Orientadores : Celso Kazuyuki Morooka , Fernando Iguti / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-16T10:40:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_PauloRoberto_M.pdf: 2296232 bytes, checksum: d0332399d97c6ebb78b8f431976bf63e (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: O trabalho aborda, de forma introdutória, o problema da interação entre o solo e a cabeça do poço, utilizando-se uma estaca alojada num meio linear, elástico, isotrópico e homogêneo, de características semi-infinitas, como modelo. Foi desenvolvido um algoritmo para análise estática de estruturas ciclo-simétricas pelo método de elementos finitos, para viabilizade do estudo em termos na infra-estrutura computacional existente. Inicialmente é feita uma calibração do modelo composto por elementos isoparamétricos de 20 nós da Família Serendipity, com soluções analíticas para cargas concentradas atuantes na superfície de um sólido semi-infinito. A partir deste estudo é feita uma comparação do modelo de Elementos Finitos para uma estaca sob carregamento axial e lateral com o Modelo de Elasticidade (Poulos & Davis) para análise do problema / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Automação e Sistemas, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T22:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 318742.pdf: 2523824 bytes, checksum: c1c288ef5a3a99f32afc9d55568a477b (MD5) Previous issue date: 2013 / O problema de otimizar a distribuição de gás de injeção a poços de petróleo e direcionar a produção para separadores sujeitos a restrições de vazão é um problema não-linear inteiro-misto de considerável dificuldade. Uma abordagem para resolver tais problemas consiste em transformar as funções não-lineares em lineares por partes. Ainda assim, para se obter bons modelos, as curvas são finamente discretizadas, o que torna o modelo complexo. Para abordar este problema, é proposta a estratégia de gerar curvas lineares por partes de forma adaptativa. A adaptação é construída com um subconjunto de breakpoints da função original de tal forma que a região do ótimo coincida com a curva original. Este procedimento é nomeado Linearização por Partes Adaptativa, que busca iterativamente encontrar o ponto ótimo, adaptando as curvas no seu entorno até que o problema convirja. Para gerar novas adaptações, com um dado ponto ótimo, três heurísticas são propostas: linear, na qual a região no entorno do ponto ótimo na curva é adaptada; linear com pontos fixos, que é a mesma da linear, mas fixando pontos distantes do ótimo ao gerar uma nova adaptação; e logarítmica, inspirada no algoritmo de busca binária, segundo o qual os intervalos da adaptação próximos ao ponto ótimo são subdivididos. A Linearização por Partes Adaptativa é então aplicada na otimização da produção de diferentes campos de petróleo e gás com Curvas de Desempenho dos Poços unidimensionais. No geral, o tempo computacional é superior a uma resolução sem a Linearização por Partes Adaptativa, i.e. a técnica não trouxe ganhos para funções unidimensionais. Dentre as heurísticas lineares, não houve ganho ao fixar os pontos, pois o maior custo computacional é gasto não no problema de adaptação, mas no de otimização, que é resolvido diversas vezes, uma para cada iteração. Para os cenários com baixa disponibilidade de gás, a heurística linear convergiu com menos iterações, pois o ponto ótimo foi encontrado no início das curvas, que é uma região bem adaptada já na aproximação inicial. Para maiores disponibilidades, a heurística logarítmica convergiu com um menor número de iterações. Por último, são estabelecidas as fundações para a Linearização por Partes Adaptativa bidimensional. As heurísticas lineares e logarítmicas são estendidas para este contexto e validadas em problemas simples de otimização <br> / The problem of optimizing the allocating lift-gas to oil wells and routing the production to separators subject to flow constraints is a mixed-integer non-linear problem of considerable difficulty. One approach for solving this problem is to transform the non-linear functions into piecewise linear ones. Still, for accurate models, some curves are finely discretized, what adds up to the model complexity. In order to tackle this problem, a technique is proposed to generate an adapted piecewise-linear curve. The adaptation is constructed with a subset of breakpoints from the original curve, in a way that the region of the optimum coincides with the original curve. This procedure is named Adaptive Piecewise Linearization, which consists of iteratively finding the optimal point and adapting the curves on its neighborhood until convergence is reached. In order to generate new adaptations for a given optimal point, three heuristics are proposed: linear, which adapts the region close the optimal point on the curve; linear with fixed points, which is the same as the linear, but it fixes the breakpoints that are far from the optimum upon generating a new adaptation; and logarithmic, inspired on the binary search, which divides the intervals of the piecewise-linear adaptation close to the optimum. The Adaptive Piecewise Linearization is then applied to optimize the production of different oil and gas fields with unidimensional Wells Performance Curves. In general, the computational time is greater than solving without the Adaptive Piecewise Linearization. Among the linear heuristics, gains from fixing the points are rather fruitless, for most computational time is spent, not on the adaptation, but on the optimization problem, which is solved many times, once for each iteration. For scenarios with low availability of gas, the linear heuristic converged with fewer iterations, because the optimal point is located close the beginning of the curve, a region that is well adapted in the initial approximation. For higher gas availability, the logarithmic heuristic converged with fewer iterations. Lastly, the foundations for the bi-dimensional Adaptive Piecewise Linearization are laid. The linear and logarithmic heuristic are extended to this context and are validated in some simple optimization problems.

