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[en] NUMERICAL ANALYSIS OF MECHANICAL BEHAVIOR OF THE SALT IN OIL WELLS / [pt] ANÁLISE NUMÉRICA DO COMPORTAMENTO MECÂNICO DO SAL EM POÇOS DE PETRÓLEO

FABRICIO VIEIRA CUNHA BOTELHO 22 October 2008 (has links)
[pt] A presença de estruturas salinas ao redor do mundo em águas profundas do golfo do México, do Brasil, de Angola, do norte e do oeste da África forma condições favoráveis para o aprisionamento dos hidrocarbonetos e aumenta a probabilidade de sucesso na prospecção de óleo e gás. Na Bacia de Santos, por exemplo, foram divulgadas recentemente novas descobertas de óleo abaixo de uma espessa camada salina. Por outro lado, muitos problemas operacionais, como o aprisionamento de coluna de perfuração e o colapso do poço, têm sido registrados pela indústria do petróleo quando se está perfurando através de espessas camadas de sal. Estes contratempos criam grandes desafios e geram oportunidade de evolução da Indústria do Petróleo. Desta forma, esta dissertação propõe um estudo do comportamento mecânico do sal em poços de petróleo. Analisaram-se os deslocamentos, deformações e tensões na parede do poço e em sua vizinhança para diversos pesos de fluido de perfuração com a utilização do método dos elementos finit os. Foram realizadas modelagens computacionais mediante o uso de um programa comercial de elementos finitos: o Abaqus. Através de análises de deformação plana e análises axissimétricas, estas simulações numéricas puderam prever o comportamento elástico e, principalmente, o de fluência (creep) do sal. Sendo assim, como contribuição técnica, este estudo auxilia o controle e o monitoramento do fechamento de poços de petróleo em estratos salinos, evitando deste modo, diversos problemas causados pelo comportamento de fluência do sal, como o colapso do poço. Com isso, é fundamental a inclusão das análises das seções salinas nos projetos de perfuração de poços de petróleo. No que diz respeito ao quesito econômico, a principal contribuição deste trabalho é a redução do tempo de intervenções do poço provocadas por problemas ocorridos em camadas de sal e, conseqüentemente, a redução do tempo necessário para perfuração do poço e a diminuição do tempo de aluguel da sonda. / [en] The presence of saline structures around the world, in deepwater like the ones of the Mexican Gulf, Brazil, Angola, North and West Africa, provides favorable conditions for hydrocarbons imprisonment. It increases the probability of success in oil and gas exploration. In the Santos Basin, for example, it was recently noticed that a light crude oil located below a thick salt layer was discovered. On the other hand many operational problems in salt drilling like the imprisonment of the drillstring and closing of the well have been registered in the industry. These types of problems create big challenges in the oil industry and at the same time opportunities for the evolution of the drilling technology. This work proposes the study of the mechanical behavior of salt in oil wells. Dislocations, strains and stresses were analyzed in the face of the wellbore and into the salt formation by finite element analysis. Several finite element analyses were developed to represent the possible scenarios in salt drilling using a program denominated Abaqus. These numerical simulations were analyzed through plane strain and axisymmetric techniques, could predict elastic and specially creep behavior. As a technical contribution, this study helps to avoid wellbore closure and casing collapse of salt sections, adding to the wellbore and drilling project an accurate salt section analysis and preventing workover operations due to salt mass deformation. Finally the economical contribution of this study is the reduction of workover time and of expenses in salt sections drilling. By reducing workover time, there is a notorious decrease in rig time use.
