frequências naturais, proporcionando estabilidade e rigidez. O fenômeno de vibração em colunas de perfuração é de grande interesse no projeto de perfuração em poços de óleo e gás, devido aos danos significativos que podem causar aos seus componentes. A análise modal é uma técnica essencial para compreender o comportamento característico de sistemas e evitar problemas de ressonância, pois fornece as frequências naturais e os modos de vibração da estrutura. O objetivo deste trabalho é determinar e analisar os modos e as frequências naturais de vibração de elementos que representem uma coluna de perfuração, considerando fatores relacionados à variação de massa, rigidez e influência dos estabilizadores. Para isso, utiliza-se o software educacional para análise de estruturas LESM, baseado no método da rigidez direta, e disponibilizado em MATLAB. O estudo propõe três modelos simplificados que representam a coluna em operações de perfuração vertical, cujas geometrias são coerentes com os padrões da indústria. Parte-se de um modelo com seções uniformes, em que os diâmetros interno e externo, assim como o comprimento, são alterados para análise da variação da espessura e comprimentos da estrutura. Em seguida, é analisado um modelo composto por dois segmentos, com rigidezes distintas, sendo o segundo segmento mais rígido que o primeiro, de forma a representar a composição de fundo da coluna. No último modelo, são adicionadas condições de contorno para modelar a presença dos estabilizadores, considerados como pontos de contato com liberdade de movimento axial e sem restrições de rotação. Observou-se que os modos de vibração dos modelos propostos não são alterados pela variação do comprimento e seção geométrica dos elementos da coluna de perfuração, porém, são afetados por mudanças nas condições de contorno, delimitadas pela broca, mesa rotativa e pelos estabilizadores. Para análise dos modos de vibração que se enquadram no intervalo de valores operacionais, os tipos de vibração lateral foram predominantes. Os valores baixos nas frequências naturais são atribuídos ao comprimento significativo da coluna de perfuração. Além disso, constata-se o papel dos estabilizadores no controle das frequências naturais, proporcionando estabilidade e rigidez.pt_BR
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