[pt] O estudo de estabilidade do poço visa minimizar eventos indesejáveis, decorrente de um peso de fluido inadequado. No desenvolvimento do projeto de estabilidade mecânica do poço são definidos limites de pressões, onde o valor de pressão máxima aceitável é fornecido pelo gradiente de fratura. Diversos modelos são propostos na literatura a fim de estimar o valor do gradiente de fratura e a base para todos eles consiste numa precisa determinação do modelo geomecânico. Para esse trabalho foi realizado uma pesquisa bibliográfica dos principais modelos propostos para a determinação do gradiente de fratura, comparando resultados obtidos pela simulação de cada modelo com valores reais de pressão de quebra obtidos in-situ. Identificou-se a influência da escolha desse modelo no resultado da Janela Operacional, as principais práticas disponíveis para se determinar o modelo geomecânico e a sua importância no resultado final do valor de gradiente de fratura. Para a análise comparativa os modelos propostos foram divididos em dois grupos definidos como Tensão Mínima e Tensão tangencial. A solução poroelástica apresentada por Detournay e Cheng (1988) foi a que mais se aproximou dos valores reais de pressão de quebra obtidos insitu. Um maior conhecimento a respeito do modelo adotado para o gradiente de fratura é fundamental no processo de otimização de um projeto de estabilidade de poço de petróleo, podendo transformar projetos inviáveis operacionalmente em viáveis. / [en] The study of wellbore stability aims to minimize undesirable events, due to a inappropriate weight of fluid The wellbore stability analysis defines limits pressures, where the maximum value pressure acceptable is provided by fracture gradient. Several models have been proposed in the literature to estimate the value of the fracture gradient and the basis for all they are the good determination of the geomechanical model. In this work a research in the literature was performed for the determination of different fracture gradient models, comparing results obtained by the simulation of each model with real values of fracture pressure, obtained in-situ. It was noticed the impact in the result of the Operational Window due to the assumptions from the different fracture gradients models. It was also evaluated the main practices available to determine the geomechanical model and its importance in the final result for the value of the fracture gradient. For comparative analysis, the proposed models were divided into two groups defined as Minimum Stress and Hoop Stress. The solution presented by Detournay and Cheng (1988),was the closest to the real values for fracture gradient obtained in-situ. Increased knowledge about the model adopted for the fracture gradient is fundamental in the process of optimizing the Operational Window.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-02-05T23:04:43Z No. of bitstreams: 1 JacquelineFerreiraSantosMarques_DISSERT.pdf: 3556359 bytes, checksum: 513ccd80d1faa0aa4ab0703236b85dc4 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-02-16T22:34:40Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JacquelineFerreiraSantosMarques_DISSERT.pdf: 3556359 bytes, checksum: 513ccd80d1faa0aa4ab0703236b85dc4 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-02-16T22:34:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JacquelineFerreiraSantosMarques_DISSERT.pdf: 3556359 bytes, checksum: 513ccd80d1faa0aa4ab0703236b85dc4 (MD5) Previous issue date: 2015-02-09 / A cimenta??o ? uma das opera??es mais importantes executadas entre as fases de perfura??o de um po?o. Quando essa cimenta??o n?o ? bem realizada, h? o risco de ocorrer falhas e fraturas, tanto na forma??o quanto no pr?prio cimento. Quando os reservat?rios possuem uma baixa profundidade, eles tendem a fraturar mais facilmente, devido ao seu baixo gradiente de fratura, por isso, a densidade da pasta de cimento ? de suma import?ncia para equil?brio das press?es, evitando problemas de fraturas. ? ela que vai garantir a estabilidade das press?es atuantes entre o po?o e a forma??o. Tendo em vista que s?o necess?rias pastas mais leves para promover o isolamento, sem que haja esse faturamento, ? necess?rio formular sistemas cimentantes que reduzam a press?o hidrost?tica da coluna de cimento. Para isso, s?o adicionados, ?s pastas, materiais com fun??es de reduzir a densidade. Portanto, este trabalho teve como objetivo otimizar formula??es de pastas de cimento de baixa densidade, contendo bentonita para aplica??o em po?os rasos e com baixo gradiente de fratura, como tamb?m comparar a efici?ncia do aditivo