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[pt] ANÁLISE VISCOELÁSTICA DE ESTRUTURAS DE CONCRETO SUJEITAS A ENVELHECIMENTO E DANO DO MATERIAL / [en] VISCOELASTIC ANALYSIS OF CONCRETE STRUCTURES SUBJECT TO MATERIAL AGING AND DAMAGE

FRANCISCO CORREA DIAS 26 June 2023 (has links)
[pt] A fluência do concreto é um fenômeno físico complexo e apresenta características diferentes das observadas na maioria dos materiais. Apesar dos diversos estudos desenvolvidos, a compreensão desse fenômeno ainda não é completa e os modelos disponíveis na literatura para simulação numérica variam em complexidade, número de parâmetros e condições que garantem a sua aplicabilidade. Os estudos mais recentes desenvolvidos por Bažant se destacam e reportam boa concordância com resultados experimentais. Seus fundamentos são utilizados no desenvolvimento do modelo de fluência básica linear adotado neste trabalho. Dessa forma, realiza-se uma revisão da viscoelasticidade linear, na qual apresentam-se os modelos reológicos, as relações constitutivas e as principais hipóteses adotadas no estado multiaxial de tensão. Discute-se as propriedades da fluência do concreto e apresenta-se a teoria da solidificação, que tem por objetivo representar a evolução ao longo do tempo das propriedades aparentes do concreto. A partir desse estudo, adota-se um modelo de fluência básica com envelhecimento definido por cadeias de Kelvin e desenvolve-se um algoritmo para integração numérica da taxa de deformação. O modelo é implementado em um programa de elementos finitos e validado com resultados experimentais de fluência linear. Por fim, este trabalho propõe a modelagem da não linearidade da fluência do concreto com o emprego de elementos de interface coesiva. Apresenta-se uma metodologia para calibração dos parâmetros envolvidos, e compara-se a resposta do modelo com resultados experimentais de um ensaio de fluência na flexão. Os resultados obtidos numericamente mostram boa concordância com os resultados experimentais tanto para o caso de fluência linear pura quanto para o caso de fluência e dano. / [en] Concrete creep is a complex physical phenomenon and has different characteristics from those observed in most materials. Despite several studies developed, the understanding of this phenomenon is not yet complete and the models available in the literature for numerical simulation vary in complexity, number of parameters and conditions that ensure their applicability. The latest studies developed by Bazant stand out and report good agreement with experimental results. Their fundamentals are used in the development of the linear basic creep model adopted in this work. Thus, it is carried out a review of linear viscoelasticity, in which the rheological models, the constitutive relationships, and the main assumptions adopted in the multi-axial state of stress are presented. Concrete creep properties are discussed and the solidification theory is presented, aiming to represent the development over time of the apparent concrete properties. Based on this study, a basic creep model with aging defined by Kelvin chains is adopted and an algorithm for numerical integration of the strain rate is developed. The model is implemented in a finite element program and validated with experimental linear creep results. Finally, this work proposes modeling the nonlinear dependence of concrete creep with the use of cohesive interface elements. A methodology for calibrating the parameters involved is presented, and the model response is compared with the experimental results of a bending creep test. The numerically obtained results show good agreement with the experimental results for both the pure linear creep and the creep and damage.
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[en] CONSTITUTIVE MODELING AND PROBABILISTIC ANALYSIS APPLIED TO WELLS IN SALT ZONES / [pt] MODELAGEM CONSTITUTIVA E ANÁLISE PROBABILÍSTICA APLICADAS A POÇOS EM ZONAS DE SAL

PEDRO ALCIDES LOBO PENNA FIRME 22 January 2015 (has links)
[pt] A perfuração de camadas espessas de sal para exploração do pré-sal brasileiro desafia a geomecânica no aprimoramento da modelagem computacional dessas rochas. Previsões acuradas podem evitar problemas operacionais na perfuração, desde a necessidade excessiva de repasses até a prisão da coluna de perfuração, ou mesmo a perda do poço. O comportamento mecânico das rochas salinas é diferente daquele geralmente descrito pela mecânica das rochas tradicional. A compreensão do fenômeno da fluência constitui um embasamento conceitual indispensável para simulações numéricas nessas rochas. Foram apresentadas metodologias para simulação do comportamento à fluência de rochas salinas adotando o programa comercial de elementos finitos ABAQUS. Três modelos constitutivos para fluência baseados em leis de potência foram testados em simulações de ensaios triaxiais de fluência, galeria de mineração e poços revestidos e não revestidos. Destaca-se o primeiro esforço no intuito de calibrar e validar o Modelo de Multi Mecanismo de Deformação para aplicação em halita