[pt] Neste trabalho é formulado e analisado o equilíbrio estático e a dinâmica de uma viga elástica tridimensional. A teoria tridimensional empregada, que pode ser chamada de teoria de Cosserat para vigas, é exata geometricamente, ou seja, não está baseada em aproximações geométricas ou suposições mecânicas. Para a deformação da viga, assume-se a hipótese de Bernoulli e por simplicidade consideram-se relações constitutivas lineares para o material. A configuração deformada da viga é descrita através do vetor de deslocamento da curva de centróides, e uma base móvel, rigidamente unido à secção transversal da viga. A orientação da base móvel, relativo a um sistema inercial, é parametrizada usando três rotações elementares consecutivas. Na teoria de Cosserat para vigas, as equações do movimento são equações diferenciais parciais não-lineares em função do tempo e uma variável espacial. No entanto, para o equilíbrio estático, as equações tornam- se equações diferenciais ordinárias não-lineares com uma variável espacial que são resolvidas usando o método de perturbação. Da solução do equilíbrio estático, obtêm-se as funções de deslocamento da viga, em função dos deslocamentos e rotações nodais, as quais são usadas para a análise dinâmica. Para obter a dinâmica da viga usa-se a equação de Lagrange, que é formada pelas expressões da energia cinética e da energia potencial de deformação. Além disso, usa-se o método de Newmark para resolver as equações do movimento. Como aplicação, estuda-se numérica e experimentalmente, a dinâmica de uma viga rotativa curva contida numa cavidade uniforme. Quando se usa a teoria de Cosserat para vigas, que leva em conta as não linearidades geométricas, a alta precisão da resposta dinâmica é obtida dividindo o sistema em poucos elementos, as quais são bem menores que o tradicional MEF, essa é a principal vantagem da teoria desenvolvida. / [en] In this work, it is formulated and analyzed the static equilibrium and the dynamics for three dimensional deformation of elastic rods. The intrinsically one-dimensional theory that is employed, which may be called the special Cosserat theory of rods, is geometrically exact, namely, it is not based upon geometrical approximations or mechanical assumptions. For the rod deformation, it is adopted the Bernoulli hypotheses and for simplicity, the linear constitutive relations are employed. The deformed configuration of the rod is described by the displacement vector of the deformed centroid curve and an orthonormal moving frame, rigidly attached to the cross-section of the rod. The orientation of the moving frame, relative to the inertial one, is related by the rotation matrix, parameterized by three elemental rotations. In the sense of Cosserat theory, the equations of motion are nonlinear partial dfferential equations, which are functions of time and one space variable. For the static equilibrium, however, the equations become nonlinear ordinary differential equations with one space variable, which can be solved approximately using standard techniques like the perturbation method. After the static equilibrium equation are solved, the displacement functions are obtained. These nonlinear displacement functions, which are functions of generic nodal displacements and rotations, are used for dynamical analysis. To obtain the dynamics of the Cosserat rod, it is used the Lagrangian approach, formed from the kinetic and strain energy expressions. Furthermore, the equations of motion, which are nonlinear ordinary dfferential equations, are solved numerically using the Newmark method. As an application, a curved rod, constrained to rotate inside a hole, is investigated numerically and experimentally. When using the Cosserat rod approach, that take into account all the geometric nonlinearities in the rod, the higher accuracy of the dynamic responses is achieved by dividing the system into a few elements, which is much less than in the traditional FEM

<p>The use of banned toxic weapons in Iraq during Gulf War 1991 started new debates. The increase in cancer cases was the main focus of these issues. The gap in literature motivated this study to find out the correlation between use of DU weapons and its effects on human health. The different probable causes of increase in cancer cases, in Iraq after Gulf War 1991, have been discussed in this study. Three causes; DU, brick kilns smoke near Basra and Kuwait oil fire smoke have been selected. The major emphasis of this study is on use of Depleted Uranium (DU). Different statistical data sets have been used and displayed in the form of maps and graphs using GIS methodologies. It’s hard to say after this GIS based study that the fired Depleted Uranium is the sole cause of increase in cancer incidences in Iraq, while some trends and risk factors at least can be observed where increase in cancer cases in different Governorates in Iraq is clearly visible after Gulf War 1991. After analyzing satellite images of different dates, the second part of this study concludes that Kuwait oil wells smoke is not responsible for increase in cancer incidences in Iraq. A small debate has been initiated regarding smoke in brick kilns near Basra. No study has been found in this regard which can provide evidences that brick kilns smoke is the cause of increase in cancer incidences in southern Iraq.