Orientador: Francisco Jose Soares Alhanati / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T03:10:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_RutaciodeOliveira_M.pdf: 23905451 bytes, checksum: 88f4d078526bec4e0afccdcedd9afb86 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: Este trabalho propõe um novo modelo dinâmico para o comportamento de sistemas de bombeamento mecânico alternativo, considerando trajetórias de poço tridimensionais. Mostra-se que a formulação proposta é mais geral que as anteriores, e que vários dos modelos existentes, tanto para poços verticais como para poços direcionais, dela podem ser deduzidos. Os resultados do novo modelo, bem como os de outros seis modelos, são comparados com dados de campo coletados em 16 poços da Bacia Potiguar, Brasil. Esta comparação resultou na determinação do coeficiente de atrito de Coulomb e do fator de amortecimento adequados a estes poços. Verifica-se, ainda, que o modelo proposto é o mais preciso na previsão dos parâmetros básicos de projeto / Abstract: This work proposes a new dynamic model for the behavior of sucker rod pumping systems, that considers 3D well trajectories. It is shown that the proposed formulation is more general then the previous ones, and that several existing models, for both vertical and directional wells, can be deduced from it. The results of this new model, as well as of six other existing models, are compared with field data collected from 16 wells in the Potiguar Basin, Brazil. This comparison resulted in the determination of the adequate Coulomb friction coeficient and dumping factor for such wells. It is verified, also, that the proposed model is the most accurate in predicting the basic design parameters / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador : Kelsen Valente Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:45:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_SergioVasconcellos_M.pdf: 2482873 bytes, checksum: 8ce784d7b8e28cde348fbf2acedd6392 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: A descarga de um poço de petróleo por gas lift contínuo se desenvolve em condições de fluxo multifásico transiente, entretanto, os métodos de projeto disponíveis para a instalação do gas lift contínuo assumem escoamento em regime permanente desde a partida até a estabilização do poço. Utilizando um simulador computacional existente, que tem por base a equação da conservação da quantidade de movimento para a mistura e a equação da conservação da massa para as fases, este trabalho avalia os efeitos transientes do fluxo multifásico quando se tem espaçamento e regulagem de válvulas na coluna de produção obedecendo a um projeto convencional. Um método de projeto convencional é detalhado e em seguida três poços hipotéticos, primeiro dimensionados conforme o método descrito e depois tendo apenas duas válvulas na coluna, são submetidos ao simulador e os resultados confrontados e analisados sob o ponto de vista transiente. Especial ênfase é dada ao tempo total decorrido e volume de gás de injeção consumido durante a descarga. Paralelamente, se conduz uma análise de sensibilidade de alguns parâmetros do poço (pressão estática de reservatório, Pe; pressão de fluxo na superfície, Pcab; pressão disponível de gás de injeção, Pko; abertura do choke; grau API do óleo, o API; índice de produtividade, IP e razãO gás/óleo da formação, RGOF) envolvidos na descarga / Abstract: Oil wells unloading by gas lift is a transient phenomenon. However, available design and analysis methods for continuous flow gas lift installations are based on steady state flow conditions. This work uses a computer model (based on gas and liquid mass-conservation laws and mixture momentum-conservation law) to study multiphase flow transient effects in gas lift wells when valves distribution in the string and calibration are set based on conventional design methods. A conventional method of design is given in detail. Three hipothetical wells conventionally designed are then unloaded and analysed under transient flow conditions. After that, each hipothetical well with only two valves remained in the string is unloaded to verify the influence of the numbet of the valves and transient effects in the unloading processo This work devotes special emphasys to the time and lift gàs consumption during wells unloading. Also, some wells parameters have its sensibility analysis done (static reservoir pressure, Pe; desired head pressure, Pcab; kick off pressure, Pko; choke opening; oil o API; productivity index, IP; formation gas/oil ratio, RGOF) / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Luiz Felipe Mendes de Moura / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-14T01:55:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moura_LuizSergioSaboia_M.pdf: 2584315 bytes, checksum: d45fddf33a540fce0fe677f87f01d925 