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[en] APPLICATION OF LASERS FOR PERFORATION OF PETROLEUM WELLS / [pt] APLICAÇÃO DE LASER PARA CANHONEIO DE POÇOS DE PETRÓLEOMARIO GERMINO FERREIRA DA SILVA 26 February 2019 (has links)
[pt] Esta dissertação apresenta os resultados de um estudo visando à avaliação do uso de lasers de alta potência para operações de canhoneio em poços revestidos e cimentados em reservatórios carbonáticos, cujo objetivo é introduzir furos laterais nas paredes do poço para permitir o escoamento do fluido do reservatório para o poço. Numa revisão bibliográfica de patentes internacionais publicadas na última década, levantou-se o atual estado da arte do uso de lasers para perfuração de rochas. Foram publicados 226 documentos de patentes desde o ano de 2008, indicando a grande relevância tecnológica do tema desta dissertação. São apresentados os resultados de testes de Resistência a Compressão e análises de microtomografia, realizados em amostras de pastas de cimento com formulações usadas nos poços do Pré-sal e de rochas carbonáticas com características próximas às encontradas nesses reservatórios. O laser a fibra utilizado apresentava potência de até 1,5 kW e comprimento de onda de 1.064 micrômetros. Para a caracterização destes materiais, antes e após a produção de canhoneios, foram realizados ensaios de Difração de Raios X e de Espectrometria de Fluorescência de Raios X. Na avaliação da estrutura das amostras, foram utilizados um tomógrafo de raios-X e um microtomógrafo. Energia específica estimada em 243 J/mm(3) para carbonato. Testes em corpos de prova compostos de revestimento/cimento/carbonato. Com laser de potência de 1,5 Kw por 80 segundos, produziram furos de 5 mm de diâmetro e 50 mm de profundidade. Os resultados obtidos demostram, ainda que preliminarmente, o potencial do uso dessa tecnologia em operações de canhoneio. / [en] This thesis presents the results of a study evaluating the application of highpowered lasers when perforating cement-lined wells in carbonate rock reservoirs. The focus is on the creation of lateral channels in the walls of the well to allow the flow of the oil into the well. Through an intensive literature review of the international patents published in the last decade, the current state-of-the-art use of lasers in the perforation of rocks was evaluated. Specifically, 226 patent documents were found to have been published since 2008, showing the great importance of laser technology in this field. The results of the Resistance to
Compression tests and the microtomography analysis are presented, showing samples of the cement slurry formulation used in pre-salt wells and carbonate rocks with characteristics close to the ones found in these types of reservoirs. The fiber laser utilized presented an output of up to 1.5kW and a wavelength of 1,064 micrometers. The characterization of this material, before and after the production of perforations, was analyzed using X-ray Diffraction and X-ray Fluorescence Spectroscopy. To evaluate the structure of the samples, X-ray tomography and microtomography were employed. The specific energy was estimated at 243 J/mm(3) for the carbonate rocks. The final tests to represent the well architecture were realized with samples of liner/cement/carbonate. By means of lasers with the power of 1.5kW for 80 seconds, channels with 5mm diameters and 50mm depths were produced. The results obtained show, although only preliminarily, the potential of using this technology in perforation operations.
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[en] CHARACTERIZATION OF SHALES BASED ON DRILLING CUTTING SAMPLES, PRESERVED CORES AND WELL LOGS / [es] CARACTERIZACIÓN DE FOLHELHOS BASADO EN MUESTRAS DE CANAL, TESTIGOS E INTERPRETACIONES DE PERFILES / [pt] CARACTERIZAÇÃO DE FOLHELHOS BASEADA EM AMOSTRAS DE CALHA, TESTEMUNHAS E INTERPRETAÇÃO DE PERFISKARINA VIOLETA BARRIONUEVO GAGGIOTTI 19 February 2001 (has links)
[pt] Durante a perfuração de poços em seqüências argilosas, tais
como os folhelhos, tem-se registrados sérios problemas
operacionais e de estabilidade de poço. Estes problemas
estão relacionados com as propriedades do fluido de
perfuração, as condições de contorno e principalmente, com
as propriedades da rocha perfurada.
