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[pt] DESLOCAMENTO DE FLUXO NÃO-NEWTONIANO EM OPERAÇÕES DE POÇO / [en] NON-NEWTONIAN FLOW DISPLACEMENT IN WELL OPERATIONSDEBORA CRISTINA FERREIRA DA SILVA 25 November 2024 (has links)
[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.
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