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: É objetivo primordial deste trabalho avaliar numericamente a transferência de calor e o gradiente de pressão que ocorrem no escoamento bifásico de vapor saturado ou água subresfriada no fluxo horizontal em tubulações aéreas ou enterradas e no fluxo vertical descendente na coluna de injeção de vapor de poços de petróleo. As perdas de calor ao longo do escoamento causam a condensação progressiva do vapor saturado chegando, em alguns casos, ao escoamento de água subresfriada. Esta condensação induz em mudanças no padrão de fluxo do escoamento bifásico bem como no coeficiente global de transferência de calor. Para isto, foram consultadas literaturas científicas visando a elaboração de um Modelo Matemático e Numérico. As equações da quantidade de movimento e da energia, por ser um problema não-linear, são resolvidas simultaneamente pelo método iterativo de Newton-Raphson. Finalmente, são partes integrantes deste trabalho a validação do modelo com dados de campo e a análise de alguns resultados obtidos através do mesmo objetivando, assim, um apoio técnico importante ao desenvolvimento de projetos de injeção de vapor na indústria do Petróleo / Abstract: The main objective of this work is to avaluate numerically the heat transfer and the pressure drop in the horizontal two-phase flow of saturated steam and hot water flow in air or underground pipelines, and in the downward flow at the steam tubing of the petroleum well. The heat loss during the flow induces a progressive condensation of saturated steam reaching, in some cases, the flow of hot water. This condensation results in changes in the two-phase flow pattern and in the global heat transfer coefticient. In this work, the scientific literature was studied in order to find out a mathematic and a numerical model.' The momentum and the energy equations are solved simultaneously by the Newton-Raphon method. Finally, the model validation through the available experimental data and the analysis oí some results, are included in this work, providing an important technical background to the development of steam injection projects in the petroleum industry / Mestrado / Titulação

Orientador: Eric Edgar Maidla / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-14T03:53:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SampaioJunior_JorgeHyginoBraga_M.pdf: 1591867 bytes, checksum: ff4840c1ff5f48ffb1a84e6cba280d5c (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Um modelo geral de interação broca-formação foi desenvolvido para determinar a taxa de variação azimutal e a estimativa do ângulo de saída (lead angle) a ser utilizado na perfuração de um poço direcional. O modelo foi usado em um programa de computador e validado usando dados de 15 poços direcionais perfurados na área marítima da Bacia de Campos no Brasil. Os resultados mostraram que as previsões das taxas de variação azimutal foram boas para a maioria das trajetórias. Devido à falta de informações geológicas apropriadas dos poços de correlação, são necessários dados de campo adicionais para posterior avaliação do modelo. Os resultados das determinações dos ângulos de saída mostraram que é possível em alguns casos, se evitar correções de direção através da determinação apropriada deste ângulo. / Abstract: A general rock-bit interaction model was developed to lead angle required while kicking off a directional well. The model was used by a computer program and was validated using the data of 15 directional wells drilled in the offshore Campos Basin area in Brazil. The results showed that the bit walk predictions were good for the most of the well trajectories. Due lo lack of the appropriate geological information on the history wells, additional field example are necessary to further validate the model. The results on the lead angle computations showed that it is possible sometimes to avoid direction corrections through the appropriate prediction of this angle. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Osvair Vidal Trevisan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T05:34:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Camargo_Christianede_M.pdf: 3074307 bytes, checksum: 0f9dd090494a2038b8c4c1534da6efaa (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: A análise de testes de pressão em poços horizontais tem por objetivo determinar os parâmetros da formação e algumas características do poço horizontal, através da utilização de técnicas convencionais de interpretação de testes ou de técnicas mais sofisticadas que incluem a análise automatizada. Neste trabalho será apresentado um modelo matemático para representar o comportamento transiente da pressão de um poço horizontal em um reservatório anisotrópico de espessura limitada. Este modelo considera a existência da perda de carga no interior do poço horizontal, em fluxo monofásico laminar ou turbulento. Para