brasileira. Além disso, é apresentada uma metodologia para análises probabilísticas de fechamento de poço e de plastificação de revestimento. O programa NESSUS foi adotado e métodos de confiabilidade de Valor Médio foram empregados. Um modelo transversal de poço revestido típico do cenário do pré-sal brasileiro é considerado. Para ambos os eventos e modelos constitutivos, resultados determinísticos estão associados à probabilidade de falha de 40 por cento. As variáveis de maior importância nas análises de fluência em rochas salinas são aquelas relacionadas ao estado de tensão, temperatura e a fluência secundária. Por fim, ressalta-se o excelente desempenho do Modelo de Multi Mecanismo de Deformação nas simulações numéricas realizadas nesta pesquisa. / [en] Drilling thick salt rock layers for Brazilian pre-salt exploitation challenges geomechanics in improving computational modeling of those rocks. Accurate predictions can avoid operational complications in the drilling job, ranging from the excessive necessity of new drillings to a stuck pipe or even the loss of the wellbore. Salt rock shows unique properties. The mechanical behavior of salt rock is different from that usually described in traditional rock mechanics. The understanding of the creep phenomenon constitutes an indispensable conceptual background for numerical simulation of salt rocks. Some methodologies are presented for the simulation of salt rock creep behavior using the commercial finite element code ABAQUS. Three power-law-based constitutive models for creep are tested on simulations of triaxial creep tests, a mining gallery and both cased and uncased wellbores. A first effort to calibrate and validate the Multi-mechanism Deformation Creep Model for application in the Brazilian halite should be highlighted. Moreover, a methodology for probabilistic analyses of wellbore closure and casing yielding is presented. The software NESSUS is adopted and the Mean Value reliability methods are employed. A transversal model of cased wellbore typical for a Brazilian pre-salt scenario is considered. For both events and constitutive models, deterministic results are associated to a probability of failure of 40 per cent. Variables with the highest importance in salt rock creep analyses are related to the stress state, temperature and steady-state creep. Finally, the excellent performance of the Multi-mechanism Deformation Creep Model in the numerical simulations carried out in this research is noteworthy.
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[en] NUMERICAL MODELING OF LEAK OFF TEST IN OIL WELLS / [pt] MODELAGEM NUMÉRICA DO ENSAIO DE LEAK OFF EM POÇOS DE PETRÓLEO

JOSE FRANCISCO CONSUEGRA MURGAS 13 June 2012 (has links)
[pt] Em operações de perfuração, é importante ter uma estimativa do gradiente de fratura de determinada formação, como o objetivo de poder estimar o máximo peso da lama necessária para a próxima seção da formação rochosa, antes de colocar o revestimento. Por esse motivo, são realizados ensaios de Leak-Off para determinar a máxima pressão que a nova seção do poço pode sustentar sem fraturar ou perder fluido, sendo realizados durante a fase de perfuração do poço, nas formações imediatamente abaixo de cada sapata de revestimento. A finalidade deste estudo é realizar a simulação numérica deste ensaio usando um programa comercial de elementos finitos para calcular a pressão de Leak-Off, considerando a taxa de bombeamento como um dado de entrada do problema e a pressão na parede do poço como uma resposta. O trabalho abordará dois cenários: uma formação rochosa permeável e uma formação rochosa impermeável constituída de rocha de sal. Deste modo, para um estudo de uma análise real de um ensaio de Leak-Off em rocha permeável e rocha impermeável, torna-se necessário a utilização de modelos que considerem poroelasticidade e fluência, respectivamente. Para a caracterização do comportamento da rocha de sal foi usada uma lei de fluência de duplo mecanismo de deformação, que considera apenas os mecanismos de fluência: planar e indefinido. Os modelos estudados foram bidimensionais e analisados sobre a hipótese de deformação plana. A hipótese, de que a pressão de Leak-Off é atingida quando a tensão tangencial efetiva é igual a zero (calculada graficamente), foi considerada. Finalmente, foram simulados alguns casos para verificar os possíveis efeitos da alteração da permeabilidade e influência do fluido de pressurização no cálculo da pressão de Leak-Off em rocha permeável. / [en] In drilling operations, it is important to have an estimate of the fracture gradient of certain formation, in order to being able to estimate the maximum mud weight required for the next section of the rock formation, before casing is placed. For this reason, Leak-Off tests are conducted to determine the maximum pressure that the new section of the well can support without fracturing or losing fluid, being made during the drilling phase of the well in formations immediately below each casing shoe. The purpose this study is to perform the numerical simulation of