No estudo do comportamento da rocha a determinação das
propriedades de resistência e deformabilidade tem caráter
prioritário. Porém para folhelhos, características tais
como mineralogia, conteúdo de minerais de argila, teor de
umidade e porosidade, têm igual relevância. Entre os
materiais disponíveis para a avaliação das características
do folhelho, têm-se as amostras de calha, testemunhos
preservados e perfis de poços.
O presente trabalho avalia as metodologias existentes no
estudo do sistema folhelho para a determinação das
características que são relevantes no processo de
instabilidade do poço. Nestas metodologias, incluem-se
aquelas aplicadas a estudo das amostras de calha e
testemunhos preservados, assim como os modelos de
interpretação dos perfis de poço. Ao final são apresentadas
recomendações a respeito das possíveis correlações dos
resultados obtidos nas duas metodologias. / [en] While drilling shale, it is common to face serious
operational and wellbore stability problems.
These problems are related to drilling fluid properties, in-
situ stresses and mainly rock
properties.
To achieve a good understanding of rock behaviour, highest
priority must be given to strength
and strain determination. However, when dealing with
shales, we need also to take into
account properties as mineralogy, clay content, water
content and porosity. The available
materials to conduct a shale property study are drilling
cuttings, preserved cores and well
logs.
The scope of this work includes a review of the existent
methods for a complete shale stability
study. Finally, some recommendations regarding possible
correlation between the appraised
methods are presented. / [es] Durante la perforación de pozos en secuencias arcillosas, tales como los folhelhos, se han registrado serios
problemas operacionales y de estabilidad del pozo. Estos problemas están relacionados con las propriedades del
fluido de perforación, las condiciones de contorno y principalmente, con las propriedades de la roca perforada. En
el estudio del comportamiento de la roca, la determinación de las propriedades de resistencia y deformabilidad
tiene caráter prioritario. No obstante, para folhelhos, características tales como mineralogía, contenido de
minerales de arcilla, teor de humedad y porosidad tienen igual relevancia. Entre los materiales disponibles para la
evaluación de las características del folhelhos, se tienen las muestras de canal, testimonios preservados y
perfiles de pozos. El presente trabajo evalúa las metodologías existentes en el estudio del sistema folhelhos para
la determinación de las características que son relevantes en el proceso de inestabilidad del pozo. En estas
metodologías, se incluyen aquellas aplicadas al estudio de las muestras de canal y testigos preservados, así
como los modelos de interpretación de los perfiles de pozo. Al final se presentan recomendaciones con respecto a
las posibles correlaciones de los resultados obtenidos en las dos metodologías.
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[en] DEVELOPMENT OF FAR-INFRARED PHOTODETECTORS BASED ON INTRABAND TRANSITIONS IN GAAS/ALGAAS MULTI-QUANTUM WELLS / [pt] DESENVOLVIMENTO DE FOTODETECTORES DE INFRAVERMELHO DISTANTE UTILIZANDO TRANSIÇÕES INTRABANDA EM POÇOS QUÂNTICOS MÚLTIPLOS DE GAAS/ALGAASMARCIO SCARPIM DE SOUZA 20 July 2006 (has links)
[pt] Nas Forças Armadas do Brasil existe uma forte demanda pelo
desenvolvimento de detectores de infravermelho nacionais
para uso em diversas
aplicações sujeitas a rígidas restrições de importação,
como sistemas de
imageamento infravermelho para visão noturna, guiamento de
mísseis, sistemas de
mira, etc. O objetivo deste trabalho foi desenvolver
fotodetectores para o
infravermelho distante em 10µm, baseados em estruturas
semicondutoras de poços
quânticos múltiplos de GaAs/AlGaAs utilizando transições
intrabanda. Os
materiais foram crescidos pela técnica de epitaxia de fase
vapor de metalorgânicos
(MOVPE). A calibração dos parâmetros de crescimento foi
realizada por meio de
medidas de difração de raios x, efeito Hall, e
fotoluminescência. Devido à regra de
seleção de que não é possível haver absorção intrabanda da
luz sob incidência
normal, foram aplicadas duas técnicas de acoplamento:
geometria de guia de onda
com incidência a 45º pela borda, e utilização de grades de
difração metalizadas.