estendedor bentonita adicionado a estas pastas, atrav?s da varia??o das densidades e concentra??es e observa??o do comportamento das propriedades reol?gicas, estabilidade e resist?ncia ? compress?o. As pastas foram formuladas com os seguintes valores de densidades: 12,0 lb/gal; 12,5 lb/gal; 13,0 lb/gal e 13,5 lb/gal, com diferentes concentra??es de bentonita (1,0; 2,0; 3,0 e 4,0 %) para cada composi??o. Os resultados obtidos atrav?s dos testes reol?gicos mostraram que o incremento da concentra??o de bentonita proporcionou o aumento das part?culas dispersas no meio, provocando o aumento dos par?metros reol?gicos para todas as densidades. Nos testes de estabilidade os melhores resultados obtidos foram para densidades mais elevadas, se tornando mais est?veis com concentra??es a partir de 3 %, n?o apresentando rebaixamento. Nos testes de resist?ncia ? compress?o, a pasta com densidade de 13,5 lb/gal com concentra??o de 4,0% de bentonita obteve uma maior resist?ncia mec?nica, por?m, muito viscosa, o que pode ser dificultoso para o bombeamento. Atrav?s das caracteriza??es de difra??o de raios-X (DRX) da bentonita pura foi observado a presen?a das fases montmonrilonita e quartzo, caracter?sticos dessa argila. No DRX das pastas de cimento de 13,5 lb/gal foi observado que houve a presen?a de Etringita, portlandita, silicato de c?lcio e quartzo. Observou-se tamb?m que nas imagens obtidas por microscopia eletr?nica de varredura (MEV) a pasta de 13,5 lb/gal com 4 % de bentonita mostrou notoriamente a presen?a de agulhas de etringita, como tamb?m as fases de portlandita e silicato de c?lcio, produtos da hidrata??o do cimento. Por fim, pode-se considerar que as pastas que obtiveram melhores resultados, s?o as pastas com densidade de 13,5 lb/gal, com concentra??es de 2,0 % e 3,0 %, por serem mais est?veis e resistentes mecanicamente, comparadas com as demais com densidades menores. / The cementing is one of the most important operations executed between the stages of drilling a oil well. When the cementation isn?t well performed, there?s the risk of to occur failures and fractures, both in formation as in the cement itself. When the reservoirs have low depth, they tend to fracture more easily, due to his low gradient of fracture, therefore, the density of the cement slurry is of utmost importance to balance the pressures, avoiding fractures problems. It?ll ensure the stability of the pressures acting between the oil well and the formation. Having in mind that are necessary paste more lightweight to promote the insulation, without there being this billing, is necessary to formulate cementing systems to reduce the hydrostatic pressure of the cement column. Thereunto, are added to folders, materials with functions to reduce the density. Therefore, this study had as objective formulations optimize of a cement slurry of low density containing bentonite for application in shallow oil wells and with low gradient of fracture, as well as to compare the efficiency of the bentonite extender additive added to these pastes, by of variations of the density and concentrations and observing of behavior of the rheological properties, stability and resistance to compression. The pastes were formulated with the follows density values: 12,0 lb/gal; 12,5 lb/gal; 13,0 lb/gal to 13,5 lb/gal with different concentrations of bentonite (1,0; 2,0; 3,0 and 4,0 %) for each composition. The results obtained through the rheological tests showed that the increase in the bentonite concentration afforded the increase in particles dispersed in the middle, leading to an increased of rheological parameters for all densities. In the stability tests the best results were obtained at higher densities, becoming more stable with concentrations from 3 %, showing no relegation. In the compressive strength tests, the paste with a density of 13,5 lb/gal with concentration of 4,0 % of bentonite got a higher mechanical strength, but very viscous, which may hinder the pumping. Through the characterization of X-ray diffraction (XRD) of pure bentonite was observed the presence of montmonrilonita and quartz phases which are typical of clay. The XRD of the cement pastes of 13,5 lb/gal was observed that there was the presence of etringite, portlandite, calcium silicate and quartz. It was also observed that the images obtained by scanning electron microscopy (SEM) the paste of 13,5 lb/gal with 4 % bentonite showed notoriously the presence of ettringite needles, as well as the steps of portlandite and calcium silicate cement hydration products. Finally, it can be considered that the paste have worked best, are the pastes with a density of 13,5 lb/gal, with concentrations of 2,0 % and 3,0 %, because they are more stable and mechanically strong, compared with the other with lower densities.