[pt] Diversas operações da indústria petrolífera, como o fechamento e abandono de poços, operações de cimentação e reinício de escoamento em tubos gelificados, utilizam deslocamento de um fluido por outro em tubos anulares. Existem muitas variáveis que podem afetar a eficiência do deslocamento, nomeadamente o comportamento reológico dos fluidos, as relações de viscosidade e densidade e a geometria do poço. A interação desses parâmetros pode levar a instabilidades na interface entre os fluidos, resultando em processos de deslocamento de fluxo ineficientes. Nessas circunstâncias, é necessário um procedimento eficaz para prevenir problemas que possam resultar em perigos e perdas financeiras significativas. Neste trabalho, apresentamos resultados experimentais da eficiência de deslocamento por um tubo anular. A análise é realizada para números de Reynolds baixos, com um fluido newtoniano (água) sendo deslocado por um fluido não newtoniano (solução de goma de xantana), simulando uma operação de fechamento e abandono de poço. O estudo experimental é realizado usando um dispositivo de teste que consiste em um tubo de aço e uma carcaça transparente com diâmetros que refletem um cenário real. Estudamos o processo de deslocamento usando duas inclinações diferentes, geometrias concêntricas e excêntricas, e vibração de tubulação. Para avaliar o impacto desses parâmetros na eficiência de deslocamento, realizamos visualização de fluxo no equipamento experimental e avaliamos a instabilidade da interface. / [en] Several oil industry operations, such as plugging and abandonment wells, cementing operations, and restarting flows of gelled pipes, use the displacement of one fluid by another in annular tubes. There are many variables that can affect the displacement efficiency, namely the rheological behavior of the fluids, the density ratios, and the well geometry. The interaction of these parameters can lead to instabilities at the interface between fluids that will result in inefficient flow displacement processes. In these circumstances, an effective procedure is required to prevent issues that could result in dangers and significant financial losses. In this work we present experimental results of displacement efficiency through an annular tube. The analysis is done for low Reynolds numbers, with a Newtonian (water) fluid being displaced by a non-Newtonian (xanthan gum solution) one, to simulate a plug & abandonment operation. The experimental study is done using a test rig that consists of a steel tubing and a transparent casing with diameters that reflect a real-case scenario. We study the displacement process using two different inclinations, concentric and eccentric geometries, and tubing vibration. To assess the impact of these parameters on displacement efficiency, we perform flow visualization at the experimental rig and evaluate interface instability.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EricaNMGP.pdf: 6433422 bytes, checksum: bf4255596957765009ee816c080d6b9a (MD5) Previous issue date: 2007-04-23 / The development of activities in the oil and gas sector has been promoting the search for materials more adequate to oilwell cementing operation. In the state of Rio Grande do Norte, the cement sheath integrity tend to fail during steam injection operation which is necessary to increase oil recovery in reservoir with heavy oil. Geopolymer is a material that can be used as alternative cement. It has been used in manufacturing of fireproof compounds, construction of structures and for controlling of toxic or radioactive waste. Latex is widely used in Portland cement slurries and its characteristic is the increase of compressive strength of cement slurries. Sodium Tetraborate is used in dental cement as a retarder. The addition of this additive aim to improve the geopolymeric slurries properties for oilwell cementing operation. The slurries studied are constituted of metakaolinite, potassium silicate, potassium hydroxide, non-ionic latex and sodium tetraborate. The properties evaluated were: viscosity, compressive strength, thickening time, density, fluid loss control, at ambient temperature (27 ?C) and at cement specification temperature. The tests were carried out in accordance to the practical recommendations of the norm API RP 10B. The slurries with sodium tetraborate did not change either their rheological properties or their mechanical properties or their density in relation the slurry with no additive. The increase of the concentration of sodium tetraborate increased the water loss at both temperatures studied. The best result obtained with the addition of sodium tetraborate was thickening time, which was tripled. The addition of latex in the slurries studied diminished their rheological properties and their density, however, at ambient temperature, it increased their compressive strength and it functioned as an accelerator. The increase of latex concentration increased the presence of water and then diminished the density of the slurries and increased the water loss. From the results obtained, it was concluded that sodium tetraborate and non-ionic latex are promising additives for geopolymer slurries to be used in oilwell cementing operation / O desenvolvimento das atividades do setor petr?leo e g?s tem promovido a busca de materiais mais adequados para cimenta??o de po?os de petr?leo. No estado do RN, a integridade da bainha cimentante tende a ser prejudicada durante a inje??o de vapor, procedimento necess?rio para aumentar a recupera??o do petr?leo em reservat?rios com ?leo de alta viscosidade. O geopol?mero ? um material que pode ser utilizado como cimento alternativo, uma vez que vem sendo empregado na produ??o de componentes resistentes ao fogo, na constru??o de estruturas, e para o controle de res?duos t?xicos ou radioativos. O l?tex ? extensamente usado em pastas de cimento Portland e tem como caracter?stica o aumento significativo da resist?ncia ? compress?o das pastas. O tetraborato de s?dio ? usado em cimentos odontol?gicos como retardador de pega em resinas. A adi??o deste aditivo tem a finalidade de melhorar a propriedades das pastas geopolim?ricas para cimenta??o de po?os de petr?leo. As pastas estudadas s?o constitu?das de metacaulim, silicato de pot?ssio, hidr?xido de pot?ssio, l?tex n?o i?nico e tetraborato de s?dio. As propriedades avaliadas foram: viscosidade, resist?ncia mec?nica, tempo de espessamento, densidade e controle de filtrado, na temperatura ambiente (27?C) e de especifica??o de cimento. Os testes foram realizados seguindo as recomenda??es pr?ticas da norma API RP 10B. As pastas aditivadas com tetraborato de s?dio n?o modificaram as propriedades reol?gicas em rela??o a pasta sem aditivo, assim como n?o modificaram as propriedades mec?nicas e a densidade das pastas. O aumento da concentra??o de tetraborato de s?dio aumentou o volume de filtrado das pastas nas duas temperaturas estudadas. A propriedade que o tetraborato de s?dio obteve o melhor desempenho foi em rela??o ao tempo de pega, onde a adi??o do aditivo conseguiu triplicar o tempo de espessamento das pastas. Com rela??o ?s pastas aditivadas com l?tex observou-se que a adi??o desse aditivo diminuiu as propriedades reol?gicas e a densidade do sistema. Na temperatura ambiente, o aditivo funcionou como acelerador de pega e aumentou a resist?ncia mec?nica das pastas. A presen?a de ?gua reduziu a densidade das pastas e aumentou o volume de filtrado a medida que aumentou a concentra??o do aditivo. A partir dos resultados obtidos concluiu-se que o tetraborato de s?dio e o l?tex n?o i?nico s?o aditivos promissores para pastas geopolim?ricas para cimenta??o de po?os de petr?leo