</p><p>It’s not easy to carry out a full fledge GIS based study to prove DU as cause of increase in cancer cases. The main limitation in this regard is unavailability of required data. Therefore a new GIS based methodology has been devised which can be used to prove relationship between exposure to DU and increase in cancer cases in Iraq. This new methodology is also dependent on specific data sets. Hence this methodology also recommends the collection of specific data sets required for this study.</p><p>At the end, a detailed study, with honesty, has been suggested to fill up the gaps found in literature whether use of Depleted Uranium in weapons is harmful for human health or not.</p>

Thesis (Ph. D.)--University of Hawaii at Manoa, 2004. / Includes bibliographical references (leaves 245-267). / vi, 267 leaves, bound 29 cm

Thesis (M. S.)--Texas A&M University, 2004. / Vita. Abstract. "Major Subject: Petroleum Engineering" Includes bibliographical references.

[pt] Frente às dificuldades de perfurar poços em reservatórios caracterizados por carbonatos fraturados e depletados, com frequente ocorrência de massivas perdas de fluido para formação e impossibilidade de manter o retorno de fluido para superfície, foi desenvolvida a técnica FMCD- Floating Mud Cap Drilling. A técnica consiste na perfuração com bombeio contínuo de fluido pela coluna de perfuração e também pelo anular do poço, injetando todo fluido e formação cortada pela broca para o reservatório. Na técnica convencional de perfuração, o fluido é bombeado pela coluna e retorna pelo anular, sendo possível monitorar continuamente a ocorrência de kicks - influxos acidentais de hidrocarbonetos no poço No entanto, na técnica FMCD, devido à ausência de retorno de fluido no anular, torna-se necessário adotar métodos não convencionais de monitoramento e prevenção de kicks, sendo o principal método, a injeção continua de fluido pelo anular, a uma vazão determinada, que evite influxos do reservatório e migração de hidrocarbonetos para superfície, denominada vazão de segurança. Inicialmente é apresentada uma contextualização da perfuração de poços offshore com técnica convencional e técnica FMCD, associada a uma ampla revisão bibliográfica sobre a técnica, e também de modelos e experimentos de fluxo óleo-água. Por fim, como objetivo principal da dissertação, é realizado a discussão de premissas, análise da vazão de segurança e métodos de monitoramento de influxos. Contudo, é esperado que a revisão bibliográfica e análises desenvolvidas, auxiliem em futuros projetos de perfuração com a técnica FMCD- Floating Mud Cap. Drilling. / [en] With the oil carbonate reservoirs exploration and exploitation around the world and the Brazilian coast, new challenges for well drilling are found which requires new techniques to be developed. The carbonate reservoirs can present fractures with high conductivity along its structure, often accompanied by geological faults. When associate with scenarios where the reservoirs are depleted, due to the ongoing production of these oil fields, may lead to fluid severe losses into the formation during the news well construction. For decades, in case of total loss at offshore wells drilling, the proposed solution has been to pump sealing material into the formation and, persisting the losses, to end it with a cement plug in open hole and make another attempt to drill the interval. When these procedures were not effective, the wells were often abandoned. On one side, it should be emphasized, that pumping sealant material and cement into the producing reservoir is undesirable, due to the possibility of damaging the intervals of greater permeability and production potential which may bring reduction in productivity (or injectivity) of the well. On the other side, continuing the drilling with fluid total loss may be intolerable from the operational safety point of view, as it is not possible to use conventional kick detection methods, that are mainly based on drilling fluid mass control. Facing these difficulties of drilling wells in reservoirs characterized by fractured and depleted carbonates, the FMCD (Floating Mud Cap Drilling) technique was developed. The technique consists of drilling with continuous pumping of fluid both through the drilling column and the well annulus, injecting all fluid and formation cuts into the reservoir.