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:09:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ClovisDF_TESE_partes_autorizadas.pdf: 2764652 bytes, checksum: e400922c312c00169022c2f987a6d8b7 (MD5) Previous issue date: 2010-08-13 / The development of oil wells drilling requires additional cares mainly if the drilling is in offshore ultra deep water with low overburden pressure gradients which cause low fracture gradients and, consequently, difficult the well drilling by the reduction of the operational window. To minimize, in the well planning phases, the difficulties faced by the drilling in those sceneries, indirect models are used to estimate fracture gradient that foresees approximate values for leakoff tests. These models generate curves of geopressures that allow detailed analysis of the pressure behavior for the whole well. Most of these models are based on the Terzaghi equation, just differentiating in the determination of the values of rock tension coefficient. This work proposes an alternative method for prediction of fracture pressure gradient based on a geometric correlation that relates the pressure gradients proportionally for a given depth and extrapolates it for the whole well depth, meaning that theses parameters vary in a fixed proportion. The model is based on the application of analytical proportion segments corresponding to the differential pressure related to the rock tension. The study shows that the proposed analytical proportion segments reaches values of fracture gradient with good agreement with those available for leakoff tests in the field area. The obtained results were compared with twelve different indirect models for fracture pressure gradient prediction based on the compacting effect. For this, a software was developed using Matlab language. The comparison was also made varying the water depth from zero (onshore wellbores) to 1500 meters. The leakoff tests are also used to compare the different methods including the one proposed in this work. The presented work gives good results for error analysis compared to other methods and, due to its simplicity, justify its possible application / O desenvolvimento da perfura??o de po?os de petr?leo requer cuidados adicionais principalmente se a perfura??o for mar?tima em l?mina d ?gua ultraprofunda, o que levam a baixos gradientes de sobrecarga, ocasionando baixos gradientes de fratura e, conseq?entemente, dificultando as opera??es de perfura??o pela redu??o da janela operacional. Para minimizar as dificuldades enfrentadas pela perfura??o nesses cen?rios, na fase de planejamento, s?o utilizados modelos indiretos para estimativa do gradiente de fratura, que podem prev? valores aproximados dos testes de absor??o. Esses modelos geram perfis de geopress?o que permitem a an?lise detalhada do comportamento das press?es em todo o intervalo do po?o. A maioria dos modelos tem como base a equa??o de Terzaghi, diferenciando apenas na determina??o dos valores do coeficiente de tens?o da matriz da rocha. Este trabalho prop?e uma forma alternativa diferente, para se estimar o gradiente de fratura, por meio de uma correla??o geom?trica que relaciona proporcionalmente os gradientes de press?o para cada profundidade em todo o intervalo do po?o. As grandezas envolvidas variam em uma mesma propor??o em todo intervalo do po?o. O modelo baseia-se na aplica??o da propor??o ?urea do segmento sobre o diferencial de press?o correspondente ? tens?o da matriz. O estudo mostra que a propor??o ?urea encontra valores de gradiente de fratura com grande aproxima??o dos valores de testes de absor??o dispon?veis da ?rea. Os resultados obtidos foram comparados com doze modelos indiretos distintos que estimam gradiente de fratura baseados no efeito da compacta??o. Para isto, um programa em linguagem Matlab foi desenvolvido. A compara??o tamb?m foi feita com a varia??o de l?minas d ?gua variando de zero (para po?os terrestres, por exemplo) a 1500 m. A medida da precis?o para avalia??o de cada m?todo toma como referencial os valores de testes de absor??o e ? feita atrav?s do erro relativo percentual. A precis?o mostrada nos valores apresentados na an?lise de erro e a forma bastante simples do modelo proposto mostram que ? justific?vel a sua aplica??o