this test using a commercial finite element program to calculate the Leak-Off pressure, considering the pumping rate as an input data of the problem and pressure at the borehole wall as the answer. The work will address two cases: a permeable rock formation and an impermeable rock formation composed of salt rock. Thus, for studying a real analysis of a Leak-Off test in permeable and impermeable rock, it becomes necessary to use models that consider poroelasticity and creep, respectively. For the characterization of salt rock it was used a creep law of dual mechanism of deformation, which considers only the dislocation creep mechanisms: planar and undefined. The two-dimensional models were studied and analyzed under the assumption of plane strain. The hypothesis that the Leak-Off pressure is reached when the effective tangential stress is zero (estimated graphically), was considered. Finally, some cases were simulated to check the possible effects of changing the permeability and the influence of pressurized fluid in the calculation of Leak-Off pressure in the permeable rock.
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[en] PHYSICOCHEMICAL AGEING OF HDPE PIPES ASSIGNED TO THE TRANSPORTATION OF PETROLEUM DERIVATIVES / [pt] ENVELHECIMENTO FISICO QUÍMICO DE TUBULAÇÕES DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE EMPREGADAS EM REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE DERIVADOS DE PETROLEO

AMELIA ANGELICA ULLOA TORRES 14 December 2007 (has links)
[pt] As tubulações de aço carbono são amplamente usadas em muitas redes de distribuição de transporte de derivados de petróleo. Estas apresentam dois inconvenientes (corrosão e perda da pressão devido à rugosidade interna elevada). Porem, diversas distribuidoras tentaram substituir as tubulações metálicas pelos tubos poliméricos. Entre o material não metálico, o polietileno de alta densidade (PEAD) parece ser uma alternativa mais viavél e econômico. Não obstante, sua aplicação industrial tem mostrado já alguns problemas, tais como inchamento e microfisuras, especialmente nas linhas de distribuição do álcool, óleo e combustível. Assim, nossa pesquisa foi dedicada ao estudo físico químico do envelhecimento do PEAD em contato com derivados do petróleo. Dois líquidos modelos (Diesel e Marcol) foram usados para analisar a influência da espécie aromática e parafínica no envelhecimento do polímero durante 150 dias a T=20°C e 50°C. Primeiramente, fizemos a caracterização do PEAD e dos líquidos modelos antes do envelhecimento, para entender as interações do polímero-líquido. No estudo de envelhecimento, as medidas gravimétricas com experiências TGA fazem possível avaliar a difusão do fluido dentro do PEAD. Os resultados mostraram que apesar da composição aromatica, o diesel, solubilizou as cadeias de baixo peso molecular do polímero. Foram realizados também testes de fluência para investigar os efeitos macroscópicos durante o envelhecimento do PEAD. Para períodos muito curtos de envelhecimento, a flexibilidade do PEAD foi devida à sorção do fluido, para tempos maiores de exposição no gasoil, a plastificação do PEAD é reduzida significativamente devido à extração de unidades poliméricas pequenas, mesmo na temperatura ambiente. / [en] Carbon steel pipes are widely used for the transportation of petroleum derivates in many distribution networks. However, these pipes present two important drawbacks (corrosion, pressure loss due to high internal roughness...) For these reasons, several petroleum furnishers have examined the opportunity to substitute metallic pipes by polymeric tubes. Among the non-metallic material, high density polyethylene (HDPE) represent a good alternative from a technical and economic point of view. Nevertheless, its application at the industrial scale has already shown some problems such as sweeling and microcracks especially in lines assigned to the distribution of alcohol, oil and fuel. Our research work was devoted to the physicochemical study of the ageing of HDPE samples in contact with petroleum derivatives. Two model fluids (gasoil and Marcol) were used to analyse the influence of aromatic and paraffinic species on the polymer ageing during 150 days at different temperatures (T=20°C and 50° C). First, we made the characterization of the polymer and of the model fluids before ageing for understand the polymer-liquid interactions. In the ageing study, the gravimetric measurements with TGA experiments made it possible to evaluate the fluid diffusion inside the polymeric matrix. Important discrepancies were shown between gasoil and Marcol actions. In spite of its aromatic composition, the former was more powerful to solubilize low weight polymer chains. Creep tests were performed to investigate the macroscopic effects on the ageing on the HDPE. For very short periods of ageing time, the HDPE flexibilization was due to the fluid sorption. For higher exposure times in gasoil, the HDPE plasticization is significantly reduced because of the occurrence of the extraction of small polymeric units even at room temperature.
