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Reologia de micelas gigantes : fundamentos e aplicação na exploração de petróleo / Rheology of wormlike micelles : fundamentals and application in oil explorationRodrigues, Roberta Kamei, 1983- 25 August 2018 (has links)
Orientadores: Edvaldo Sabadini, Rosângela Barros Zanoni Lopes Moreno / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2013 / Resumo: O presente trabalho descreve o potencial das micelas gigantes como aditivos para facilitar operações de gravel-pack. O objetivo da operação de completação gravel-pack é obtenção de um filtro de areia ou cerâmica (gravel) capaz de conter areia da formação durante a produção de um poço de petróleo. As micelas gigantes podem ser utilizadas na fase de preenchimento do gravel-pack, com a finalidade de produzir um sistema capaz de reduzir as perdas de carga geradas pelo fluxo turbulento do fluido (por redução de atrito hidrodinâmico), melhorar a homogeneidade da distribuição de areia na dispersão e, consequentemente, viabilizar a operação em cenários de janela operacional estreita. O fênomeno de redução de atrito hidrodinâmico está relacionado com a menor energia requerida para o escoamento de líquidos em regime turbulento, quando certas macromoléculas estão dissolvidas. Estudos indicam que a redução de atrito hidrodinâmico pode estar diretamente relacionada à flexibilidade e ao tamanho de macromoléculas, que podem interagir com os vórtices e evitar a dissipação da energia. Soluções de alguns surfactantes, em determinadas condições, podem formar micelas alongadas (gigantes). O sistema resultante possui algumas características de soluções poliméricas, sendo capaz de produzir o mesmo efeito, sem, no entanto, sofrer degradação mecânica devido ao bombeamento ou cisalhamento prolongado. Foram desenvolvidos estudos fundamentais a partir de medidas reológicas, calorimétricas e de espalhamento dinâmico de luz para investigar a estabilidade térmica e mecânica de micelas gigantes formadas por surfactantes catiônicos e ânions aromáticos. Em seguida, foram avaliadas as melhores composições, nas quais se obtiveram significativos níveis de redução de atrito hidrodinâmico em condições de temperaturas de fundo de poço, em soluções de alta salinidade e usando-se micelas gigantes formadas por surfactantes comerciais. Os resultados desses estudos fundamentais foram utilizados para avaliar o desempenho das micelas gigantes em circuitos de escoamento. Também foi verificado o efeito da presença das micelas gigantes no arraste do grão de areia, em condições próximas às das operações de gravel-pack / Abstract: This thesis describes the potential of wormlike micelles as additives to improve gravel-pack operations. The aim of the completion operation of grave-pack is to create a sand or ceramic filter able to contain the sand formation during the gravel-pack operation in order to produce a system capable of reducing friction losses on a fluid in turbulent flow (by drag reduction), to improve the homogeneity of the distribution of sand dispersion and thus facilitate the operation in case of narrow window scenarios. The phenomenon of drag reduction is related to the lower energy required for liquid transports in turbulent flow when certain macromolecules are dissolved. Studies indicate that drag reduction can be directly related to the flexibility and size of the macromolecules, which can interact with the vortices and prevent dissipation of energy. Solutions of some surfactants, under certain conditions, can form long micelles (wormlike micelles). The resulting system has some characteristics of polymer solutions, being able to produce the same effect, however without suffering degradation due to pumping or high shear. Fundamental studies were conducted using rheological, calorimetric and dynamic light scattering measurements in order to investigate the thermal and mechanical stability of wormlike micelles formed by cationic surfactants and aromatic anions. Then, the best compositions were evaluated, which were obtained significant levels of drag reduction under bottom hole temperature, in solutions of high salinity and using wormlike micelles formed by commercial surfactants. The results of these fundamental studies were used to evaluate the performance of wormlike micelles in flow loops. We also checked the effect of the presence / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências
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[en] GRAVEL-PACK PUMP IN HORIZONTAL WELLS EQUIPPED WITH UNEVENLY HOLE PATTERN SCREENS / [pt] BOMBEIO DE GRAVEL-PACK EM POÇOS HORIZONTAIS EQUIPADOS COM TELAS DE FURAÇÃO NÃO-UNIFORMEJOÃO VICENTE MARTINS DE MAGALHÃES 02 June 2008 (has links)
[pt] Na exploração e produção de petróleo em águas profundas e
ultraprofundas, um dos problemas mais freqüentes é a
contenção da fragmentação do reservatório durante a
produção do óleo, quando o mesmo é proveniente de arenitos
inconsolidados, facilmente encontrados na Bacia de Campos e
demais fronteiras Offshore ao longo da costa Brasileira. O
ingresso do material particulado do reservatório na coluna
produtora irá criar problemas de erosão e deposição nas
tubulações e demais equipamentos de superfície. Para evitar
estes problemas, atualmente está sendo empregada de forma
intensiva a técnica de contenção de areia chamada de Gravel
Packing em poço aberto (OHGP - Open Hole Gravel Packing).
