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Novo m?todo para estimativa do gradiente de fratura para po?os de petr?leoFerreira, Cl?vis Dantas 13 August 2010 (has links)
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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
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Soluções analíticas e numéricas para o escoamento laminar desenvolvido de fluído viscoplástico em dutos e anulares elípticosAlegria, Luis Miguel Casanova 06 April 2011 (has links)
Durante o processo de perfuração de poços de óleo e gás, em geral a passagem e oscilações da broca de perfuração provoca a ovalização das paredes do poço. O presente trabalho apresenta um estudo analítico e numérico do escoamento de fluido viscoplástico tipo Herschel-Bulkley através de três configurações de tubos de seções transversais elípticas: tubo elíptico, elíptico anular concêntrico e excêntrico. O objetivo desse estudo é analisar o efeito dos parâmetros geométricos do tubo, cinemáticos do escoamento e reológicos do fluido na perda de carga. A modelagem matemática foi realizada com base nas equações de balanço de massa e de quantidade de movimento e uma equação constitutiva para o tensor tensão do fluido. Para a solução analítica são utilizados os métodos de transformação de coordenadas e da folga variável modelando o escoamento como entre placas paralelas. Para a solução numérica é empregado o método de volumes finitos. As simulações numéricas são realizadas com o programa comercial PHOENICS-CFD. Para validar os resultados, são realizadas comparações com a literatura. Para cada geometria investigada foram obtidos os parâmetros de interesse na engenharia como: perfil de velocidade, vazão volumétrica, perfil das tensões e expressão para o fator de atrito. Os resultados para o duto anular circular concêntrico e excêntrico são corretamente reproduzidos quando a seção anular elíptica tende para a razão de aspecto unitária. / During the oil well drilling operations, the oscillations and the advancement of the drill makes the well takes an oval shape. This work presents an analytical and numerical study of the viscoplastic fluid flow of a Herschel-Bulkley fluid, through three types of elliptical cross sections ducts: elliptical, concentric and eccentric elliptical annulus. The objective is to analyze the effects of the pipe geometrical parameters, the kinematics of the flow and the fluid rheology over the pressure drop. The mathematical model was based on the mass and momentum balance equations and a constitutive equation expressing the stress tensor of the fluid. The analytical solutions employed were an analytical transformation of coordinates and other one based on in the slot flow model and the fluid flow was modeled as parallel plates in narrow annuli. For the numerical solution of the balance equations the finite volume method was used. The numerical simulations were carried out with PHOENICS-CFD. For validation of the results, comparisons with numerical and analytical results available in literature were done. Relevant engineering parameters were obtained, like velocity profiles, volumetric flow rate, shear stress profiles and an expression for the friction factor. The results for the concentric and eccentric circular annulus are adequately reproduced when the elliptical cross section tends towards unitary aspect ratio.
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Soluções analíticas e numéricas para o escoamento laminar desenvolvido de fluído viscoplástico em dutos e anulares elípticosAlegria, Luis Miguel Casanova 06 April 2011 (has links)
Durante o processo de perfuração de poços de óleo e gás, em geral a passagem e oscilações da broca de perfuração provoca a ovalização das paredes do poço. O presente trabalho apresenta um estudo analítico e numérico do escoamento de fluido viscoplástico tipo Herschel-Bulkley através de três configurações de tubos de seções transversais elípticas: tubo elíptico, elíptico anular concêntrico e excêntrico. O objetivo desse estudo é analisar o efeito dos parâmetros geométricos do tubo, cinemáticos do escoamento e reológicos do fluido na perda de carga. A modelagem matemática foi realizada com base nas equações de balanço de massa e de quantidade de movimento e uma equação constitutiva para o tensor tensão do fluido. Para a solução analítica são utilizados os métodos de transformação de coordenadas e da folga variável modelando o escoamento como entre placas paralelas. Para a solução numérica é empregado o método de volumes finitos. As simulações numéricas são realizadas com o programa comercial PHOENICS-CFD. Para validar os resultados, são realizadas comparações com a literatura. Para cada geometria investigada foram obtidos os parâmetros de interesse na engenharia como: perfil de velocidade, vazão volumétrica, perfil das