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[en] STUDY OF THE BEHAVIOR OF A DRAINING GEOCOMPOSITE IN RELATION OF THE FLOW RATE CAPACITY / [pt] ESTUDO DO COMPORTAMENTO DE UM GEOCOMPOSTO DRENANTE EM RELAÇÃO À SUA CAPACIDADE DE VAZÃO

ORLANDO DA SILVA ROJAS 26 February 2019 (has links)
[pt] Um dos grandes problemas apresentados nas Rodovias é a drenagem de água, gerada principalmente pela chuva, tendo como consequência a diminuição da resistência na estrutura do pavimento ou destruição do mesmo, causada pela pressão hidráulica. Esta pesquisa tem o objetivo de analisar a fluência do geocomposto, avaliando o comportamento drenante deste no solo, em relação à sua capacidade de vazão. Foram realizados ensaios laboratoriais de curto e médio prazo baseado no ensaio de permeabilidade planar e transmissividade em que, à medida que o geocomposto é comprimido por um carregamento constante de 10 kPa, sua vazão planar decresce e a deformação da amostra aumenta. Determinou-se a deformação por compressão ao longo do tempo de ensaio do material, que está diretamente ligado à sua capacidade de vazão. Para conferir este comportamento foi feita a modelagem da amostra de solo argiloso que inicialmente se encontra saturado e que é parte do subleito de uma rodovia em um estudo de caso, com o geocomposto como parte do sistema de drenagem (trincheira drenante) no programa PLAXIS, nas mesmas condições de carregamento, determinando-se a variação da fluência com inserção de geocomposto o que foi comparando com os valores obtidos no laboratório. Os resultados foram satisfatórios e se conclui que há geração de deformações causadas pelos carregamentos no solo, que influenciam na capacidade de vazão de drenagem do conjunto. / [en] One of the main problems that are seen on highways is that of water drainage, generated mainly by rain. This may reduce the quality and structure of the pavement as time passes or it may damage the pavement because of hydraulic pressure. This research intends to object an analysis of fluency of geocomposite; in so doing it will evaluate the behavior of geocomposite drainage on soil in relation to its capacity to flow. Test were carried out in short and half term in laboratory, based on planar permeability and transmisivity, where as the geocomposite is compressed by a constant load -in our case of 10 kPa its planar wealth decreases, but the distortion of the sample increases. To determine the distortion for compression throughout the time of the material testing, which is directly related to the flow capacity. To verify the results obtained in the laboratory, the model of the soil samples and the geocomposite were analyzed in PLAXIS program, taking into account the same conditions and characteristics of the tests. This helped us to determine the variation of fluency with the geocomposite inclusion compared to the values obtained in the laboratory. The results were satisfactory and it is concluded that there is generation of deformation caused by loads on the ground, influencing the flow capacity of the drain assembly.