determinação da solução semi-analítica, a equação da queda de pressão no poço é acoplada à equação de fluxo no reservatório, considerando a continuidade das pressões e das vazões na interface poço horizontal/reservatório. Concluiu-se que, para a maioria das aplicações práticas, a pressão pode ser considerada constante ao longo do poço horizontal. Os efeitos de estocagem e de película são incluídos no modelo aplicando-se o teorema da superposição na solução para a vazão total de produção constante. É proposta uma modelagem para o dano de formação que considera a anisotropia da formação e o tempo de exposição desta aos fluidos de perfuração e de completação. Uma fórmula para o fator de película é obtida. São apresentadas aproximações assintóticas da solução. A análise automatizada de testes em poços horizontais é apresentada através da técnica de regressão não linear utilizando o método dos mínimos quadrados. Para viabilizar a aplicação desta técnica, em termos de tempo computacional, foi utilizado um modelo de fluxo uniforme equivalente. As conclusões quanto à aplicação desta técnica são limitadas, dada a escassez de casos reais na literatura. São incluídos exemplos de casos reais e de casos sintéticos / Abstract: The objective of a horizontal well test analysis is to obtain some reservoir/well parameters by using conventional or automated techniques of analysis. This work presents a mathematical model in order to represent the transient pressure behavior of a horizontal well in an anisotropic reservoir of finite thickness. The model considers the pressure drop due to the fluid flow inside the wellbore. To obtain the semi-analytical solution, the wellbore and reservoir fluid flows are coupled considering continuity of pressures and rates at the sandface. One of the conclusions is that the infinite-conductivity wellbore assumption can be used for most of the practical cases. Using the solution for the constant terminal rate case, wellbore storage and skin effects are included in the model by applying the superposition theorem. This study also suggests a model for the formation damage which includes the effects of reservoir anisotropy and the time of exposure to drilling and completion fluids. An analytical expression for the skin factor is resented. Asymptotic expressions are given for early, intermediate and late time flow behaviors. An automated well test analysis procedure using the least squares nonlinear regression technique is presented. The use of this technique is made possible by applying a model of uniform-flux condition on the inner boundary, adopted to minimize the computational effort. The conclusions on the application of this technique are limited, due to the scarcity of papers with actual field data in the petroleum literature. Various examples with synthetic and field data are included. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Oswaldo Antunes Pedrosa Junior, Kelsen Valente Serra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-19T04:50:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lemos_WalterPetrone_M.pdf: 3108909 bytes, checksum: 1cdba04caf893f2dd094075b78727c71 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Durante os períodos de fluxo de testes de formação por tubulação em poços não surgentes, os fluidos podem experimentar elevadas velocidades e rápidas alterações de aceleração no poço, embora não alcancem a superfície. Em geral, soluções analíticas para o teste "slug" desprezam efeitos inerciais, de fricção, de compressibilidade, de transferência de massa e de fluxo multifásico no poço. Na maior parte dos modelos, a dinâmica do colchão inicialmente presente no poço também é desconsiderada. Um simulador numérico, que acopla modelos para o fluxo isotérmico bifásico (gás-óleo), tipo "black-oil", no poço e no reservatório, foi desenvolvido para investigar a magnitude destes efeitos nas respostas dos períodos de fluxo e estática do teste. A técnica de acoplamento implementada permite o uso de modelos numéricos independentes para poço e reservatório. A região no poço com fluxo bifásico transiente e comprimento variável foi modelada supondo-se fluxo homogêneo e estados estacionários successivos. Efeitos inerciais foram considerados somente para a região com fluxo monofásico incompressível e comprimento constante, correspondente ao colchão. Para simulação do período de estática, o poço foi representado por uma câmara de estocagem. Um simulador clássico, totalmente implícito, com ponto de bolha variável, foi usado para representar o fluxo radial, unidimensional, no reservatório. Para verificar o modelo computacional resultante, as soluções numéricas foram comparadas com soluções analíticas monofásica; disponíveis para o teste "slug". Os resultados mostraram que os efeitos gravitacionais predominam no cálculo da pressão de fundo do poço, durante o período de fluxo. Efeitos do atrito