Os detectores produzidos foram caracterizados quanto à
corrente de escuro e
quanto aos espectros de absorção óptica e de fotocorrente,
ambos obtidos por
espectroscopia FTIR. Ao final dos trabalhos, foi obtido um
fotodetector de
GaAs/AlGaAs do qual foi possível medir a fotocorrente
através dos contatos
elétricos do dispositivo, com pico em 9µm. Os resultados
obtidos são promissores
no sentido de que apontam para a possibilidade de se
produzir detectores de
infravermelho nacionais para diversas aplicações (defesa,
medicina, astronomia,
telecomunicações, etc). / [en] In the Brazilian Army there is a strong demand for the
development of
national infrared detectors for use in many applications
subjected to severe trade
restrictions, like infrared imaging systems for night
vision, missile guidance, sight
systems, etc. The aim of this work was to develop far-
infrared photodetectors for
10µm, based on semiconductor structures of GaAs/AlGaAs
multi-quantum wells
using intraband transitions. The materials were grown by
metalorganic vapor
phase epitaxy (MOVPE). The calibration of the growing
parameters was done by
x ray diffraction, Hall effect, and photoluminescence
measurements. Since
intraband transition of light is not possible to normal
incidence, due to selection
rules, two coupling techniques were applied: waveguide
geometry with 45o
incidence on the edge, and metalized diffraction gratings.
The produced detectors
were characterized in terms of dark current, optical
absorption and spectral
response. Infrared measurements were made using FTIR
spectroscopy. A
GaAs/AlGaAs photodetector was obtained. The photocurrent
through the
electrical contacts of the device showed a peak at 9µm.
The results are promising
in the sense of revealing the possibility of producing
national infrared
photodetectors for many applications (defense, medicine,
astronomy,
telecommunications, etc).
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[en] MULTIPHASE FLOW SIMULATOR FOR OIL PRODUCTION WELLS / [pt] SIMULADOR DE ESCOAMENTO EM POÇOS DE PRODUÇÃO DE PETRÓLEODALILA DE SOUSA GOMES 06 May 2016 (has links)
[pt] Sistemas de escoamento multifásico se formam ao longo de um poço de produção de petróleo. A análise do comportamento do escoamento através da coluna de produção é realizada com o apoio de ferramentas computacionais e é essencial para o projeto e operação de um sistema de produção de petróleo. Os simuladores comerciais disponíveis para esse tipo de análise exigem aquisição de licença, cujo custo é elevado, restringindo seu uso às grandes companhias petrolíferas e aos renomados institutos de pesquisa. Além disso, esses programas não permitem a visualização da metodologia utilizada para o tratamento do problema físico e para a solução numérica empregada, e nem a alteração de parâmetros internos, tornando seu uso restrito a certas classes de problemas. Apesar da grande demanda e utilidade desse tipo de software ainda há poucos trabalhos desenvolvidos nessa área. Esta pesquisa tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de um simulador de escoamento multifásico simplificado e aberto, com aplicação na otimização da produção de óleo e gás. Dentre as aplicações do programa podemos citar a obtenção das curvas de gradiente de pressão e a otimização de gás-lift. Um estudo paramétrico foi conduzido, mostrando a influência de parâmetros como, por exemplo, o diâmetro da tubulação. Os resultados obtidos foram comparados com a literatura e são fisicamente coerentes. Sendo assim, o programa desenvolvido mostra-se promissor. / [en] Multiphase flow systems are formed along an oil production well. The analysis of the flow behavior through the production column is performed with the aid of computational tools, and is very important to the design and optimization of the oil well production operation. In general, the commercial softwares available to analyze this process are very expensive, which restrict its use to some particular companies. In addition, the methodology used to analyze the physical problem, and the numerical solution are fixed and closed, which restrict its use to certain classes of problems, since it is not possible to change or improve the numerical solution. Despite the great demand and use of this kind of software, there are few researches in this area. This research aims to present the development of a simplified multiphase flow simulator open to public, with application to the optimization of oil and gas production wells. Among the applications are the plot of pressure-distribution curves and the optimization of gas-lift. A parametric study is performed, showing the influence of some governing parameters, such as tubing diameter, in the production flow rate. The results obtained were compared with pertinent literature and are physically reasonable, showing that the software developed is promising.