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[en] THERMOMECHANICAL MODELING OF ANNULAR PRESSURE BUILD UP IN SALT FORMATIONS / [pt] MODELAGEM TERMO-MECÂNICA DO CRESCIMENTO DE PRESSÃO EM ANULARES CONFINADOS, FRENTE A FORMAÇÕES SALINAS

LUIZ FELIPPE MEDEIROS DE ALMEIDA 06 July 2017 (has links)
[pt] Este trabalho apresenta uma modelagem numérica termo-mecânica para investigação da influência da presença da rocha salina no acréscimo de pressão em anulares confinados (APB). O fenômeno de APB é resultado da expansão térmica do fluido de perfuração trapeado nos anulares do poço, induzida pelo aquecimento gerado pela produção de hidrocarbonetos em temperatura superior ao restante do poço. Os evaporitos são formações que possuem um comportamento mecânico viscoelástico, apresentando deformação contínua a partir de uma tensão constante, processo conhecido como fluência. Este comportamento do sal não é atualmente considerado pelos simuladores utilizados pela indústria do petróleo durante o projeto de poços, no que tange dimensionamento para esta carga de pressão proveniente do APB. O objetivo deste trabalho é alcançado pelo desenvolvimento uma metodologia de cálculo do fenômeno de APB frente a formações salinas, através de um modelo numérico construído no software ABAQUS, utilizando o método dos elementos finitos. Diversas simulações foram realizadas com configurações distintas de litologia, temperatura e fluidos de perfuração, para analisar a influência do comportamento viscoelástico da rocha salina no crescimento de pressão em anulares confinados. Após análise de resultados obtidos, se concluiu que a rocha salina pode agir como aliviador da pressão gerada pela expansão térmica do fluido de perfuração confinado nos anulares do poço. As tensões geradas pelo APB levam a deformações de fluência que aumentam o diâmetro do poço e consequentemente o volume anular, acomodando parte do acréscimo de pressão gerado. / [en] This dissertation presents a thermo-mechanical numerical modeling to investigate the influence of the presence of salt rock on annular pressure build-up (APB). The APB phenomenon is a result of thermal expansion of confined drilling fluid in the well annulus, induced by heat generated by the production of hydrocarbons at temperatures above the remainder of the well. The evaporite formations have a viscoelastic mechanical behavior, with continuous deformation at constant stress, known as creep. This salt behavior is not currently considered by simulators used by the oil industry for the design of wells, with respect to this pressure load from APB. The objective is achieved by developing a methodology for calculating the APB effect for wells with saline formations, using a numerical model built in ABAQUS software, using the finite element method. Several simulations were performed with different configurations of lithology, temperature and drilling fluids, to analyze the influence of the viscoelastic behavior of the salt rock on pressure growth in confined annuli. After analyzing the results, it was concluded that the rock salt may act as a relief for the pressure generated by thermal expansion of the confined drilling fluid in the well annulus. The stresses generated by the APB lead to creep strains that increase the well diameter and consequently the annular volume, accommodating part of the generated pressure increase.
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[en] EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFECTS OF THE CONCRETE CREEP IN SLENDER COLUMNS / [pt] ESTUDO EXPERIMENTAL SOBRE OS EFEITOS DA FLUÊNCIA DO CONCRETO EM PILARES ESBELTOS

RENATO CASTRO DE FREITAS COSTA NETO 24 June 2005 (has links)
[pt] Carregamentos de longa duração produzem um aumento contínuo nas deformações das estruturas de concreto armado devido à fluência do concreto. Em geral a fluência do concreto não afeta a resistência dos elementos estruturais. Em pilares esbeltos, entretanto, ela pode reduzir a capacidade de carga como resultado do aumento substancial das excentricidades de segunda ordem levando a uma instabilidade do pilar. Neste trabalho é feito um estudo experimental sobre os efeitos da fluência do concreto em pilares esbeltos. Foram ensaiados seis pilares de 210 cm de comprimento e seção transversal de 12,5 x 15 cm, solicitados a flexo-compressão reta. As variáveis consideradas foram a taxa de armadura e a excentricidade da carga aplicada, constante e de longa duração. O principal objetivo do trabalho foi estudar o efeito do aumento, ao longo do tempo, da excentricidade de segunda ordem sobre a resistência dos pilares. Os resultados experimentais são comparados com resultados teóricos obtidos por meio de métodos encontrados na literatura. / [en] Sustained loads cause a progressive increase of the strains in a structure due to concrete creep. In general, creep strains do not affect the strength of the structural elements. In slender columns, however, they can reduce the load capacity as a result of the continuous increase of the second order eccentricity, leading to the column instability. An experimental investigation on the effects of concrete creep on the behavior of slender columns was carried out in the present study. Six columns 210 cm long, with cross sections of 12,5 cm x 15 cm, were tested subjected to sustained eccentric compressive loading. The main objective was to study the effect of the increase of the second order eccentricity on the ultimate strength of the columns. The experimental results were compared with results obtained from theoretical methods available in the literature .
