Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T05:20:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cisneiros_FernandoAntoniodeAlemao_M.pdf: 6160369 bytes, checksum: afff3e916746a12255188d442d3deefb (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Na última década ocorreram grandes avanços na técnica de interpretação de testes de pressão em poços e ao mesmo tempo uma expansão vertiginosa das facilidades de acesso a recursos computacionais através do advento dos microcomputadores. Nos últimos anos a popularização das interfaces gráficas para microcomputadores com o advento do Macintosh, do Windows e do OS/2, estão modificando fortemente a interação homem-máquina e abrindo novos horizontes para as tecnologias acentuadamente dependentes de recursos gráficos. A interpretação de testes de pressão em poços é sem dúvida uma tecnologia que se enquadra nesse perfil e a partir desta constatação, este trabalho propõe-se a definir e desenvolver um sistema profissional básico para análise de testes em ambiente gráfico. São definidos o modelo de dados e a especificação do sistema. As metodologias para análise em poços surgentes e não surgentes (DST) são implementadas incluindo métodos de análise especializada, análise por curva típica e análise automatizada. O desenvolvimento do sistema é feito utilizando um compilador C e o ambiente gráfico Windows / Abstract: A considerable progress has occurred in well test interpretations techniques in the last decade. At the same time, a large expansion in the access to computational resources has taken place through the advent of microcomputers. In the last years, the popularization of graphical interfaces for microcomputers introduced by Macintosh, Windows and OS/2, has modified the man-machine interaction and opened new ways to technologies which depend heavily on graphical resources. Well test interpretation is certainly a technology that carries the graphical dependence. The purpose of this work is to define and to develop a basic professional system applied to well test interpretation under a graphical environment. The data model and the system specification have been defined. Procedures for well test analysis of slug test data and tests for flowing wells have been implemented. The system includes type curves analysis, semilog analysis and automated type curve analysis. The system has been developed with a "C" compiler and under the Windows graphical environment / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientadores: Luiz Felipe M. Moura, Ibere Nascentes Alves / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T04:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FagundesNetto_JoseRoberto_M.pdf: 3664146 bytes, checksum: d63485aec9f8f87a0d50ebc9f4a03e99 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Uma modelagem para o escoamento bifásico vertical a bolhas e pistonado é proposta, através de uma abordagem Lagrangeana para a fase discreta e um tratamento Euleriano para a fase contínua. Cada bolha é tratada individualmente através de três equações: as de balanço de massa e de quantidade de movimento e a que determina a sua posição em relação a um referencÍal fixo na tubulação. A fase contínua é resolvida através da discretização com malhas defasadas das duas equações de balanço: de massa e de quantidade de movimento. O acoplamento entre as equações das duas fases é realizado através da fração volumétrica e das forças interfaciais. Foi desenvolvido um simulador computacional baseado neste modelo que, devido à abordagem individualizada dada às bolhas, permite que se faça um tratamento estatístico dos resultados. Pode-se determinar, em cada ponto da tubulação, o valor médio e o desvio padrão da altura das bolhas, do comprimento dos pistões de líquido, das velocidades das fases e do gradiente de pressão. Os valores calculados foram comparados com dados pesquisados na literatura e apresentaram um resultado satisfatório tanto para a altura das bolhas como para o comprimento dos pistões de líquido. As velocidades e o gradiente de pressão previstos obtiveram boa correlação com os valores medidos. Foi realizada ainda uma análise de sensibilidade para avaliar como os resultados são influenciados pela variação da vazão volumétrica das fases, do diâmetro do tubo e da pressão na extremidade jusante da tubulação / Abstract: A model to predict the behaviour of vertical two-phase flow regimes, such as bubbles and slug flow has been proposed, using a Lagrangian representation of the discrete phase and a Eulerian representation of the continuous phase. Each bubble is modeled individually through three equations: the mass and the momentum balance equations and the bubble position equation. The continuous phase is solved using a staggered mesh for the mass and momentum equations. Volumetric fraction and