tensões e expressão para o fator de atrito. Os resultados para o duto anular circular concêntrico e excêntrico são corretamente reproduzidos quando a seção anular elíptica tende para a razão de aspecto unitária. / During the oil well drilling operations, the oscillations and the advancement of the drill makes the well takes an oval shape. This work presents an analytical and numerical study of the viscoplastic fluid flow of a Herschel-Bulkley fluid, through three types of elliptical cross sections ducts: elliptical, concentric and eccentric elliptical annulus. The objective is to analyze the effects of the pipe geometrical parameters, the kinematics of the flow and the fluid rheology over the pressure drop. The mathematical model was based on the mass and momentum balance equations and a constitutive equation expressing the stress tensor of the fluid. The analytical solutions employed were an analytical transformation of coordinates and other one based on in the slot flow model and the fluid flow was modeled as parallel plates in narrow annuli. For the numerical solution of the balance equations the finite volume method was used. The numerical simulations were carried out with PHOENICS-CFD. For validation of the results, comparisons with numerical and analytical results available in literature were done. Relevant engineering parameters were obtained, like velocity profiles, volumetric flow rate, shear stress profiles and an expression for the friction factor. The results for the concentric and eccentric circular annulus are adequately reproduced when the elliptical cross section tends towards unitary aspect ratio.
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Caracterização de águas produzidas provenientes de campos petrolíferos onshore do Estado de SergipeRibeiro, Vaniele Souza 31 January 2013 (has links)
In this work, five water produced samples from oil fields onshore (land) of the Sergipe State were characterized. The physico-chemical parameters such as pH, conductivity, turbidity, suspended solids, biochemical oxygen demand (BOD) and content of oil and grease (TOG) were determined. The concentrations of anions (Br-, Cl-, F-, NO3- and SO42-) and cations (Ca2 +, K +, Mg2+, Na +, and NH4+) were determined by ion chromatography (IC). The total arsenic was determined by hydride generation atomic fluorescence spectrometry (HG AFS). For trace metals determination (Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Ni, Pb, V and Zn) was used inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). The limit of quantification (LOQ) ranged between 0.07 ìg L-1 (Cd e V) and 22 ìg L-1 (Fe). The precision was expressed as relative standard deviation (RSD) ranged between 0.03% (Na+) and 7.39% (F-). The values of recoveries obtained were between 85 ± 3% (Zn) and 112 ± 1% (Li). The results were compared to the values established by Resolution 430/2011 of the National Council for the Environment (CONAMA). To evaluate the data, the principal component analysis (PCA) and hierarchical cluster analysis (HCA) were used. The concentrations of BOD, TOG, Ba, Mn and Fe were higher than those allowed by law, for some samples. The pH and concentration of As, Pb, Cr, Cu and Ni, for all samples, were consistent with established values. The conductivity, turbidity, suspended solids, concentration of anions, cations, Li and V are not required by law. The concentrations of Cd and Zn were below the LOQ of the method. In general, all the samples have very similar profiles with relatively close found values for all parameters. It was found that the samples have characteristics and inorganic constituents, which may cause damage to environment or generate drawbacks when used for reinjection. Therefore, the monitoring and characterization the produced water from onshore oil fields are very important for proper treatment of this effluent. / Neste trabalho, foram caracterizadas cinco amostras de agua produzida, provenientes de campos petroliferos onshore (terrestres) do Estado de Sergipe. Foram determinados os parametros fisico-quimicos, como pH, condutividade, turbidez, solidos suspensos, demanda bioquimica de oxigenio (DBO) e teor de oleos e graxas (TOG). Os anions (Br- , Cl-, F-, NO3- e SO42-) e cations (Ca2+, K+, Mg2+, Na+ e NH4+) foram determinados por cromatografia de ions (IC). O arsenio total foi determinado por espectrometria de fluorescencia atomica com geracao de hidreto (HG AFS). Para determinacao dos metais traco (Ba, Cd, Cr, Cu, Fe, Li, Mn, Ni, Pb, V e Zn) foi utilizada a espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICP-MS). Os valores de limite de quantificacao (LQ) variaram entre 0,07 Êg.L-1 (Cd e V) e 22 Êg.L-1 (Fe). A precisao foi expressa como desvio padrao relativo (RSD), variando entre 0,03% (Na+) e 7,39% (F-). Os valores de recuperacoes ficaram entre 85 } 3 % (Zn) e 112 } 1% (Li). Os resultados obtidos foram comparados aos valores estabelecidos pela Resolucao 430/2011 do Conselho Nacional de Meio Ambiente (CONAMA). Para avaliar os dados, utilizou-se a analise de componente principal (PCA) e analise de agrupamento hierarquico (HCA). Os valores das concentracoes de DBO, TOG, Ba, Mn e Fe foram maiores do que os permitidos pela legislacao, para algumas amostras. Os valores de pH e constituintes inorganicos (As, Pb, Cr, Cu e Ni) para todas as amostras foram concordantes com os valores estabelecidos. A condutividade, turbidez, solidos suspensos, concentracao de anions, cations, Li e V ainda nao sao previstos por lei. Os valores de concentracao de Cd e Zn ficaram abaixo do LQ do metodo. No geral, todas as amostras possuem perfis bem semelhantes, com valores encontrados relativamente proximos para todos os parametros. Foi constatado que as amostras possuem caracteristicas e constituintes inorganicos, que podem causar danos ao meio ambiente ou gerar empecilhos quando utilizadas para fins de reinjecao. Portanto, o monitoramento e caracterizacao das aguas produzidas provenientes de campos petroliferos onshore sao de grande importancia para o tratamento adequado deste efluente.
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Modelagem de controle de poço com fluidos de perfuração não aquosos e estudos de casos / Nonaqueous drilign fluid well control modeling and case studiesPaula Junior, Rubens Ribeiro de 12 August 2018 (has links)
Orientador: Paulo Roberto Ribeiro / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Mecanica e Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-12T18:02:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2008 / Resumo: O trabalho apresenta uma revisão da literatura sobre poços HPHT, abordando o desafio na construção dos mesmos, com ênfase no aspecto de segurança de poço. Do ponto de vista de desenvolvimento, o trabalho envolveu a implementação de um modelo de controle de poços com fluidos de perfuração não aquosos em software existente (Unikick), que incorpora correlações empíricas derivadas de resultados experimentais com n-parafina e diesel. A importância dessa implementação deve-se ao fato de que a previsão do comportamento das pressões, vazões e volumes desenvolvidos em um poço durante a detecção e circulação de um kick de gás, é muito útil para o engenheiro de perfuração que poderá tomar decisões sobre a maneira mais segura de lidar com estas situações. Alguns estudos de casos foram realizados através de comparação dos resultados obtidos pelo Unikick e outros simuladores disponíveis e análise de sensibilidade de parâmetros. Nessa análise, foram simuladas circulações de kicks em terra e marítimos em várias lâminas d'água, com trajetórias verticais e horizontais e observados os comportamentos de parâmetros importantes durante o controle do poço, como a pressão no choke, pit gain e vazão de gás na superfície. / Abstract: The first part of the work provides a review of the literature on HPHT wells, addressing the challenge in the construction of these wells, emphasizing the safety aspects. From the point of view of development, the work involved an implementation of a well control model for nonaqueous drilling fluids using existing software (Unikick), that incorporates empirical correlations derived from experimental results with n-paraffin and diesel. The importance of this implementation is due to the fact that the estimation of the behavior of pressures, flow rates and volumes developed inside a well during gas kick detection and circulation out of the well is very useful for the drilling engineer to take decisions about the safest way to handle these situations. Some case studies were performed through the comparison of simulated results from Unikick and other simulators available and a sensitivity analysis. In this analysis, some kick circulations were simulated in onshore and offshore wells with various water depths, vertical and horizontal trajectories, when important parameters of well control were observed, such as choke pressure pit
gain and gas flow rate at surface. / Mestrado / Explotação / Mestre em Engenharia Mecânica
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Análise dinâmica de colunas de perfuração de poços de petróleo usando controle linear de velocidade não-colocalizado / Dynamics of oilwell drillstrings using non-colocated linear velocity controlLeopoldo Marques Manzatto 03 May 2011 (has links)