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[en] COLLAPSE ANALYSIS OF SCREENS USED IN OPEN HOLE COMPLETION / [pt] ANÁLISE DO COLAPSO DE TELAS UTILIZADAS EM SISTEMAS DE CONTENÇÃO DE AREIA EM POÇOS HORIZONTAISANDERSON RAPELLO DOS SANTOS 14 December 2007 (has links)
[pt] A produção de petróleo em alta vazão a partir de
reservatórios formados por
arenitos friáveis requer a instalação de sistemas de
contenção de sólidos para
preservar equipamentos de superfície e subsuperfície.
Os projetos de explotação para campos constituídos por
estes reservatórios
têm na completação uma etapa fundamental na construção do
poço. Dentre as
diversas operações de completação, a instalação de
sistemas de contenção de sólidos
é uma das mais complexas e envolve uma ampla gama de
recursos humanos e
financeiros. A alteração no estado de tensões atuante
sobre a formação é uma das
principais fontes de carregamento dos sistemas de
contenção mecânica de sólidos
instalados em poços horizontais.
O objetivo deste trabalho é desenvolver um modelo para
avaliação do
desempenho de sistemas de contenção de sólidos do tipo
gravel pack quando
submetidos aos esforços relacionados ao comportamento
geomecânico das
formações produtoras e a variação de pressões durante a
vida produtiva de um poço
de petróleo, permitindo a otimização de projetos destes
sistemas sob a ótica da
resistência ao colapso das telas.
O carregamento imposto sobre estes sistemas é avaliado
através da
implementação do modelo de Mohr Coulomb solucionado
numericamente através do
método de elementos finitos (MEF).
O programa comercial ABAQUS™ é utilizado em função da sua
flexibilidade
para solução de modelos não-lineares.
Foram analisados sistemas de contenção de areia com os
conjuntos de telas
tipicamente utilizados na indústria de petróleo. Em nenhum
cenário analisado foram
verificados indícios de colapso dos tubos indicando a
possibilidade de redução da sua
resistência mecânica. / [en] Global increase in energy demand and the lack of
opportunities on shore or in
shallow waters are driving production of hydrocarbons
towards deep and ultra deepwater
basins, where reservoirs are usually formed by weak and
unconsolidated
sandstones that require sand control methods to prevent
damage in surface and
subsurface equipments.
Guidelines to select sand control systems are primarily
based on sand
exclusion, seeking to optimize balance between oil rate
and fines production. Another
aspect, often overlooked, is collapse strength of the
system formed by the sand control
equipment and the formation itself, subjected to
mechanical loadings that change
during life of the well.
This contribution presents a method to evaluate collapse
strength of sand
control systems taking into account mechanical interaction
between the formation and
sand control screens. Elastoplastic models are used to
represent granular materials.
Three sand control systems were studied: gravel pack with
premium screens, stand
alone premium screens and pre-packed screens. A model to
describe contact between
granular materials (gravel and formation) and soil-pipe
interaction is proposed.
Results demonstrate that perforated base pipes used in
premium screens
may be oversized for applications under regular operating
conditions.
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[en] GROWTH MODE TRANSITION FROM 2D TO 3D IN INAS ON GAAS ANALYZED BY PHOTOLUMINESCENCE / [pt] TRANSIÇÃO NO MODO DE CRESCIMENTO 2D PARA 3D DE INAS SOBRE GAAS ANALISADA POR FOTOLUMINESCÊNCIAGUILHERME MONTEIRO TORELLY 26 September 2016 (has links)
[pt] Este trabalho apresenta a caracterização por fotoluminescência de amostras
com camadas de arseneto de índio depositadas em substratos de arseneto de gálio.
O objetivo é estudar a transição entre os modos bidimensional e tridimensional no
crescimento epitaxial em reator MOVPE, com a formação de pontos quânticos autoorganizados
pelo método Stranski-Krastanov e a subsequente aplicação da técnica
de indium flush. São analisados espectros de fotoluminescência, simulações dos
níveis de energia, imagens de microscopia de força atômica e microscopia eletrônica
de transmissão para a obtenção de informações sobre densidade, tamanho,
uniformidade e energia das transições radiativas dos pontos quânticos. Imagens de
microscopia eletrônica de transmissão revelam a qualidade das interfaces e a
espessura das camadas. / [en] This work presents the photoluminescence characterization of indium arsenide layers deposited on gallium arsenide substrates. The objective is to analyze the transition in growth mode, from two-dimensional to tri-dimensional in MOVPE, with the formation of self-assembled quantum dots by Stranski-Krastanov method and subsequent use of the indium flush technique. Photoluminescence spectra, quantum well and quantum dot simulations, atomic force microscopy and transmission electron microscopy images are analyzed in order to obtain information about quantum dot size, density, uniformity and electronic transitions. Transmission electron microscopy images reveal the interfaces quality and layers thicknesses.