interfaces forces provide the coupling of the phase models. A computer program has been developed based on this model and it allows a statistical treatment of the results, due to the individual bubbles approach. It's possible to calculate the average and standard deviation of the bubbles heights, liquid slugs lengths, phase velocities and pressure gradient, for each pipe position. The results were checked against existing data and a reasonable agreement for the lengths was obtained. The velocities and pressure gradient show a good correlation with measured data. It was also performed a sensitive analysis to check the influence of the phases volumetric flow rates, pipe diameter and outlet pressure on the simulation results / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientadores: Denis José Schiozer, Célio Maschio / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-23T20:38:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Davolio_Alessandra_D.pdf: 20299340 bytes, checksum: 39bd0e5f79603d95c1cb4c74b2616103 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O foco deste trabalho é usar dados de engenharia de reservatórios gerados através da simulação de fluxos para melhorar a interpretação quantitativa da sísmica 4D. A ideia é usar os conhecimentos de engenharia para minimizar possíveis informações incorretas geradas pela sísmica 4D, antes de usá-la para atualizar modelos de simulação de reservatórios em um procedimento de ajuste de histórico. Neste trabalho a integração entre estes dois conjuntos de dados é feita no domínio da pressão e saturação. Dessa forma, a primeira parte do trabalho apresenta uma metodologia para estimar variações de pressão e saturação a partir da sísmica 4D através de um procedimento de inversão petro-elástica. Este procedimento pode ser visto como uma ferramenta para aplicar a metodologia de integração da segunda parte, que é uma das principais contribuições deste trabalho. A metodologia de integração usa múltiplos modelos de simulação para restringir a estimativa de pressão e saturação a partir da sísmica 4D. Como resultado, observaram-se mapas menos ruidosos que permitem, portanto, uma melhor interpretação das variações ocorridas no reservatório. Seguindo a sequencia tradicional de trabalho, o mapa de saturação estimado foi então usado como dado de entrada em um processo de ajuste de histórico apresentado na terceira parte da tese. Foi mostrado que o procedimento de ajuste gera melhores resultados quando o dado de entrada, neste caso mapa de saturação, respeita o balanço de massa, o que não acontecia para os dados considerados. Assim, uma metodologia para calibrar o volume de água injetada associado ao mapa de saturação gerado pela sísmica 4D é apresentada na última parte do trabalho, que é outra contribuição importante a se destacar. Para melhor controlar os resultados de todas as metodologias aqui apresentadas foram usados dados sintéticos em todo o trabalho. Embora resultados satisfatórios tenham sido observados para este conjunto de dados, é importante destacar que as principais contribuições deste trabalho não são apenas os resultados observados, mas as metodologias propostas, que apresentam uma perspectiva inovadora para integração entre dados de sísmica 4D e engenharia de reservatórios / Abstract: The focus of this work is to use reservoir engineering data from numerical flow simulation to improve the quantitative interpretation of 4D seismic signals. The idea is to use engineering knowledge to minimize possible incorrect information provided by 4D seismic before using it to update reservoir simulation models in a history matching procedure. In this work the integration between the two dataset is done in the pressure and saturation domain. So, the first part of the work presents a methodology to estimate pressure and saturation changes from 4D seismic through a petro-elastic inversion procedure. This procedure can be seen as a tool to apply the integration methodology of the second part which is one of the main contributions of this work. The integration methodology uses multiple simulation models to constrain the estimation of pressure and saturation from 4D seismic. As a result, less noisy maps were obtained, allowing a better interpretation of the reservoir changes. Following the traditional sequence, the estimated saturation map is then used as input to the history matching process presented in the third part of the work. It was shown that the history matching procedure provides better results if the input data, in this case the saturation map, respects the expected mass balance, which was not the case for the dataset considered. Thus, a methodology to calibrate the volume of injected water associated to the saturation map provided by 4D seismic is presented in the last part of the work, which is