Os hidrocarbonetos são encontrados sob alta pressão em rochas porosas, denominadas rochas reservatório. A camada pré-sal apresenta rochas reservatório cobertas por uma camada impermeável de sal de grande espessura. Ocorrências de estruturas salinas são favoráveis para o aprisionamento dos hidrocarbonetos e aumentam a probabilidade de sucesso na prospecção de óleo e gás, pois são excelentes rochas capeadoras, de porosidade e permeabilidade praticamente nulas. As rochas salinas apresentam deformação lenta e contínua quando submetidas a tensões constantes, fenômeno conhecido como fluência. Durante a perfuração de poços através de espessas camadas de sal podem ocorrer problemas operacionais, como o aprisionamento da coluna de perfuração e o colapso do poço. Ainda, a fluência pode levar ao colapso os revestimentos de um poço de petróleo revestido. Estes contratempos geram grandes desafios e criam oportunidades de evolução na indústria do petróleo. Neste contexto, este trabalho consiste na análise numérica da escavação de poços em rochas salinas para exploração de petróleo, com o estudo do comportamento geomecânico do sal utilizando o programa de elementos finitos Abaqus®. O efeito da fluência do sal durante e após a perfuração e cimentação dos poços foi verificado utilizando diferentes pesos de fluido de perfuração, simulado como não penetrante. Análises dos deslocamentos, deformações e tensões na parede do poço e em sua vizinhança foram realizadas por meio de análises de deformação plana e análises axissimétricas. Após a instalação do revestimento e cimentação do poço que engloba tanto o processo de endurecimento do cimento, quanto a resposta de fluência da camada de sal, pôde-se analisar os deslocamentos, deformações e o comportamento das tensões na fronteira sal-cimento, evitando possíveis intervenções em poços que acarretam perdas econômicas. Sendo assim, este estudo auxilia no monitoramento e controle do fechamento de poços de petróleo em evaporito, após a escavação e cimentação do poço, evitando os diversos problemas decorrentes do comportamento de fluência do sal. / Hydrocarbons are found under high pressure in porous rocks, called reservoir rocks. The presalt layer shows reservoir rock covered by an impermeable salt thick layer. Occurrences of salt structures are favorable for trapping of hydrocarbons and increase the probability of success in oil and gas prospecting. They are excellent cap rocks with porosity and permeability practically nil. Salt rock present creep when subjected to continuous and constant stress. During well drilling through thick salt layers operational problems may occur like the imprisonment of the drill string and the collapse of the well. Also, creep may cause the collapse of the well casing. These setbacks create great challenges and opportunities for the evolution of the oil industry. In this context, this work proposes the numerical analysis of well excavation in salt rock for oil exploration with the study of the geomechanical behavior of salt using a finite element method (FEM) software Abaqus®. The effect of salt creep during and after drilling and cementing of wells was verified using different weights of the drilling fluid assumed to be non-penetrable with respect to the wellbore formation. Analysis of displacements, strains and stresses on the face of the wellbore and into the salt formation were performed with plane strain and axisymmetric techniques. After installation of the well casing, cementing is simulated encompassing cement hardening as well as salt creep. It was possible to analyze displacements, strains and the behavior of the stress interactions between the existing boundary cement-salt formation, avoiding possible unnecessary workover operations that cause economical losses. Thus, this study assists in the control and monitoring of closing oil wells in evaporite, after excavation and cementing the well, avoiding many problems stemming from the behavior creep of salt.