Este trabalho apresenta uma análise paramétrica da reposta dinâmica de colunas de perfuração de poços de petróleo com controle proporcional-integral de velocidade não colocalizado. A operação de perfuração de poços de petróleo e gás em águas profundas consiste na abertura de poços em solo rochoso através de uma broca cuja rotação é controlada por uma mesa rotativa na superfície. O torque imposto pela mesa é transmitido à broca por meio de uma coluna de perfuração. Particularmente no caso de perfuração em águas profundas, as colunas de perfuração podem ser muito extensas e, portanto, bastante flexíveis. As vibrações ocasionadas pela grande flexibilidade das colunas de perfuração são as principais responsáveis por falhas no processo de perfuração. Em particular, o fenômeno não-linear conhecido como stick-slip e relacionado às vibrações torcionais da coluna de perfuração, faz com que um sistema de controle projetado para manter a velocidade da mesa constante dê origem a grandes oscilações na velocidade da broca. Na prática, este fenômeno é amplificado pela inerente não-linearidade do contato entre broca e formação rochosa e pela forte não colocalização entre mesa rotativa e broca. Este trabalho tem por principal objetivo realizar uma análise paramétrica da dinâmica do processo de perfuração, usando um modelo de dois graus de liberdade para representar o conjunto mesa rotativa, coluna de perfuração e broca, para identificar condições nas quais uma lei de controle simples do tipo linear proporcional-integral pode fornecer um desempenho de perfuração estável e satisfatório. / This paper presents a parametric analysis of the dynamics of oilwell drillstrings with non-collocated proportional-integral velocity control. The drilling operation for oil and gas in deep waters consists of opening wells in rocky ground formation by a drill, whose angular speed is controlled by a rotary table at the surface. The torque applied by the table is transmitted to the drill-bit through the drillstring. Particularly in the deepwater drilling case, the drillstring can be very long and therefore very flexible. The vibrations caused by the great flexibility of drilling columns are mainly responsible for the failures in the drilling process. In particular, the nonlinear phenomenon known as stick-slip and related to the torsional vibration of the drillstring, makes that a control system designed to maintain a constant angular velocity at the table yield large variations at the drill-bit angular velocity. In practice, this phenomenon is amplified by the inherent nonlinearity of the contact between drill bit and rock formation and by the strong non-colocalization between rotary table and drill-bit. The main objective of this work is to perform a parametric analysis of the dynamics of the drilling process, using a two degrees of freedom model in order to represent the rotary table assembly, the drilling column and drill-bit, to identify conditions in which a simple control law, such as a linear proportional-integral velocity control, can provide a stable and satisfactory drilling performance.
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Análise modal e controle de plataformas offshore sujeitas a perturbações persistentesSilva, Luciano da 26 May 2014 (has links)
A exploração offshore tem crescido muito nos últimos anos e grandes estruturas e equipamentos têm sido projetados e construídos para remover o óleo que se encontra abaixo da superfície do mar. Para plataformas offshore fixas tipo jaqueta é necessário analisar os problemas decorrentes da exposição dessas instalações ao ambiente hostil do oceano. Estas perturbações induzem vibrações excessivas nas estruturas, afetando o conforto e a estabilidade da instalação, e para combater essas vibrações uma ferramenta matemática foi utilizada para monitorar o estado da integridade da estrutura, a
Transformada de Hilbert-Huang (HHT). O HHT foi utilizada com sucesso para a identificação de parâmetros modais, como frequência fundamental e fator de amortecimento da plataforma. Finalmente, uma técnica de controle de vibração ativa baseada no Controle Linear Quadrático (LQ) é implementada com o objetivo de reduzir os efeitos de perturbações oscilatórias indesejáveis causados por ondas e correntes marinhas. / The offshore exploration has grown tremendously in recent years, and large structures and equipment has been designed and built to remove the oil that lies beneath the sea surface. For fixed jacket type offshore platforms is necessary to consider the problems arising from exposure of these facilities to the hostile ocean environment. These perturbations induce excessive vibrations in the structures affecting the comfort and stability of the facility, and for to combat these vibrations a mathematical tool was
used to monitor the integrity health of the structure, namely the Hilbert-Huang Transform (HHT). The HHT was used for the successfully identification of modal parameters, as fundamental frequency and damping factor of the platform. Finally, an active vibration control technique based on the Control Linear Quadratic (LQ) is implemented aiming to reduce the effects of undesirable oscillatory perturbations
caused by waves and marine current.
