Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (RIUFAL) 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
Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18787
Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Modelagem de poços direcionais utilizando elementos finitos tridimensionais no Abaqus
Autor(es): Tenório, Carlos Mikael Alencar
Primeiro Orientador: Santos, João Paulo Lima
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Fernandes, Catarina Nogueira de Araújo
metadata.dc.contributor.referee1: Lages, Eduardo Nobre
metadata.dc.contributor.referee2: Lira, William Wagner Matos
Resumo: Este trabalho propõe uma estratégia de modelagem tridimensional de poços direcionais que atravessam rochas salinas, com o objetivo de prever o fechamento dessas formações devido ao fenômeno de fluência. A perfuração de camadas espessas de rochas salinas, como ocorre nos campos do pré-sal, impõe desafios operacionais significativos, principalmente pela tendência dessas rochas de se deformarem ao longo do tempo, reduzindo o diâmetro do poço e, em casos extremos, levando ao aprisionamento da coluna de perfuração. A complexidade aumenta em poços inclinados, nos quais a variação angular rompe a simetria presente nos poços verticais e exige abordagens numéricas mais sofisticadas para representar adequadamente o sistema. A modelagem foi realizada com o software ABAQUS, que emprega o Método dos Elementos Finitos em sua formulação tridimensional e permite a implementação de leis constitutivas customizadas por meio de sub-rotinas. Inicialmente, conduziu-se uma análise comparativa entre duas leis de fluência: o Mecanismo Duplo de Deformação (MDD), amplamente utilizado na literatura nacional, e a Lei de Dupla Potência (LDP), que demonstrou compatibilidade com maior eficiência computacional. Em seguida, um modelo tridimensional de poço vertical com litologia única foi verificado por meio da comparação com um modelo axissimétrico do Abaqus, previamente validado pelo grupo de pesquisa. Optou-se por essa verificação com a geometria vertical devido à escassez de estudos tridimensionais de poços direcionais na literatura, sendo identificado apenas o modelo de Poiate (2012), utilizado como base no Estudo de Caso II. Após a verificação, realizaram-se simulações com diferentes inclinações e, posteriormente, com múltiplas litologias. Os resultados foram analisados com foco nos deslocamentos das paredes internas do poço. A investigação indicou que, embora a LDP gere deslocamentos ligeiramente maiores em comparação ao MDD, a diferença é tecnicamente aceitável, e seu uso demonstrou uma eficiência computacional cerca de 23 vezes superior em modelos bidimensionais. Para os modelos tridimensionais analisados, a inclinação do poço teve influência limitada sobre os deslocamentos radiais, sugerindo que, em certos cenários, modelagens bidimensionais podem ser suficientes. Esta pesquisa contribui para a compreensão do comportamento viscoplástico de rochas salinas em poços direcionais, oferecendo subsídios técnicos para o planejamento de poços mais seguros e eficientes em regiões salinas.
Abstract: This work proposes a three-dimensional modeling strategy for directional wells intersecting salt rocks, aiming to predict the closure of these formations due to the creep phenomenon. Drilling thick layers of salt rock, as in pre-salt fields, poses significant operational challenges, mainly due to the tendency of these rocks to deform over time, reducing the well diameter and, in extreme cases, leading to the entrapment of the drill string. Complexity increases in inclined wells, where angular variation breaks the symmetry observed in vertical wells and requires more sophisticated numerical approaches to adequately represent the system. The modeling was carried out using the ABAQUS software, which applies the Finite Element Method (FEM) in its three-dimensional formulation and allows the implementation of customized constitutive laws through subroutines. A comparative analysis was initially conducted between two creep laws: the Double Mechanism of Deformation (MDD), widely used in national literature, and the Double Power Law (DPL), which showed compatible results with greater computational efficiency. A three-dimensional model of a vertical well with a single lithology was then verified through comparison with an axisymmetric Abaqus model previously validated by the research group. This verification used the vertical geometry due to the scarcity of threedimensional directional well models in the literature—only one such study, by Poiate (2012), was identified and used as the basis for Case Study II. After verification, simulations were performed with varying inclinations and later with multiple lithologies. The results were analyzed focusing on the displacements of the inner walls of the well. The investigation showed that, although the DPL produced slightly higher displacements compared to the MDD, the difference was technically acceptable, and its application demonstrated approximately 23 times higher computational efficiency in two-dimensional models. For the three-dimensional models analyzed, well inclination had limited influence on radial displacements, suggesting that in certain scenarios, two-dimensional modeling may be sufficient. This research contributes to the understanding of the viscoplastic behavior of salt rocks in directional wells, providing technical upport for the design of safer and more efficient wells in salt-bearing regions.
Palavras-chave: Fluência em Rochas Salinas
Poços Direcionais
Método dos Elementos Finitos Tridimensionais
Salt rocks creep
Directional wells
Three-dimensional finite elements
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 - Bacharelado
Citação: TENÓRIO, Carlos Mikael Alencar. Modelagem de poços direcionais utilizando elementos finitos tridimensionais no Abaqus. 2026. 118 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2025.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://www.repositorio.ufal.br/handle/123456789/18787
Data do documento: 22-mai-2025
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