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 2464209 bytes, checksum: 983291ff02a154d08eaacd514bfd9d61 (MD5) Previous issue date: 2010-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / The bond on tubular steel coated with cementitious material, such as oil wells is quite complex. These are subject to change in temperature, pumping, steam injection, vibration caused by explosive charges, which can harm the interface of the tube cement paste through the loss of bond. Pullout tests in the laboratory are used for verification of the bond. However, this technique does not contemplate the life of the structural integrity of the well. This work aimed to contribute to the improvement of the technical verification of the bond through static and dynamic loading. For this, first using pullout tests has been proposed a study to test an improved speed of application loading. For this we used tubes coated partially of cement paste. Simulating the two contact conditions: no treatment on the surface of the tubes, and treatment with NaCl. It was observed that the presence of NaCl and a slower rate of load application positively influenced the bond stress. For the quasi-static dynamic test, by counting the number of cycles, it was felt that this substance in the interface showed a greater number of cycles. Thus it was concluded that this technique is feasible to evaluate the useful life of the well oil. / A aderência em estruturas tubulares metálicas revestidas com material cimentício, tais como, poço de petróleo é bastante complexa. Estes estão sujeitos a variação de temperatura, bombeamento, injeção de vapor, vibrações provocadas por cargas explosivas, que podem vir a prejudicar a interface do conjunto tubo-pasta de cimento, através da perda da aderência. Ensaios de arrancamento em laboratório são utilizados para verificação desta aderência. No entanto, esta técnica não contempla a vida útil da integridade estrutural do poço. O presente trabalho tem como objetivo contribuir para o aperfeiçoamento da técnica de verificação da aderência através de carregamento estático e dinâmico. Para isto, utilizou-se primeiro testes de arrancamento para verificação de uma melhor velocidade de aplicação de carga. Para isto utilizou-se tubos metálicos revestidos parcialmente por pasta de cimento. Simulou-se duas condições de contato: sem tratamento na superfície dos tubos, e com tratamento NaCl. Observou-se que a presença do NaCl e uma menor velocidade de aplicação de carga influenciaram de forma positiva a tensão de aderência. Para o ensaio dinâmico quase estático, através da contagem do número de ciclos, percebeu-se que a presença desta substância na interface apresentou um maior número de ciclos. Desta forma concluiu-se que esta técnica é viável para avaliação da vida útil do poço de petróleo.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FranciscoATB_DISSERT.pdf: 170574 bytes, checksum: 1c8ab112e2d611ca8a276251605aaaa3 (MD5) Previous issue date: 2010-10-11 / The Compound Portland cements are commonly used in construction, among them stand out the CPII-Z, CPII-F and CPIV. These types of cement have limited application on oil well cementing, having its compositional characteristics focused specifically to construction, as cement for use in oil wells has greater complexity and properties covering the specific needs for each well to be coated. For operations of oil wells cementing are used Portland cements designed specifically for this purpose. The American Petroleum Institute (API) classifies cements into classes designated by letters A to J. In the petroleum industry, often it is used Class G cement, which is cement that meets all requirements needed for cement from classes A to E. According to the scenario described above, this paper aims to present a credible alternative to apply the compound cements in the oil industry due to the large availability of this cement in relation to oil well cements. The cements were micro structurally characterized by XRF, XRD and SEM tests, both in its anhydrous and hydrated state. Later technological tests were conducted to determine the limits set by the NBR 9831. Among the compound cements studied, the CPII-Z showed satisfactory properties for use in primary and secondary operations of oil wells up to 1200 meters cementing / Os cimentos Portland Compostos s?o comumente utilizados na constru??o civil, dentre eles destacam-se os CPII-Z, CPII-F e o CPIV. Estes tipos de cimento t?m sua aplica??o limitada para cimenta??o de po?os de petr?leo, tendo em vista suas caracter?sticas composicionais direcionadas especificamente para a constru??o civil. Cimentos para uso em po?os de petr?leo possuem uma maior complexidade e propriedades que d?o suporte ?s necessidades especificas para cada po?o a ser revestido. Para as opera??es de cimenta??o de po?os petrol?feros, s?o usados cimentos Portland desenvolvidos especialmente para tal finalidade de acordo com as normas API (American Petroleum Institute), os quais s?o classificados por