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[en] OIL WELLS STABILITY IN FRACTURED MEDIA USING THE DISCRETE ELEMENT METHOD / [pt] ESTABILIDADE DE POÇOS DE PETRÓLEO EM MEIOS FRATURADOS EMPREGANDO O MÉTODO DOS ELEMENTOS DISCRETOSJUAN DAVID VELILLA URIBE 07 October 2013 (has links)
[pt] A estabilidade de poços de petróleo é convencionalmente analisada empregando soluções analíticas que não são adequadas para modelagem de meios fraturados, devido a suposições de meio continuo. Esta dissertação tem como objetivo principal desenvolver uma metodologia computacional para geração de janela operacional utilizando uma solução numérica, adequada para meios fraturados. No trabalho foi escolhido o software UDEC (Universal Distinct Element Code), que é baseado no método dos elementos discretos (MED). Este método considera o maciço rochoso como a união de blocos de rocha intactos, unidos pelas fraturas e cujo comportamento físico para cada elemento pode ser analisado individualmente. A modelagem computacional no UDEC foi realizada mediante uma analise hidromecânica acoplada. Esta modelagem permitiu avaliar a influencia de alguns mecanismos que governam a estabilidade de poços, como: as tensões in situ, a poropressão e a orientação, espaçamento e persistência das famílias de fraturas. Os resultados numéricos mostram o efeito das fraturas na orientação e magnitude das tensões, além da magnitude da poropressão resultando em cálculos dos limites de colapso inferior e fratura superior da rocha mais realistas. / [en] The stability of oil wells is conventionally analyzed using analytical solutions that are often not suitable for modeling fractured media due to assumptions of continuous medium. This work has as main objective to develop a computational method for generating mud window using a numerical solution, suitable for fractured media. The software chosen for this work was the UDEC (Universal Distinct Element Code), which is based on discrete element method (DEM). This method considers the rock mass as the union of blocks of intact rock jointed by fractures, and whose physical behavior for each element can be analyzed individually. Computational modeling in UDEC was carried out in a coupled hydromechanical analysis. This modeling allowed to evaluate the influences of some of the mechanisms that govern the stability of wells, as in situ stresses, pore pressure and orientation, spacing and persistence of families of fractures. Numerical results show the effect of fracture orientation and magnitude of the stresses, besides the magnitude of the pore pressure resulting in more realistic calculations of lower collapse and upper fracture of the rock mass.
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Análise de desempenho de diferentes leis de controle de vibrações torcionais em colunas de perfuração de poços de petróleo / Performance analysis of different control laws for torsional vibrations in oil wells drillstringsMonteiro, Hugo Leonardo Salomão 09 April 2012 (has links)
O fenômeno de stick-slip, no processo de perfuração de poços de petróleo, é propiciado pela interação entre broca e formação rochosa e pode dar origem a grandes oscilações na velocidade angular podendo provocar danos irreparáveis ao processo. Neste trabalho, analisa-se o desempenho de leis de controle aplicadas à mesa rotativa (responsável por movimentar a coluna de perfuração), visando à redução de stick-slip e de oscilações da velocidade angular da broca. As leis de controle implementadas são do tipo PI (Proporcional-Integral), com parcelas de torque aplicado à mesa rotativa, proporcional e integral à velocidade da mesa, podendo ser com peso na broca constante ou variável. Para a coluna de perfuração, foi proposto um modelo em elementos finitos com função de forma linear. O torque na broca foi modelado segundo atrito de Coulomb pela forma não regularizada, curva esta ajustada pelos dados empíricos conforme propostas da literatura. Diversos critérios de desempenho foram analisados e foi observado que a minimização do desvio médio da velocidade angular em relação à referência propicia melhores condições de operação. Análises paramétricas dos ganhos de controle proporcional e integral foram realizadas, dando origem a curvas de nível para o desvio médio de velocidade angular na broca. A partir destas curvas, foram definidas regiões de estabilidade nas quais o desvio é aceitável. Estas regiões foram observadas serem maiores para menores pesos na broca e maiores velocidades angulares de referência e vice-versa. A adição do controle do peso na broca permitiu uma redução global dos níveis de desvio médio de velocidade angular, dando origem a um aumento das regiões de estabilidade do processo de perfuração. / The stick-slip phenomenon, in the