another important contribution to be highlighted. To better control the results of all the methodologies here presented, a synthetic dataset was used in the entire work. Although satisfactory results were observed for this dataset, it is important to highlight that the main contributions of this work are not only the results, but the methodologies proposed, that present an innovative perspective for 4D seismic and reservoir engineering data integration / Doutorado / Reservatórios e Gestão / Doutora em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Victor Orlando Gamarra Rosado / Banca: Fernando de Azevedo Silva / Banca: Maurício Guimarães da Silva / Resumo: Controlar a pressão de poços petrolíferos durante a perfuração pode ser um dos processos mais complexos e perigosos da etapa de exploração. O sistema de perfuração varia constantemente e aleatoriamente, isto principalmente, devido à mudança da profundidade de perfuração, a qual faz variar outros parâmetros do processo. Assim, a aplicação de um controle variante no tempo torna-se necessário. Este estudo propõe o projeto de um controlador Gain Scheduling (GS) no controle da pressão no fundo de poços durante a perfuração. Este controlador GS consiste na sintonia dos ganhos relacionados aos diferentes pontos operacionais, para este caso, a profundidade do poço. Primeiro, apresentam-se as teorias a serem utilizadas durante o desenvolvimento do trabalho. Segundo, obtém-se o modelo matemático do processo o qual se fundamenta na mecânica dos fluidos. Da linearização do modelo, a função de transferência resultante apresenta um elemento integrador o que faz que a dinâmica do processo seja difícil de manipular. Também se adiciona um tempo de atraso, o que torna mais complexo o controle do processo. Na terceira parte, utilizaram-se três tipos de metodologias IMC (Internal Model Control) para sintonizar os ganhos do controlador PID (Proporcional, Integral e Derivativo) para diferentes profundidades de perfuração procurando o melhor desempenho, estabilidade e robustez do sistema. Finalmente, escolhe-se a estratégia de melhor desempenho (IMC de dois graus de liberdade) para especificar e mo... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Controlling the pressure of oil wells during drilling can be one of the most complex and dangerous processes of exploration stage. The drilling system is constantly end randomly changing due, among other things, the drilling depth, which varies other process parameters, accordingly to apply a time variant control becomes necessary. This study proposes the design of a Gain Scheduling controller to control the pressure at the bottom of wells during drilling. The GS controller is based on the corresponding tuning gains at different operating points in this case, the depth. First, presents the theories that will be used during development work. In the second part, was obtained a mathematical model of the process which is based on fluid mechanics. In the linearization of the, the final transfer function presents an integrating element which makes the process dynamics more difficult to handle. It becomes even more complex in the presence of time delay. In the third part, three IMC controllers' types were used to tuning the PID (Proportional, Integral and Derivative) controller gains for different depths of drilling looking for the best performance, stability and robustness. Finally, was chose the best performing strategy (IMC of two degrees of freedom) to specify and assemble the GS controller table, which is evaluated by simulations of problems that usually occur during drilling, considered as disturbances, which check its viability. Also, the results of the controlled GS system a... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:38:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2443_1.pdf: 4391547 bytes, checksum: 668fe7c822e6ef77af7ec08e5e691c63 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Universidade Federal de Pernambuco / A engenharia de reservatórios de hidrocarbonetos oferece muitas oportunidades de aplicação de modernas técnicas de planejamento sob incertezas, tanto para o geren- ciamento quanto para o desenvolvimento de reservatórios. Recentemente, a indústria de óleo e gás tem desprendido esforços signi…cantes para desenvolver tecnologias e…- cientes de gerenciamento para a otimização da produção, principalmente as relativas a campos inteligentes. De outro lado, grandes esforços têm sido empreendidos no de- senvolvimento de metodologias para a determinação da quantidade e posicionamento ótimo dos poços; encontrar o número, a locação e o conjunto ótimo de controles, sob condições de incerteza, é um grande desa…o. Os problemas acima envolvem o controle e a otimização de funções objetivas não- lineares, como a produção acumulada de óleo (NP) e a