Dadas as condições críticas encontradas quando se perfura
em águas profundas e ultra-profundas, tais como baixo
gradiente de fratura das formações, aliado à necessidade de
se perfurar poços com trechos horizontais cada vez mais
extensos, é imperativo que se faça o deslocamento do Gravel-
pack com precisão operacional suficiente para garantir o
sucesso da tarefa. Como a tecnologia para a perfuração e
completação de poços horizontais extensos (trechos acima
de 600m) foi desenvolvida a poucos anos atrás, somente
recentemente, foi notado que tais trechos horizontais
acarretam em um problema para o escoamento, ou seja, nestes
poços não se tem um perfil homogêneo de produção, levando a
uma drenagem não uniforme do reservatório e a uma baixa
eficiência de recuperação. Isto sem contar a chegada
antecipada da água injetada e a formação de cones de água e
gás. Portanto, dispositivos para a equalização do
escoamento da produção estão sendo desenvolvidos, através
de projetos de pesquisa em diversos lugares. Telas de
Gravel-pack dotadas de uma furação não-uniforme no seu tubo
base consiste em uma destas novas tecnologias. O foco desta
dissertação será apresentar o desenvolvimento do modelo
matemático aplicado para o cálculo da vazão nos furos e
para a checagem da melhor disposição dos mesmos, nos tubos
base das telas de Gravel-pack. Tal furação deverá ter a
capacidade de uniformizar o fluxo do óleo produzido
ao longo do trecho de poço aberto horizontal, provendo uma
melhor drenagem do reservatório, garantindo o deslocamento
do Gravel-pack sem que a sobrepressão gerada, durante a
operação, devido a baixa concentração de furos do tubo base
(junto ao calcanhar do poço), frature a formação produtora
e, ao mesmo tempo, garantindo o deslocamento através de
ondas alfa e beta sem que, a concentração excessiva de furos
(junto ao dedão do poço), leve ao embuchamento prematuro. Os
resultados obtidos são validados através de um trabalho
experimental de simulações físicas em escala próxima à real. / [en] One of the most common problems in deep and ultradeep water
explorations are the sand control during production time,
even in unconsolidated sandstones reservoirs, easily found
in Campos Basin and others Offshore frontiers along the
Brazilian coast. The reservoir particles entrance in the
production pipe may create erosion inside the column and
deposition problems in the surface and subsurface
equipments. In order to avoid all of these problems Open
Hole Gravel-Packing (OHGP) is the most applied sand control
technique in such scenarios. Due to the critical
conditions found in deep and ultradeep waters such as low
fracture gradient, ally long horizontal section
requirements, is imperative that the Gravel-Packing
operation be done with accuracy. Since the long horizontal
wells technology it was developed few years ago, only
recently has been noted that such wells brings other flow
problem, that is: the wells delivery a non-uniform
production profile, that leads to a non-uniform reservoir
drainage as well as a low recovery efficiency. This
phenomenon is also related to the early breakthrough of
water and to water and gas conning problems. Therefore,
flow equalization devices are being developed, through
research projects, for several teams. Gravel-Pack screens
with an unevenly holes pattern perforated in the base-pipe
consist in one of these new solutions. The main focus of
this work consist in present the mathematical model
development applied to the flow rate calculus in the
holes and the checking of the best hole pattern in the base-
pipe. Such pattern should have the capacity to promote the
production profile equality, providing the best reservoir
drainage, guaranteeing the total Gravel-Package without the
overpressure created, during the operation, due to the few
concentration of base-pipe holes (close to the heel), may
cause the formation fracture and, at same time,
guaranteeing the displacement through alfa/beta waves
without, the excessive holes concentration (close to the
toe), lead to premature screen-out. The computational
results obtained are validated through an experimental work
by physical simulations.
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[en] TESTS ON A LARGE CUBIC CELL FOR THE STUDY OF SOLIDS CONTAINMENT IN OIL WELLS / [pt] ENSAIOS EM CÉLULA CÚBICA DE GRANDES DIMENSÕES PARA ESTUDO DE MEDIDAS DE CONTENÇÃO DE SÓLIDOS EM POÇOS DE PETRÓLEORAFAEL RICHIE LOPEZ CHAVEZ 13 October 2011 (has links)
[pt] Um dos maiores problemas na indústria do petróleo durante a extração de
hidrocarbonetos é a produção de sólidos, grãos de areia que usualmente são
gerados a partir de formações pouco consolidadas, como nos arenitos, podendo
causar erosão nas linhas de produção, equipamentos de elevação e de superfície,
colapso de revestimentos e obstrução do poço. Esses eventos e outros
relacionados representam para essa atividade, elevados custos ambientais e
econômicos. Nesta dissertação foi simulado experimentalmente o funcionamento
de sistemas de contenção de sólidos mais utilizados para poços horizontais sem
revestimento, estes ensaios foram executados em blocos de arenitos sintéticos de
grandes dimensões, através de uma célula cúbica que permitiu a aplicação de
cargas de forma independente em três dimensões, sendo submetidos os corpos de
prova a um estado plano de deformações, priorizando-se n os seguintes objetivos:
primeiro analisar o comportamento mecânico de sistemas de contenção de areia
em três casos, e segundo observar os efeitos físicos produzidos no gravel pack,
quando submetido a um estado anisotrópico de tensões em uma formação com
potencial de produção de sólidos. Os resultados foram satisfatórios mostrando em
cada caso comportamentos similares, verificando-se que a tela centralizada com o
gravel pack oferece melhores condições de suporte para a formação e para
estabilidade do poço. / [en] A major problem in the oil industry during the extraction of hydrocarbons is
the production of solid sand grains that are usually generated from some
consolidated formations, as in sandstones, may cause erosion on production lines,
lifting equipment and surface coatings collapse and obstruction of the well. These
and other related events account for this activity, high environmental and
economic costs. In this dissertation was simulated experimentally the operation of
solid containment systems used to more horizontal wells without coating, these
tests were run on synthetic sandstone blocks of large dimensions, through a cubic
cell which allowed the application of loads independently in three dimensions,
and subjected the specimens to a state plan deformations, focusing on the
following objectives: first to analyze the mechanical behavior of systems
containing sand in three cases, and second to observe the physical effects
produced in the gravel pack, when subjected to an anisotropic state of stresses in a
formation with a production potential of solids. The results were satisfactory in
each case showing similar behavior, verifying that the central screen with gravel
pack offers better support for the formation and stability of the well.
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