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[en] GEOMECHANICAL ANALYSIS OF THE DRILLING AND CASING OF SALT WELLS / [pt] ANÁLISE GEOMECÂNICA NA PERFURAÇÃO E CIMENTAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO EM ZONAS DE SAL

FREDDY ERNESTO MACKAY ESPINDOLA 19 June 2013 (has links)
[pt] Nesta tese foi estabelecido um procedimento para análise do processo de perfuração e cimentação de poços em camada de sal que engloba tanto o processo de endurecimento do cimento, quanto a resposta de fluência da camada de sal. O objetivo desta tese é analisar o comportamento geomecânico de fluência (creep) na zona de sal antes, durante e depois da perfuração e em seguida na cimentação do poço. Desta forma, a pesquisa tem como meta a avaliação das tensões e deslocamentos ao redor do poço, através da simulação computacional com ajuda do programa comercial numérico de elementos finitos (ABAQUS), além de sub-rotinas do programa FORTRAN. Com esta análise, pretende-se entender os efeitos geomecânicos de interação da pressão exercida pelo fluido de perfuração e do cimento e do comportamento nas tensões na fronteira sal-cimento e cimento-revestimento, dentre outros, para evitar possíveis intervenções em poços que acarretam perdas econômicas. Foram realizadas diversas simulações, destacando-se: (i) estado de tensões in situ antes da perfuração do poço; (ii) tensões induzidas devido à perfuração e à fluência no sal e (iii) cimentação no poço. Nestas simulações considerou-se um poço de petróleo em 2D no estado de deformação plana. O fluido de perfuração foi simulado como não penetrante. Os resultados obtidos das simulações correspondem aos deslocamentos radiais e tensões radiais e tangenciais. / [en] In this dissertation, an analysis procedure was established for the drilling and casing cementing process in salt wellbores, which encompasses cement hardening as well as salt creep. The objective of this dissertation is to analyze the geomechanical behavior of salt creep before, during and after drilling as well as the wellbore casing cementing process. Thus, the purpose of this study is to evaluate stresses and displacements around the wellbore through computational simulation with the finite element commercial software program Abaqus together with FORTRAN sub-routines. This analysis intends to understand the geomechanical effects of the interaction of the drilling fluid and slurry pressures against the wellbore and the behavior of the stress interactions between the two existing boundaries casing-cement and cement-salt formation; thus avoiding unnecessary workover operations that provoke economical losses. Diverse process simulations were performed including: (i) in situ stresses prior to drilling (ii) induced stresses due to drilling and salt creep and (iii) wellbore cementing. In these simulations, a 2D plane strain wellbore was considered. The drilling fluid was assumed to be non-penetrable with respect to the wellbore formation. Finally, the results were expressed in terms of radial displacement along with radial and tangential stresses.