no poço são, em geral, desprezíveis. Efeitos inerciais no colchão podem ser importantes para alguns sistemas, porém se restringem aos primeiros instantes do período de fluxo do teste / Abstract: During the flow periods of drillstem tests (DST) from non-flowing wells, wellbore fluids may experiment very high velocities and rapid acceleration changes, though they do not reach the surface. Analytical models developed for slug test analysis usually neglect inertial, frictional, compressional, mass transfer and multiphase tlow effects inside the wellbore. Also, the dynamics of the cushion initially present in the well is not considered in most models. A numerical simulator, which couples well and reservoir models for isothermal, black-oil type, gas-oil flow, was developed to investigate the magnitude of such effects on the response of flow and build-up test periods. The coupling technique implemented allows one to use independent numerical models for the well and the reservoir. The two-phase, homogeneous, transient flow region with variable length inside the wellbore was modeled using a succession of steady state conditions. Inertial effects were considered only for the single-phase flow of the incompressible, constant length cushion ahead of the two-phase region in the wellbore. The well was represented as an accumulation chamber for the build-up period simulation. A classical radial, unidimensional, fully implicit, variable bubble-point pressure simulator was used to model reservoir flow. In order to verify the resulting computer model, numerical solutions were compared to available single-phase slug test analytical solutions. The results showed that the hydrostatic head has the most important contribution to the bottom-hole pressure of the flowing period. Friction effects inside the wellbore are, in general, negligible. Cushion inertial effects may be important for some systems, but they are restricted to the very beginning of the DST flow period / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Otto Luiz Alcantara Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-23T02:15:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sotomayor_GabrielPauloGutierrez_M.pdf: 7161262 bytes, checksum: 24cf3d504523dcb7879327e83bf884b1 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Diversas soluções de aplicativos computacionais tem sido adotadas pela indústria de petróleo para controle de poço. Nenhum destes aplicativos, entretanto, trata de maneira integrada a questão operacional, isto é, não associam os procedimentos de projeto com os de operação, passando pelo tratamento de anormalidades para situações de lâminas de água profundas. Tal fato termina por impactar a coordenação do processo de controle de poço, com consequências negativas para a segurança do poço e custos operacionais. Esta dissertação mostra o desenvolvimento e a aplicação de uma ferramenta computacional que enfoca a questão da integração no processo de controle de poço, nas etapas de projeto, monitoramento e circulação do gás. Esta ferramenta, denominada PROKICK, disponibiliza para os técnicos e engenheiros envolvidos no controle de poço, funcionalidades de procedimentos operacionais, previsão de pressões e geração da planilha de controle voltadas principalmente para poços de lâmina d'água profunda. o aplicativo suporta, ainda, o tratamento de problemas de controle de poço com sistemas baseados em conhecimento, implementados através de regras de produção / Abstract: Many solutions based on computational systems have been adopted by petroleum industry for well control problems. None of this tools, however, treats operational issues with an integrated vision, that is, they do not associate the design procedures with operational procedures. They also do not regard the analysis of abnormal situations during deepwater well control operations. These facts affect the coordination of well control process, with detrimental consequences to well safety and operational costs. This dissertation presents the development and application of a computational tool that works with an integrated vision of well control process and includes tasks related to the well design concerning safety, kick detection and kick circulation out of the well. This tool, named PROKICK, offers to the technical personnel involved in well control operations, functionality to operational procedures, pressure behavior prediction and preparation of killsheet for deepwater wells. AIso, this tool supports the analysis of well control problems with knowledge systems, built with production roles / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador : Denis Jose Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T14:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Prado_RonicePaixaoSilva_M.pdf: 944392 bytes, checksum: 80de4161a82b122e4757a5c1393ee562 (MD5) Previous issue date: 2003 / Mestrado