classes, designadas pelas letras de A a J. Na ind?stria do petr?leo, comumente se utiliza o cimento da classe G, por ser um cimento que atende praticamente todas as condi??es previstas para os cimentos das classes A at? E. De acordo com o cen?rio descrito acima, esse trabalho teve como objetivo apresentar uma alternativa confi?vel para aplica??o de cimentos compostos na ind?stria do petr?leo em fun??o da grande disponibilidade destes cimentos em rela??o aos cimentos petrol?feros. Os cimentos foram caracterizados microestruturalmente atrav?s de ensaios de FRX, DRX e MEV, tanto em seu estado anidro quanto hidratado. Posteriormente, foram realizados ensaios tecnol?gicos para determinar os limites estabelecidos pela norma NBR 9831. Dentre os cimentos compostos estudados, o cimento CPII-Z apresentou propriedades satisfat?rias para aplica??o em opera??es de cimenta??o prim?ria e secund?ria de po?os petrol?feros at? 1200 metros

Orientadores: Celso Kazuyuki Morooka, Jose Ricardo Pelaquim Mendes, Kazuo Miura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:58:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Chipindu_NjaloSocratesChipongue_M.pdf: 4694196 bytes, checksum: 6b99e27328776d4bdf9d03833efef6f0 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Os problemas na perfuração de poços de petróleo são responsáveis pela maior parte dos tempos não produtivos, elevando assim os custos diários das operações. Portanto, o estudo e o entendimento destes problemas contribuirá para a otimização da perfuração, melhorando assim as práticas ou mitigando os efeitos severos das anormalidades. O presente trabalho apresenta três procedimentos para identificação das causas dos problemas que poderão auxiliar o jovem profissional a caracterizar os mais variados problemas que ocorrem durante a perfuração de um poço. Neste escopo são abordadas apenas as ocorrências pré-classificadas como dificuldade de manobra, dificuldade de avanço, e prisão. O estudo usa dados dos boletins diários de perfuração dos poços, dados de mudlogging, dados obtidos por ferramentas de monitoramento contínuo da perfuração e outros dados como o fluido utilizado, a configuração da composição de fundo, o desgaste de broca, o gráfico do caliper, litologia e trajetória do poço. A caracterização dos problemas é feita mediante a identificação e associação de eventos que levam a formular hipóteses das prováveis causas dos problemas. Dois grupos de pesquisa (Unicamp e Genesis do Brasil) em engenharia de poço implementaram separadamente os procedimentos propostos. Os resultados foram coincidentes para a maioria trechos de poços marítimos de desenvolvimento analisados, o que atesta a eficácia dos procedimentos diagnósticos. Este estudo é importante para indústria, pois pode maximizar a eficiência na perfuração, através da minimização e/ou eliminação dos tempos não produtivos, responsáveis por avultadas perdas econômicas, além de permitir tornar mais robustas as ferramentas de acompanhamento, em tempo real, das operações de perfuração, na tomada de decisões e na melhoria do processo de planejamento de poço / Abstract: Drilling problems are accountable for the majority of the non productive times in the industry raising the daily operations costs. Therefore, the study and understanding of the problems will contribute to the drilling optimization, improving the practices or by mitigating their severe effects. The present work presents three procedures for identification of causes of drilling problems which can help the young professionals to characterize a wide range of problems that occur while drilling an oil well. In this scope they are studied only the problems pre-classified by occurrence as: problems in tripping, problem in drilling ahead and stuck pipe. The study uses data from the daily drilling reports, mudlogging data, on time monitoring tools data and mud data, Bottom Hole Assembly composition, bit wear report, caliper data, litology and well trajectory. The characterization of the problems is made by identification and association of the events that lead to formulate the hypotheses of the probable causes of the problems. Two research groups (Unicamp and Genesis do Brasil) in well engineering implemented separately the three proposed procedures. The results were coincident for the majority of the analyzed intervals of offshore development wells, demonstrating the efficacy of the proposed procedures. This work is important to the industry since it leads to the drilling