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[en] HDPE CHARACTERIZATION BEFORE AND AFTER AGING IN DIFFERENT CONDITIONS AND MEDIUM / [pt] CARACTERIZAÇÃO DE PEAD ANTES E APÓS ENVELHECIMENTO EM DIFERENTES MEIOS E CONDIÇÕES

ANDRES FELIPE CRUZ BECERRA 19 April 2016 (has links)
[pt] O interesse deste trabalho está baseado no estudo da influência das diferentes condições e meios de envelhecimento nas propriedades mecânicas, térmicas, estruturais e químicas do polietileno de alta densidade (PEAD) utilizado para a fabricação das tubulações para o transporte de óleo e gás. Foram fabricados corpos de prova com o formato para o teste de tração tipo V segundo a norma ASTM D638. Para o desenvolvimento deste trabalho os corpos de prova foram submetidos a diferentes tipos de envelhecimento em diferentes meios, a saber: i) radiação UV com uma energia radiante de comprimento de onda de 365 nm e tempos de exposição de 8, 12 e 18 semanas; ii) envelhecimento sob temperatura, os corpos de prova foram imersos em três diferentes tipos de óleo lubrificantes, a 50, 70 e 90 graus celsius em tempos de 2, 3, 4 e 6 meses; iii) envelhecimento sob pressão, onde os corpos de prova foram submetidos a 7, 14 e 17 bar e imersos em água corrente a 50 graus celsius durante 1 e 2 semanas e no óleo padrão BASIC OB 440 a 70 graus celsius durante 1, 2 e 5 semanas. As amostras envelhecidas foram caracterizadas por difração de raios X, espectroscopia infravermelha, espectroscopia RAMAN, calorimetria diferencial de varredura, análise termogravimétrica, ensaio de tração, ensaios de fluência, índice de fluidez, microscopia eletrônica de varredura e microscopia óptica. Os resultados das caracterizações das amostras após envelhecimento foram comparados com os resultados obtidos do PEAD virgem, cujas propriedades foram obtidas usando os mesmos métodos de caracterização. Foi avaliado, ainda, o comportamento viscoelástico do PEAD, mediante a simulação matemática dos modelos viscoelásticos, partindo dos resultados experimentais dos testes de fluência antes e após de envelhecimento. Os resultados obtidos demostraram que comportamento mecânico do PEAD após ser envelhecido foi fortemente influenciado pelas diferentes variáveis, como temperatura, pressão, meio e tempo de exposição. Sendo que a soma de cada efeito gerado por cada parâmetro contribui para a variação do desempenho mecânico do polímero. Qualquer que seja a variável externa imposta ao PEAD, temperatura, tempo, pressão ou meio de exposição, sempre acarretam alterações nas propriedades mecânicas. Porém, dependendo de qual dos parâmetros mencionados anteriormente seja o predominante, o envelhecimento do PEAD será mais ou menos relevante. Da simulação do comportamento sob fluência, o modelo dos 4 parâmetros foi quem apresentou a melhor descrição gráfica e aproximação matemática do comportamento experimental. / [en] The interest of this work was based on the study of the influence of different aging conditions and medium in mechanical, thermal, structural and chemical properties of high-density polyethylene (HDPE) used for the manufacture of line pipes for transporting oil and gas. Prototypes for type-V tensile testing according to ASTM D 638. For development this work, the samples were submitted to different types of aging in different medium, namely: i) UV irradiation with a radiant energy with 365 nm of wavelengths and exposure times of 8, 12 and 18 weeks; ii) For aging under temperature, the samples were immersed in three different types of lubricating oil, to 50, 70 and 90 celsius degree for periods of 2, 3, 4 and 6 months; iii) aging under pressure, where the samples were submitted to 7, 14 and 17 bar and immersed in ordinary water at 50 celsius degree for 1 and 2 weeks and pattern Oil BASIC B 440-70 celsius degree for 1, 2 and 5 weeks. The aged samples was characterized by X-ray diffraction, infrared spectroscopy, Raman spectroscopy, differential scanning calorimetric, thermal gravimetric analysis, tensile and creep tests, melt flow rate, scanning electron microscopy and optical microscopy. The results of the characterization of the samples after aging were compared with the results obtained from virgin HDPE, whose properties were obtained using the same characterization methods. Besides, was evaluated, the viscoelastic behavior of the HDPE, by mathematical simulation of viscoelastic models, based on experimental results of creep tests before and after aging. The results showed that mechanical behavior of HDPE after aging was strongly influenced by different variables, such as temperature, pressure, medium and exposure time. Since the sum of each effect generated by each parameter contributes to the variation of the mechanical performance of the polymer. Whichever the external variable imposed on HDPE - temperature, time, pressure, or exposure medium - always leads to changes in mechanical properties. However, depending on which of the parameters mentioned above is predominant, the aging HDPE will be more or less relevant. Simulating the creep behavior, the four parameters model was the one who presented the best graphic and mathematical description approximation of the experimental behavior.

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