esperança do valor presente líquido (EVPL), conjuntamente com a satisfação de restrições lineares e não lineares implícitas, físicas e econômicas. Do ponto de vista de otimização, são necessários algoritmos de otimização que sejam capazes de tratar variáveis contínuas e discretas, de resolverem milhares de variáveis de controle e de não …carem presos nos ótimos locais decorrentes de ruídos estocásticos e numéricos. Idealmente, os algoritmos não devem necessitar de derivadas, para que se possa usar os mais adequados simuladores de reservatórios disponíveis. Um dos obstáculos iniciais para o uso de diversas técnicas de planejamento sob incertezas é que os reservatórios são caracterizados geoestatisticamente. Em princípio, isso quer dizer que um número signi…cativo de realizações de propriedades do reser- vatório, tais como as petrográ…cas, devem ser simuladas. Esta dissertação estuda o comportamento de um algoritmo, e cria algumas vari- antes, pertencente a uma classe de algoritmos que faz aproximações estocásticas de gradientes por meio de diferenças randômicas simultâneas. Este estudo mostra apli- cações do SPSA na otimização de controles de vazões e de locação de poços com controle simultâneo de vazões, com e sem incertezas geológicas. Os resultados são expressivos, permitindo a solução de problemas de otimização com milhares de variáveis, e proble- mas de otimização inteiro-mista

Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-04T18:12:23Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstrategiaBaseadaRede.pdf: 1767567 bytes, checksum: 6f2f570c9810187dc2b986a3d4b60544 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2017-10-10T17:04:48Z (GMT) / Submitted by Hellen Luz (hellencrisluz@gmail.com) on 2017-10-11T16:31:11Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstrategiaBaseadaRede.pdf: 1767567 bytes, checksum: 6f2f570c9810187dc2b986a3d4b60544 (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2017-10-16T13:12:13Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstrategiaBaseadaRede.pdf: 1767567 bytes, checksum: 6f2f570c9810187dc2b986a3d4b60544 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-16T13:12:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertacao_EstrategiaBaseadaRede.pdf: 1767567 bytes, checksum: 6f2f570c9810187dc2b986a3d4b60544 (MD5) Previous issue date: 2008-03-03 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O objetivo geral desta dissertação foi aprimorar o Separador Lógico Programável (SLP), desenvolvido em Silva (2006), utilizando a técnica de inteligência computacional de Redes Neurais de Base Radial , podendo este SLP ser integrado a um sistema de automação de poços de petróleo. Este programa objetiva o acompanhamento em tempo real das vazões de óleo, gás e água dos poços, bem como a predição da vazão em vasos separadores de um sistema de escoamento da produção de campos petrolíferos, neste caso o do Leste de Urucu – LUC, operacionalizado a partir da Base de Operações Geólogo Pedro de Moura, na Unidade de Negócios da Bacia do Solimões (UNBSOL) da Petrobras, município de COARI, estado do Amazonas. Desta forma, esta dissertação consistiu na realização de uma modelagem Neural para estimar a relação entre as variáveis de superfície de cabeça de poço e as vazões multifásicas dos vasos separadores de teste, no campo petrolífero de LUC no estado do Amazonas. Esta relação é obtida, na prática, quando cada poço produtor é alinhado a um separador de teste para medição da produção. Os dados, obtidos quando o poço está alinhado a um separador de teste, são utilizados para treinamento de uma Rede Neural de Base Radial (RBF). Após o treinamento, a RBF reconhece padrões das variáveis de cabeça de poço (entrada da RBF) e das vazões das fases no separador (saída da RBF). O treinamento é efetuado através de um método de aprendizado híbrido, onde padrões obtidos durante os testes de produção realizados no passado são utilizados para adaptar os parâmetros da rede RBF. Os resultados obtidos nos testes mostram que a rede RBF consegue predizer os resultados dentro da um faixa de tolerância aceitável. / This work consists of a Neural Network for modeling the relationship between the well head surface variables and the multiphase flows of the test separator vessels in the East Urucu Field (LUC). In practice, this relationship is obtained when each producing unit is aligned to a test separator for production estimation. Data were obtained when the well is aligned to a test separator. Those data are used for training a Neural Network of Radial Basis Function (NN - RBF). The goal is to make the NN - RBF to recognize the patterns of the wel l head variables (input RBF) and the phases flow in the separator (out RBF), through using, as the training set, the patterns obtained during the production test previously executed.