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:01:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RomeroGSAF_DISSERT.pdf: 5251211 bytes, checksum: 91e35eccdc843f543fbc2744a816fb64 (MD5) Previous issue date: 2012-03-16 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / All around the world, naturally occurring hydrocarbon deposits, consisting of oil and gas contained within rocks called reservoir rocks , generally sandstone or carbonate exists. These deposits are in varying conditions of pressure and depth from a few hundred to several thousand meters. In general, shallow reservoirs have greater tendency to fracture, since they have low fracture gradient, ie fractures are formed even with relatively low hydrostatic columns of fluid. These low fracture gradient areas are particularly common in onshore areas, like the Rio Grande do Norte basin. During a well drilling, one of the most favorable phases for the occurrence of fractures is during cementing, since the cement slurry used can have greater densities than the maximum allowed by the rock structure. Furthermore, in areas which are already naturally fractured, the use of regular cement slurries causes fluid loss into the formation, which may give rise to failures cementations and formation damages. Commercially, there are alternatives to the development of lightweight cement slurries, but these fail either because of their enormous cost, or because the cement properties were not good enough for most general applications, being restricted to each transaction for which the cement paste was made, or both reasons. In this work a statistical design was made to determine the influence of three variables, defined as the calcium chloride concentration, vermiculite concentration and nanosilica concentration in the various properties of the cement. The use of vermiculite, a low density ore present in large amounts in northeastern Brazil, as extensor for cementing slurries, enabled the production of stable cements, with high water/cement ratio, excellent rheological properties and low densities, which were set at 12.5 lb / gal, despite the fact that lower densities could be achieved. It is also seen that the calcium chloride is very useful as gelling and thickening agent, and their use in combination with nanosilica has a great effect on gel strength of the cement. Hydrothermal Stability studies showed that the pastes were stable in these conditions, and mechanical resistance tests showed values of the order of up to 10 MPa / Em todo o mundo, ocorrem naturalmente dep?sitos de hidrocarbonetos, constitu?dos de petr?leo e g?s natural, contidos dentro de rochas denominadas "rochas reservat?rio", em geral arenitos ou carbonatos. Esses dep?sitos existem em variadas condi??es de press?o e profundidade, desde poucas centenas at? milhares de metros. Em geral, reservat?rios mais "rasos" t?m a tend?ncia a fraturar mais facilmente, pois possuem baixo gradiente de fratura, ou seja, as fraturas s?o formadas mesmo com colunas hidrost?ticas de fluido relativamente baixas. Essas zonas de baixo gradiente de fratura s?o particularmente mais comuns em zonas onshore, como aqui no Rio Grande do Norte. Um dos momentos mais prop?cios para a ocorr?ncia de fraturas ? durante a cimenta??o do po?o, ao se utilizar uma pasta cimentante de densidade superior ao m?ximo permitido pela estrutura rochosa. Al?m disso, em zonas j? naturalmente fraturadas, o uso de cimentos comuns causa perda de fluido para a forma??o, o que pode dar causa a cimenta??es falhas. Comercialmente, existem alternativas para o desenvolvimento de sistemas de pastas de cimento leves, mas esses falham ou em raz?o de seu elevad?ssimo custo, ou em fun??o das propriedades da pasta obtida n?o serem suficientemente boas para aplica??es mais gen?ricas, ficando restritas a cada opera??o para qual a pasta de cimento foi feita. Nesse trabalho foi realizado um planejamento estat?stico para determinar a influ?ncia de tr?s vari?veis, definidas como a concentra??o de cloreto de c?lcio, concentra??o de vermiculita e concentra??o de nano s?lica, nas v?rias propriedades do cimento. O uso da vermiculita, um min?rio de baixa densidade presente em grandes quantidades no nordeste brasileiro, como extensor para pastas cimentantes, permitiu a produ??o de pastas est?veis, com alta raz?o ?gua/cimento, propriedades reol?gicas excelentes e baixas densidades, que foram fixadas em 12,5 lb/Gal. Viu-se tamb?m que o cloreto de c?lcio ? um poderoso viscosificante e gelificante, e seu uso combinado com a nano s?lica possui grande efeito nas for?as g?is do cimento. Estudos de estabilidade hidrot?rmica mostraram que as pastas foram est?veis nessas condi??es, e os ensaios de resist?ncia mec?nica mostraram valores da ordem de at? 10 MPa