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[en] PROPPANT FLOWBACK IN OIL WELLS STIMULATED BY HYDRAULIC FRACTURING / [pt] FLUXO DE PARTÍCULAS DE SUSTENTAÇÃO EM POÇOS DE PETRÓLEO ESTIMULADOS POR FRATURAMENTO HIDRÁULICOLEONARDO RODIN SALAS CACHAY 31 May 2005 (has links)
[pt] Um dos principais objetivos da engenharia de petróleo é desenvolver e aplicar técnicas capazes de aumentar a produtividade de poços de petróleo, incluindo a estimulação da formação através de operações
que aumentem a permeabilidade da rocha-reservatório e facilitem o escoamento do fluido. Dentre as técnicas de estimulação, a mais utilizada é o fraturamento hidráulico, a qual tem viabilizado a exploração em cerca de 40 por cento dos poços produtores de petróleo em todo o mundo. Durante o fraturamento hidráulico, um material granular conhecido como material de sustentação ou propante, é injetado nas fraturas recém-criadas com o objetivo de mantê-las abertas e garantir-lhes condições de alta permeabilidade. A produção de material de sustentação (proppant flowback) é termo usado para descrever o refluxo do propante para o interior do poço, juntamente com o hidrocarboneto produzido. O controle do
fluxo de propante representa um grave desafio para a indústria de petróleo, pois pode causar graves problemas operacionais e de segurança, relacionados com o desgaste dos equipamentos de produção, problemas econômicos associados ao custo de limpeza, paralisação das operações e intervenção no
tratamento da fratura, problemas ambientais relacionados com a disposição de sólidos impregnados por
hidrocarbonetos, etc. Neste contexto, a presente dissertação apresenta um estudo detalhado dos principais tipos de propante e de suas propriedades, bem como descreve os mecanismos que influem no refluxo do
material de sustentação da fratura e analisa os principais modelos apresentados na literatura para previsão
deste fenômeno. Uma retroanálise considerando os dados de campo em 22 poços da Petrobrás, localizados em Sergipe, permite uma comparação da eficiência entre quatro dos modelos, desenvolvidos com base em resultados de ensaios de laboratório, indicando suas vantagens e desvantagens para aplicação na prática da engenharia. / [en] One of the main objectives of petroleum engineering is to
develop and to
apply techniques aiming the productivity increase of oil
fields, including the
stimulation of the rock through operations that increase
the permeability of the oil
reservoir and makes the flow of the fluid toward the well
more efficient. Among
the stimulation techniques, the most used is the hydraulic
fracturing, carried out in
about 40 percent of the producing oil wells around the world.
During hydraulic
fracturing, a granular material known as proppant, is
injected into the just created
fractures with the objective to keep them open and in
order to guarantee the
designed conditions of high permeability. Proppant
flowback is the technical
terminology employed to describe the flow of proppant from
the fracture to the
interior of the oil well, together with the produced
hydrocarbon. An efficient and
reliable control of this problem is still a major
challenge to the oil industry, given
the serious operational and security problems that it may
cause, including costs of
interrupted operations, cleaning measures, environmental
contamination risks
associated with the disposal of residues impregnated by
oil, etc. In this context,
the present thesis presents a detailed description on the
main proppant materials
and their engineering properties and available treatments,
as well as on the
physical mechanisms that control the flowback phenomenon.
Several simple
models published in the literature, that permit the
forecast of proppant flowback
in a fast and easy way, are also presented and discussed.
Finally, a back-analysis
considering the actual conditions in 22 Petrobras oil
wells located in Sergipe was
also carried out, what permitted a comparison among the
results calculated
according 4 prediction models, putting in evidence their
advantages, shortcomings
and adequacy as a design or control tool in the design and
exploration of oil fields
stimulated by hydraulic fracturing.