efficiency maximization by minimization and/or elimination non productive times that are the main responsible for economic losses, beside the fact that these findings can be used to boost the capacity of the monitoring and logging tools as well as to support the on time decision making and to improve well planning process / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Orientador: Paulo Roberto Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-24T14:14:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LimaNeto_EpaminondasGonzaga_M.pdf: 3589611 bytes, checksum: e5bb12837c541392cc224ea75b48dc4b (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O cenário das perfurações de poços de petróleo vem mudando ao longo do tempo. Tanto pela necessidade do suprimento da demanda crescente por petróleo e gás quanto pela queda na produção de campos maduros, a perfuração de poços tem se deparado com ambientes mais agressivos a cada dia: maiores temperaturas, maiores pressões, maior afastamento em relação à costa e ambientes quimicamente mais hostis. A presença considerável de dióxido de carbono - CO2 - nos reservatórios aponta para uma maior preocupação na perfuração de poços em tais formações uma vez que, se esse componente adentra ao poço numa situação de kick, sua interação com a lama de perfuração pode alterar características importantes desse fluido, tais como: densidade, viscosidade e acidez. Este trabalho tem por objetivo investigar o comportamento PVT de sistemas contendo CO2 e líquidos com composição similar aos fluidos de perfuração à base de óleo: n-parafina pura e emulsão inversa. Foram realizados um estudo experimental de tais sistemas, uma simulação computacional, uma análise estatística dos dados obtidos para esse sistema com o intuito de avaliar as melhores correlações matemáticas para representação dos dados experimentais e aplicações de tais correlações em exemplos de controle de poço. Os resultados experimentais mostram que a simulação consegue reproduzir bem os dados experimentais (desvios de até 16%), apenas subestimando-os em frações molares de CO2 mais elevadas. Comparando os dados para o CO2, obtidos neste trabalho, com dados para o metano, obtidos da literatura, observa-se que o sistema contendo CO2 apresenta, dentre outras características, maior fator de formação de volume e solubilidade até 15 vezes maior que o sistema contendo metano. Por fim, ao examinar os exemplos de controle de poço, percebe-se que quanto maior é o teor de CO2 no sistema, maior é o valor do pit gain, tornando a presença de CO2 no sistema favorável à detecção do kick / Abstract: The scenario of oil and gas well drilling has been changing over the years. Not only because the need of supplying the increasing demand for petroleum and gas but also due to the decrease on the production of mature fields, well drilling has been constantly facing aggressive environments: higher temperatures, higher pressures, higher offshore distances and hazardous chemical environments. The presence of carbon dioxide - CO2 - on reservoirs leads to a concern on well drilling in these formations because the entrance of this gas into the well, in a kick situation, and its interaction with the drilling fluid can change important characteristics of this fluid such as: density, viscosity and acidity. This work aims to evaluate the PVT behavior of the systems containing CO2 and liquids similar to the ones used as base for oil-based drilling fluids: n-paraffin and inverse emulsion. An experimental study of these systems, a computational simulation, a statistical analysis of the data acquired aiming to evaluate the best mathematical correlations to represent these data and applications of these correlations were carried out. The experimental results show that the simulation can reproduce satisfactorily the experimental data (deviations up to 16%), only underestimating them at higher CO2 molar fractions. When comparing the data for CO2, obtained in this work, and the ones for methane, obtained from literature, it is possible to notice that the system containing CO2 has, among other characteristics, higher oil volume formation factor and solubility 15 times greater than the system containing methane. Finally, by examining well control examples, one can notice that the pit gain assumes higher values as the CO2 content increases making the presence of CO2 in the system favorable to kick detection / Mestrado / Explotação / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo