[pt] A mecânica do corte de rochas vem sendo estudada a fim de proporcionar um melhor entendimento do processo de perfuração. A energia de corte é principalmente dependente da orientação do cortador e das propriedades da rocha. Foi previamente relatado na literatura que a energia específica de corte é fortemente dependente dos ângulos de inclinação posterior (backrake) e lateral (siderake) da broca. Embora existam boas tentativas de desenvolver uma solução analítica para descrever o processo de corte da rocha, os efeitos do ângulo de inclinação lateral não são levados em conta na maioria dos modelos. Esta dissertação propõe uma solução analítica para o corte de rocha considerando ambos os ângulos de inclinação relevantes, tanto o backrake quanto o siderake. Um modelo de corte é proposto considerado cortadores afiados e desgastados, e as soluções obtidas são corroboradas através de uma investigação experimental com base no corte de argilas. Um estudo paramétrico para duas rochas hipotéticas é realizado empregando o novo modelo proposto, mostrando que backrakes e/ou siderakes maiores tendem a aumentar exponencialmente a energia específica de corte. Todavia, a influência do backrake é fortemente dependente do ângulo de atrito interno da rocha. Os efeitos da profundidade de corte e pressão de confinamento também são investigados. Além disso, os efeitos do desgaste do cortador são apresentados através do diagrama de E-S. / [en] Rock cutting mechanics has been studied in order to better understand drilling process in cutter scale. The cutting energy is mainly dependent of cutter orientation and rock properties. It was previously reported in the literature that specific energy is strongly dependent of backrake and siderake. Although there have been good attempts to develop an analytical solution to describe the cutting process, the siderake effects are not taken into account. This Thesis proposes an analytical solution for the rock cutting considering both backrake and siderake. The proposed model is considered for sharp and blunt cutters and the solution agrees with preliminary experimental investigation based on the cutting action of clays. With the new model, a parametric study for two hypothetical rocks is made, showing that higher backrakes and/or siderakes increase the specific energy in an exponential-like trend. The backrake effect is strongly dependent of the rock internal friction angle though. The effects depth of cut and confining pressure were also investigated. Moreover, the effects of cutter bluntness are presented through the E-S diagram.

[pt] A microtomografia computadorizada de uma amostra de rocha possibilita uma caracterização do meio poroso e pode ser utilizada para estimar propriedades da rocha em macroescala, isto é, em escala de reservatório. Métodos baseados em mapas de distâncias e em algoritmos de erosão são as principais abordagens utilizadas para extração de uma rede de poros e gargantas a partir de imagens microtomográficas de rocha. Este trabalho propõe um método híbrido para a construção da rede, de modo que, durante o processo de modelagem na escala de poros, obtemos um esqueleto do espaço poroso por meio de um algoritmo de erosão e utilizamos um mapa de distâncias para construir uma rede de poros e gargantas. A determinação dos poros e gargantas a partir do esqueleto adota uma abordagem não-determinística possibilitando a geração de múltiplas redes com configurações distintas a partir de um mesmo esqueleto. Avaliamos a variabilidade dos cenários gerados e comparamos as estimativas para as propriedades petrofísicas com as obtidas pelo método de Bolas Máximas por meio dos resultados de uma simulação de fluxo monofásica na rede. / [en] Computerized microtomography of a rock sample enables a characterization of the porous medium and can be used to estimate rock properties at the macro-scale, i.e., reservoir-scale. Methods based on distance maps and thinning algorithms are the main approaches used for extracting a pore and throats network from microtomographic rock images. This paper proposes a hybrid method for constructing the network. So that during the pore-scale modeling process, we obtain a skeleton of the pore space by using a thinning algorithm and a distance map to build a network of pores and throats. The determination of pores and throats from the skeleton assumes a non-deterministic approach enabling the generation of multiple networks with distinct configurations from the same skeleton. We evaluate the variability of the generated scenarios and compare the estimates for the petrophysical properties with those obtained by the Maximum Ball Method through the results of a single-phase flow simulation on the network.