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[en] STUDY OF PROPPED MATERIAL OF FRACTURES STIMULATED BY HYDRAULIC FRACTURING IN OIL WELLS / [pt] ESTUDO DA ESTABILIDADE DO MATERIAL DE SUSTENTAÇÃO DE FRATURAS ESTIMULADAS HIDRAULICAMENTE EM POÇOS DE PETRÓLEOLILIANE TOJEIRA VELOZO 24 July 2006 (has links)
[pt] A viabilidade da exploração de um campo petrolífero está
associada às
características produtivas da formação, obtidas mediante o
desenvolvimento e a
aplicação de técnicas capazes de aumentar a economicidade
dos poços. A
técnica de estimulação mais utilizada atualmente é o
fraturamento hidráulico,
que tem como uma das etapas principais a injeção de um
material granular,
denominado de propante, para a manutenção da abertura da
fratura. Tal técnica
tem como obstáculo o refluxo do propante para o interior
do poço (proppant
flowback), ocasionando diversos problemas que podem levar
à interrupção da
produção do mesmo. Alguns modelos teóricos e empíricos
foram desenvolvidos
para a previsão desse fenômeno, mas os mecanismos que o
governam não são
ainda claramente explicados. Alguns fatores que
influenciam na produção de
propante são largura da fratura, tensão de fechamento,
gradiente hidráulico e
características do propante. O refluxo de propante não é
considerado nos
procedimentos atuais de projeto de fraturamento
hidráulico. Nessa dissertação
de mestrado foi desenvolvida uma ferramenta computacional
com uma
arquitetura orientada a objeto, em linguagem de
programação Java, para a
análise de estabilidade do propante no interior da fratura
com base em modelos
empíricos e teóricos. Além disso, foi investigada a
influência da inclusão de
restrições no projeto de fraturamento de modo a prevenir o
fenômeno. Busca-se,
desse modo, a obtenção de melhores projetos de
fraturamento hidráulicos com
prevenção do refluxo de propante, garantindo a
produtividade do poço e
prolongando sua vida útil. / [en] The viability of the exploration of an oil field is
associated with the
productive characteristics of the formation, guaranteed by
means of the
development and application of techniques capable of
increasing the productivity
and the economy of the oil fields. The currently most used
stimulation technique
is hydraulic fracturing, by which one of the main stages
is the injection of a
granular material called proppant to keep the fracture
open and enhance fracture
permeability. This technique presents as a drawback the
phenomenon known as
proppant flowback. The proppant is carried to the inside
of the well causing many
problems which can lead to production interruption. Some
empirical and
theoretical models for its prediction have been developed,
however the
mechanisms that govern it are still not clearly explained.
Parameters that are
related to proppant flowback are fracture width, closure
pressure, drag force and
proppant characteristics. Proppant flowback prediction is
not included in today s
procedures of the hydraulic fracturing project. In the
present work a
computational tool for proppant stability analysis was
developed based on
empirical and theoretical prediction models. This tool has
an object oriented
architecture written in Java language. The influence of
the introduction of
restrictions to prevent proppant production in the
hydraulic fracture design
procedure was also investigated. In this way, it is aimed
to obtain hydraulic
fracturing projects by which proppant flowback is
prevented in field situations
assuring well productivity and extending its activity
period.
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[en] NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF NONLINEAR TORSIONAL DYNAMICS OF A DRILLING SYSTEM / [pt] ANÁLISE NUMÉRICA E EXPERIMENTAL DA DINÂMICA NÃO LINEAR TORSIONAL DE UM SISTEMA DE PERFURAÇÃOBRUNO CESAR CAYRES ANDRADE 26 June 2018 (has links)
[pt] Uma prospecção bem sucedida de petróleo e gás requer muitos esforços para se sobrepor os desafios encontrados, tais como vibrações axiais, laterais e torcionais. Estes fenômenos podem causar a falha prematura de componentes do sistema de perfuração, disfunção nos equipamentos de medição e aumento no tempo e custo no processo de perfuração. Em particular, vibrações torcionais estão presentes em grande parte dos processos de perfuração e podem alcançar um estado crítico: stick-slip. Um melhor entendimento sobre este fenômeno proporciona ferramentas para evitar o aumento do tempo e do custo da prospecção, assegurando o investimento e sucesso do processo de perfuração. Neste trabalho, é descrito
um procedimento experimental com um atrito não linear objetivando induzir stick-slip e é feito uma modelagem analítica simples do problema. O modelo de atrito é baseado em um atrito seco imposto por um dispositivo de freio desenvolvido. O comportamento não linear da bancada experimental é analisada e o modelo numérico é validado comparando diagramas de bifurcações numérica e experimentais. / [en] A successful oil and gas prospecting requires many efforts to overcome the encountered challenges, some of these challenges include drill string axial, lateral and torsional vibrations. These phenomena may cause premature component failures of the drilling system, dysfunction of measurement equipments, and increase time and costs of the prospecting process. Torsional vibrations are present in most drilling processes and may reach a severe state: stick-slip. An improved understanding about the stick-slip
phenomenon provides tools to avoid the increase of prospecting time and costs, assuring the investment and success of the drilling process. Firstly, a numerical analysis of the drill string is performed with different friction models. These models are proposed in order to get familiar with the drill string dynamics. Also, it is described the experimental procedure with a nonlinear friction aiming to induce stick-slip and is performed a simple analytical modeling of the problem. The friction model is based on dry friction imposed by a break device. The nonlinear behavior of the experimental apparatus is analyzed and the numerical model is validated comparing experimental and numerical bifurcation diagrams.