process of drilling oil wells, due to the interaction between drill and rock formation can lead to large fluctuations in drill-bit angular velocity and, thus, cause irreparable damage to the process. In this work, the performance of control laws applied to the rotary table (responsible for moving the drill string) is analyzed, in order to reduce stick-slip and drill-bit angular velocity oscillations. The control laws implemented are based on a PI (Proportional-Integral) controller, for which the torque applied to the rotating table has components proportional and integral to table angular velocity with constant or variable WOB (Weight On Bit). For the drillstring, a finite element model with a linear interpolation was proposed. The torque on the drill-bit was modeled by a non-regularized Coulomb friction model, with parameters that were adjusted using empirical data proposed in literature. Several performance criteria were analyzed and it was observed that the minimization of the mean deviation of the drill-bit angular velocity relative to the target one would provide the best operating condition. Parametric analyses of proportional and integral control gains were performed, yielding level curves for the mean deviation of drill-bit angular velocity. From these curves, stability regions were defined in which the deviation is acceptable. These regions were observed to be wider for smaller values of WOB and higher values of target angular velocity and vice-versa. The inclusion of a controlled dynamic WOB reduced the levels of mean deviation of angular velocity, leading to improved stability regions for the drilling process.
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Estudos de controle na perfura??o de po?os de petr?leo em presen?a de Kick de g?s / Control study on oil well drilling under presente of gas kickPatr?cio, Rafael Veloso 24 August 2016 (has links)
Submitted by Sandra Pereira (srpereira@ufrrj.br) on 2017-04-20T13:29:23Z
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2016 - Rafael Veloso Patr?cio.pdf: 9711857 bytes, checksum: 5f7e5b198769c9a633040fd42126df03 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-20T13:29:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1
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Previous issue date: 2016-08-24 / Funda??o de Apoio a Pesquisa Cient?fica e Tecnol?gica da UFRRJ-FAPUR / Controling of downhole pressure is essential for a safety process of oil well drilling. In a permeable formation, fluids from reservoir come into the annulus region (wellbore) when the downhole pressure is below pore pressure, featuring a disorder called kick. Literature reports some mathematical models developed to predict the behavior of the wellbore in presence of gas kick, however, there are few works reporting control and experiments. By this reason, it was built an experimental plant in order to study system?s behavior during fluid inlet (gas) from reservoir to annulus, and then, sought to develop a control strategy able to mitigate this disorder, without shut-in the well. A strategy with reconfiguration of the control law feedback?feedforward was designed to reject disturbance (gas inlet in the annular), to ensure the drilling within the operating window. Parallelly,simulation studies were developed which are: the construction of mathematical model, validated by the employment of the experimental unit, and the implementation of control based on reconfiguration of control law. / O controle da press?o anular de fundo ? fundamental para que a perfura??o de po?os de petr?leo seja feita de forma segura. Em uma forma??o perme?vel, fluidos do reservat?rio migram para a regi?o anular quando a press?o anular de fundo est? abaixo da press?o de poros, caracterizando o dist?rbio denominado kick. A literatura reporta alguns modelos matem?ticos desenvolvidos para prever o comportamento do po?o na presen?a de kick de g?s, por?m poucos s?o os trabalhos abordando controle e experimentos. A partir desta motiva??o, foi constru?do uma planta experimental para estudar o comportamento do sistema durante a entrada de fluido (g?s) do reservat?rio no anular, e assim, buscou-se desenvolver uma estrat?gia de controle que mitigue tal dist?rbio sem a necessidade do fechamento total do po?o. Uma estrat?gia com reconfigura??o da lei de controle feedback?feedforward foi desenvolvida para rejeitar a perturba??o (entrada de g?s no anular), visando assegurar a perfura??o dentro da janela operacional. Paralelamente, foram desenvolvidos estudos de simula??o quais sejam: a constru??o de um modelo matem?tico, validado empregando-se a unidade experimental, e a implanta??o de controle baseado em reconfigura??o da lei de controle
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