Prêmio Petrobrás de Tecnologia, CNPq / O reinício do escoamento do fluido de perfuração é um grande problema em águas profundas e em poços de grande extensão como os do pré-sal. Dependendo da geometria do poço e de propriedades do fluido, picos de pressão significativos podem ocorrer comprometendo a estrutura do poço. O presente trabalho apresenta um modelo matemático para o escoamento compressível e transitório com o objetivo de prever a transmissão de pressão ao longo do poço e os picos de pressão durante o reinício do escoamento. O modelo baseia-se nas equações de conservação da massa e da quantidade de movimento que são resolvidas pelo método das características. Fluidos de perfuração são tratados como fluidos não newtonianos de Bingham e os efeitos viscosos são considerados através do conceito de fator de atrito. Os resultados do modelo são corroborados com alguns valores experimentais para o escoamento de um fluido newtoniano (água) e dois fluidos de perfuração. Estudos de casos são realizados com o propósito de verificar quais os efeitos das propriedades do fluido e da geometria na intensidade dos picos de pressão. A intensidade dos picos de pressão está relacionada ao fenômeno de superposição de ondas de pressão que se refletem nas extremidades da geometria. Aumentando o comprimento do poço, a viscosidade, a tensão limite de escoamento e a compressibilidade do fluido, ou diminuindo a massa específica e a área de uma das geometrias, proporciona-se uma dissipação mais rápida da onda de pressão. Quanto menor é a dissipação da onda de pressão por atrito viscoso, maior é a intensidade dos picos de pressão no fundo do poço. Para o caso com vazão constante na entrada como condição de contorno, a intensidade dos picos decresce com o aumento da razão de áreas, enquanto que para o caso com pressão constante, pode apresentar um valor mínimo. / The fluid flow start-up is a significant problem in deepwater and in long wells such as those of the Brazilian subsalt layers. Depending on the well geometry and fluid properties, significant pressure peaks may take place affecting the wellbore structure. This work presents a mathematical model to simulate the transient and compressible flow start-up of drilling fluids so as to predict the pressure transmission along the well and the pressure peak during the flow start-up. The model is based on the conservation equations of mass and momentum which are solved by the method of characteristics. Drilling fluids are treated as non-newtonian Bingham fluids and viscous effects are considered by using the friction factor approach. The model results are corroborated with some experimental values for a Newtonian (water) and two drilling fluids. Case studies are conducted to verifying how the magnitudes of the pressures peaks are affected by the fluid properties and the well geometry. The magnitude of the pressure peak is related to the phenomenon of superposition of pressure waves that are reflected in the ends of the drillpipe-well geometry. Either increasing the well length, viscosity, yield stress and fluid compressibility, or decreasing the fluid density and the cross-sectional area, the pressure wave is faster dissipated. The lower the pressure wave dissipation by viscous friction larger is the magnitude of the pressure peak in the borehole. For constant inlet flow rates as boundary condition, the magnitude of the peaks decreases as the ratio of the pipe and well cross-sectional areas increases, whereas for constant inlet pressure cases, this peak reaches a minimum value.

Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T18:22:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Machado_AndreFrancisco_M.pdf: 5201739 bytes, checksum: 085087757151932cbfb475a71ef60dab (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: A técnica de ajuste de histórico consiste em modificar o modelo de simulação de modo que este reproduza o histórico de produções e pressões observadas. No entanto, a aplicação dessa técnica nos primeiros anos de produção de um campo fica bastante limitada, principalmente, devido à reduzida quantidade de informações disponíveis. Atualmente, a ferramenta que tem ajudado a minimizar o problema da escassez de informações é a sísmica 4D. Alguns trabalhos recentes têm contribuído para o desenvolvimento de metodologias que integrem informações sísmicas ao processo de ajuste de maneira quantitativa, resultando em modelos ajustados mais confiáveis. O objetivo principal deste trabalho foi continuar com os estudos realizados por Risso (2007) e Ida (2009) no sentido de avaliar a utilização dos mapas provenientes da sísmica 4D no processo de ajuste de histórico de produção. O foco desta pesquisa consiste na aplicação dos mapas de saturação e pressão de forma simultânea no processo de ajuste durante a fase de parametrização do problema para melhor diagnosticar e determinar as heterogeneidades do reservatório. Foi também avaliada a influência da informação do mapa de pressão na fase de otimização como um parâmetro de ajuste no sentido de melhorar a precisão da função-objetivo. Foram estudados dois modelos durante a pesquisa, um para a validação da metodologia e outro para a aplicação da mesma. A validação da metodologia proposta foi realizada num modelo bidimensional five-spot com duas barreiras geológicas e um canal de alta permeabilidade e a aplicação foi realizada num modelo modificado do Campo de Namorado. Nos dois casos, foram constatados ganhos de qualidade no ajuste de histórico proporcionado pela incorporação quantitativa dos mapas de saturação e de pressão / Abstract: The history matching technique consists in modify the simulation model so that it reproduces the historical production and pressure observed. However, applying this technique in the early years of production of a field is rather limited, mainly due limited amount of information available. Currently, the tool that has helped minimize the problem of scarcity of information is seismic 4D. Some works, such as Risso (2007) and Ida (2009), have contributed to the development of methodologies that integrate seismic data to the history matching process in a quantitative way, promoting adjusted models more reliable. The focus of this research was application of pressure map in the history matching process during the parameterization of the problem in order to supplement the information of saturation map to better determine the heterogeneity of the reservoir. In the background was evaluated the influence of pressure map information during optimization as a parameter in order to improve the accuracy of the objective function. The validation of methodology proposed was done in a simple synthetic model and the application was done in the Namorado Field, modified with one geological fault and one channel with high permeability / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Paulo Roberto Ribeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T17:51:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Kim_NiloRicardo_D.pdf: 2190309 bytes, checksum: 800a179162b994dcdbb3d67d40a0605a (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Durante uma perfuração convencional, a pressão dentro do poço deve ser sempre maior do que a pressão de poros do reservatório, sob pena da possibilidade de haver um kick, que é a invasão indesejada de fluidos da formação para o poço. Procedimentos inadequados durante a circulação do influxo para fora do poço podem levar a um blowout, ou seja, uma erupção descontrolada dos fluidos da formação. Condições especiais encontradas em águas profundas e ultraprofundas, cenários onde as grandes reservas brasileiras de óleo e gás estão localizadas, demandam o uso de fluidos de perfuração de base sintética devido a características técnicas como baixa toxicidade, alta lubricidade e pouca interação com a formação. Por outro lado, o gás do reservatório se dissolve no fluido de perfuração, tornando as operações de controle de poço muito mais complexas. O objetivo do presente trabalho foi entender o comportamento PVT de misturas de metano, principal componente do gás natural, com emulsões de éster, um composto orgânico utilizado como base sintética para fluidos de perfuração, através da determinação experimental de propriedades como o ponto de bolha, a solubilidade, a massa específica e o fator de formação de volume, nas regiões saturada e subsaturada. Os experimentos foram conduzidos em um aparato de última geração, cuja principal característica é a visualização do fluido de teste, sob condições de alta temperatura, até 130 °C e alta pressão, até 103 MPa, encontradas no fundo do poço. Um procedimento original de enriquecimento de gás permitiu cobrir os intervalos de temperatura, pressão e concentração de metano com um único teste de longa duração, a partir de certa quantidade de líquido. Os resultados experimentais nas regiões de bolha e orvalho no envelope de fases foram modelados com a equação de estado de Peng-Robinson e uma discussão sobre o comportamento termodinâmico do sistema foi realizada. O presente trabalho estende os limites dos bancos de dados de propriedades termodinâmicas de sistemas metano-éster, além de proporcionar respostas