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[en] WELLS PRODUCTIVITY IN HIGH HETEROGENEITY RESERVOIRS / [pt] PRODUTIVIDADE DE POÇOS EM RESERVATÓRIOS DE ALTA HETEROGENEIDADE DE PERMEABILIDADERODRIGO ARAUJO CARDOSO DIAS 08 February 2018 (has links)
[pt] A previsão da produção de poços tem um papel crucial na engenharia de petróleo. Logo, a modelagem do escoamento no reservatório e no poço é fundamental em diversos problemas nessa área. Na maioria esmagadora dos problemas, a equação de Darcy é a escolha para prever o comportamento do fluxo em rochas petrolíferas. O grande sucesso do uso da equação de Darcy, infelizmente, levou sua aplicação para fora do âmbito dos problemas para os quais esta se aplica. A equação clássica de Darcy apresenta limitações quando aplicadas em meios porosos altamente heterogêneos, por exemplo com cavidades conectadas por redes de fraturas, com vugs e cavernas. Ao longo dos anos, outras modelagens foram propostas e derivadas de outros pontos de vista para tratar o escoamento em meios porosos, por exemplo, através do processo de média de volume ou através de teoria de mistura. O presente trabalho utiliza as equações médias em meios porosos. O modelo desenvolvido contabiliza termos adicionais para a equação de quantidade de movimento linear que são relevantes em várias situações práticas, e envolve a solução conjunta das equações de conservação. No modelo desenvolvido neste trabalho, o escoamento no reservatório é resolvido de forma acoplada ao escoamento ao longo do poço, considerando a possibilidade de utilização de diferentes tipos de completação. As previsões dos campos de pressão e velocidade, assim como a produtividade de poços de petróleo utilizando o modelo desenvolvido são comparadas com as previsões do modelo baseado na equação de Darcy. Mostra-se que para determinadas situações, em especial em reservatórios carbonáticos, altamente heterogêneos, grandes diferenças podem ser obtidas. A previsão da produtividade de um poço a partir da equação de Darcy pode ser significativamente super-estimada. / [en] Predicting wellbore production plays a crucial role in petroleum engineering. Therefore, the modeling of the
ow in reservoir and in wellbore is fundamental in several problems in this area. In the overwhelming majority problems, Darcy s equation is the choice to predict the behavior of ow in reservoirs. The great success of Darcy s equation, unfortunately, took its application out of the scope of the problems for which it applies. The classic Darcy s equation presents limitations when applied in highly heterogeneous porous media, for example with cavities connected by fracture networks, with vugs and caves. Over the years, other models have been proposed and derived from other points of view to treat ow in porous media, for example through the average volume process or through mixture theory. The present work considers the average volume process in porous media. The developed model includes additional terms for the linear momentum equation that are relevant in several practical situations, and involves the joint solution of conservation equations. In the model developed in this work, the ow in the reservoir is solved coupled to the wellbore ow, considering the possibility of using different completion types. The pressure and velocity fields predictions as well as the productivity of oil wellbores using the developed model are compared with the predictions of the model based on the Darcy s equation. It is shown that for certain situations, especially in highly heterogeneous carbonate reservoirs, large differences can be obtained. The prediction of the productivity of a wellbore from the Darcy s equation can be significantly overestimated.
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