para alguns problemas de controle de poço, encontrados quando a perfuração utilizar emulsões base éster. / Abstract: During conventional drilling operations, it is necessary to maintain the wellbore pressure greater than the reservoir pore pressure, otherwise a kick may occur. If the well control procedure is not effective during the circulation of the formation influx out of the well, a blowout could happen, which is a dangerous event concerning safety and environmental issues. Special conditions in deep and ultra deep water, scenarios where large Brazilian oil and gas reserves are located, demand for synthetic based drilling fluids because of technical characteristics such as toxicity, lubricity and shale inhibition. On the other hand, the formation gas will dissolve in the drilling fluid, making the well control operations much more complex. Methane is the major component of natural gas, while ester is an organic compound, used as the base of synthetic drilling fluids. The knowledge of the thermodynamic behavior of such gas-liquid mixtures under wellbore pressure and temperature conditions is very important for drilling operations and scientific purposes. The main objective of the present work is to understand the PVT behavior of methane and ester based drilling emulsions by experimental determination of bubble point, solubility, density and formation volume factor of the saturated and sub-saturated fluid mixture. PVT experiments were conducted on a last generation apparatus, whose main feature is the visualization of the sample fluid, under high pressure and high temperature testing conditions. Experimental tests were run up to 130 °C and up to pressures of 103 MPa. An original gas enrichment procedure was devised to cover temperature, pressure and methane concentration range with a long term, single liquid amount test. Experimental results in the bubble and dew region of the phase envelope were modeled with Peng-Robinson equation and a comprehensive discussion about the thermodynamic behavior of the system was pursued. The present work will enlarge the limited thermodynamic properties database about methane - ester system that is available in the literature and furnish scientific answers to the well control problems encountered when drilling with ester based emulsions. / Doutorado / Explotação / Doutor em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Celso Kazuyuki Morooka / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-16T19:35:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Stefane_Wania_M.pdf: 1299302 bytes, checksum: 5e10da42a4a2b40651a938ac99f33efb (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: O presente trabalho propõe um procedimento para calcular a probabilidade de falha por fadiga em um SCR (Steel Catenary Riser), identificando os principais parâmetros e avaliando a influência destes na probabilidade desse tipo de falha. São consideradas nesse procedimento as condições oceanográficas, tais como esforços de ondas, correntezas e movimentos da plataforma, e as incertezas presentes no dano acumulado total à fadiga ¿ dado pela regra de Miner-Palmgren. A metodologia adotada é probabilística e se baseia no Método de Confiabilidade de Primeira Ordem (FORM). Uma função de falha para o SCR é definida considerando-se a resistência e os carregamentos aplicados no riser, a aleatoriedade das condições oceanográficas e as características mecânicas do SCR. Neste trabalho, o procedimento proposto foi implementado em um programa comercial e aplicado para um caso reportado na literatura e para outro caso, considerando dados obtidos via Petrobras, de um campo marítimo brasileiro em operação. Os resultados de probabilidade de falha por fadiga, bem como de vida útil, são discutidos e avaliados para diferentes localizações ao longo do comprimento do SCR. Estes resultados mostraram-se bons quando comparados com os resultados encontrados na literatura. Através destes resultados verificou-se a sensibilidade da probabilidade de falha por fadiga para os principais parâmetros, sendo o parâmetro m da curva S-N o mais influente. / Abstract: The current work presents a procedure to evaluate the probability of fatigue failure for an offshore Steel Catenary Riser (SCR), through identification and assessment of the influence of the main parameters involved in the probability of failure due to fatigue mechanism. Ocean conditions such as waves, currents and platform motions, as well as uncertainties due to total cumulative damage given by Miner-Palmgren¿s rule, are considered in this procedure. A probabilistic methodology is adopted, which is based on the First Order Reliability Method (FORM). A failure function for the SCR is defined considering the structural strength and the loads acting on the riser, as well as the random nature of ocean conditions and mechanical properties of the SCR. The suggested procedure was implemented and applied for two practical cases. The first case uses data from literature and the second one considers data from a typical Brazilian offshore operation field by Petrobras. In the calculations, results for the probability of failure are, as well as the riser service life, discussed and assessed at different locations along the SCR length. Good results were obtained from the analysis as they are comparable and very close to the results observed in literature. From those results, the sensitivity of the probability of failure due to fatigue for a SCR could be verified. It could also be observed that the m parameter from SN curve has shown to be the most effective parameter. / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo