Orientador: Denis José Schiozer / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica e Instituto de Geociências / Made available in DSpace on 2018-08-28T14:19:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimenta_RaquelRibeiroGomes_M.pdf: 41409019 bytes, checksum: 19305e480d226d75f53cde7de5f86b95 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O sucesso econômico de projetos e o desenvolvimento de campos de petróleo dependem não só de atributos de reservatório como também de estratégias de produção. Em reservatórios naturalmente fraturados uma combinação de atributos como: conectividade de fraturas alta, influxo de aquífero forte e molhabilidade variável com parâmetros de projetos como injeção de água, podem resultar na chegada antecipada de água e até mesmo no fracasso do projeto. Os atributos de reservatórios geralmente não são conhecidos no momento da elaboração dos projetos quando a maior parte do investimento é efetuada; para campos marítimos, há ainda pouca flexibilidade para mudanças ao longo do tempo. A avaliação do risco envolvido então se torna muito importante. O resultado de projetos com reservatórios naturalmente fraturados depende muito da estratégia de produção, principalmente do número e da localização de poços. A otimização destes parâmetros aumenta a produção de óleo e a rentabilidade dos projetos. Esta dissertação apresenta uma metodologia de seleção de estratégia de produção que incorpora a análise de risco. As incertezas de reservatório são quantificadas e são selecionados três modelos para representar a variabilidade técnica e financeira. Estes modelos são usados como apoio para a seleção de estratégias de produção sob incertezas. Para este fim, primeiro se faz uma análise de risco onde se escolhem os denominados modelos de reservatórios variados, depois se escolhe uma estratégia de produção através de um estudo comparativo com diferentes métodos de explotação e, por fim, faz-se um estudo da robustez da estratégia escolhida para cada caso através da realização de uma análise de incerteza. No estudo comparativo de estratégias de produção são avaliados os métodos de depleção, injeção de água, gás, água e gás e alternada de água e gás e cada estratégia citada acima é otimizada de maneira assistida. Conclui-se que o estudo atinge o objetivo principal, já que a estratégia de injeção de água e gás é escolhida como a melhor estratégia de produção através da aplicação da metodologia de análise de risco. Esta estratégia é escolhida porque tem o maior valor presente líquido, o menor risco financeiro e ainda apresenta flexibilidade de projeto / Abstract: Economical results of an oilfield development depend on both reservoir attributes and strategy selection. For instance, water injection implementation in naturally fractured reservoir can result in early water production and poor economical results if this reservoir has high fracture connectivity, aquifer influx and mixed wettability. Reservoir attributes are generally unknown at the beginning of the project, when most of the investment is made. Since there is no much flexibility for changes during a life cycle of an offshore field, risk analysis is very important at this moment. Optimization of project parameters such as production strategy, well number and well location usually increase oil production and project profitability. This study presents a methodology to select the best production strategy incorporating risk analysis. Reservoir uncertainties are evaluated and all technical and financial variability are resumed in three models. This task is performed using the following steps: risk analysis where three models are selected among five hundred; production strategies comparison and finally a robust test using a complete risk analysis for all three models. The evaluations of the following production strategies are performed: depletion, water injection, gas injection, water and gas injection and water alternating gas injection. Each strategy is optimized using assisted technics and the best economical result is selected for development. This study results are successful and concludes that water and gas injection is the best strategy for this reservoir since it has the highest net present value, the lowest financial risk and adds project flexibility because it injects two different fluids / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestra em Ciências e Engenharia de Petróleo

Para aplicações de extração de petróleo de poços em terra foi desenvolvido pelo Laboratório de Eletromagnetismo Aplicado (LMAG) da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo um protótipo de motor de indução linear tubular (MILT), onde o movimento axial do secundário do motor aciona diretamente a bomba de extração situada no fundo do poço. Numa segunda etapa, foi prevista a substituição dos mancais mecânicos por dois mancais magnéticos ativos (AMBs), que permitem melhor movimentação e praticamente nenhum atrito, reduzindo o desgaste causado por impurezas contidas no petróleo extraído, e consequentemente os esforços de manutenção. Todavia, o protótipo atual possui apenas um mancal magnético, e o outro é mecânico. O presente trabalho apresenta a instalação do segundo mancal magnético ao protótipo do MILT, e propõe realizar o controle do sistema de mancais magnéticos para o MILT, tendo em vista um problema multivariável, onde as posições do secundário do motor em relação aos dois mancais são correlacionadas, bem como as ações de controle sobre os mesmos. O trabalho faz uma revisão do sistema atual com um AMB, abordando sua concepção física, modelagem e o controlador, e tal controlador é replicado para o segundo AMB. Um novo modelo é apresentado, considerando o comportamento multivariável dos dois AMBs, e um sistema de controle robusto multivariável é projetado, através da técnica LQG/LTR. Resultados de simulação do novo controlador são analisados e comparados com os resultados experimentais do controlador atual aplicado aos dois AMBs, e apresentam-se as conclusões. / For onshore oil extraction applications, a tubular linear induction motor (TLIM) prototype was developed by Applied Electromagnetism Laboratory (LMAG) of Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, on which the axial movement of the motor secondary drives the suction pump, placed in the down hole of the oil well. In a second step, it was planned to replace the mechanical bearings by two Active Magnetic Bearings (AMB), in order to have better movement and practically no friction, reducing damages caused by impurities in the oil, thus reducing maintenance effort. Nevertheless, the actual prototype has only one AMB, being the other one a mechanical bearing. This paper presents the installation of the second AMB onto TLIM prototype, and a proposal to implement the control algorithm for the TLIM magnetic bearing system, considering now a multivariable problem, where the position of the motor secondary for both AMB are related, as well as control efforts. The present work review the actual system with only one AMB, approaching its physical construction, mathematical model and applied control system; and this control system is applied to the second AMB. A new model is presented, considering the AMB system multivariable behavior, and a multivariable robust control system is then designed, using LQG/LTR approach. Simulation results for the new controller are analyzed and compared to experimental results from the actual controller applied to both AMB, and some conclusions are presented.

Ένα σημαντικό πρόβλημα που αντιμετωπίζουν οι εταιρείες άντλησης πετρελαίου στα φρεάτια εξόρυξης είναι η συμπαραγωγή άμμου μαζί με το πετρέλαιο. Το φαινόμενο παρατηρείται κυρίως σε περιοχές άντλησης όπου το πετρέλαιο βρίσκεται εγκλωβισμένο σε αμμώδεις περιοχές (ψαμμιτικοί ταμιευτήρες). Το αντλούμενο πετρέλαιο συμπαρασύρει μαζί του κόκκους άμμου, οι οποίοι εισχωρούν στον μηχανολογικό εξοπλισμό της εξόρυξης προκαλώντας βλάβες. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα την επιβράδυνση της παραγωγής πετρελαίου καθώς επίσης και την αύξηση του κόστους. Σε μερικές περιπτώσεις έχουν καταγραφεί και φαινόμενα κατάρρευσης των τοιχωμάτων του φρεατίου λόγω υπερβολικής διείσδυσης άμμου στα φρεάτια. Το κίνητρο της παρούσας εργασίας είναι η ανάπτυξη μιάς εναλλακτικής και ταυτόχρονα οικονομικής μεθόδου ελέγχου συμπαραγωγής της άμμου. Η μέθοδος στηρίζεται στην εναπόθεση, μέσω της επιτόπου καταβύθισης, ενός δυσδιάλυτου ανόργανου άλατος επάνω στην επιφάνεια των κόκκων άμμου, οι οποίοι μέσω της κρυσταλλικής τους ανάπτυξης σχηματίζουν «γέφυρες» με γειτονικούς κόκκους με αποτέλεσμα την συσσωμάτωση τους. Ένα πολύμορφο του φωσφορικού ασβεστίου, ο υδροξυαπατίτης (ΗΑΡ, Ca10(PO4)6(OH)2) σε συνδυασμό με φορτισμένα οργανικά μακρομόρια (κολλαγόνο, πρωτείνες), είναι το κύριο συστατικό των οστών και των δοντιών, δηλαδή περιοχών του σώματος όπου απαιτούνται υψηλές μηχανικές ιδιότητες. Για τον λόγο αυτό, το φωσφορικό ασβέστιο επιλέχθηκε ως το πλέον κατάλληλο γι’αυτή την διεργασία. Προκειμένου να μειώσουμε το κόστος καθώς επίσης και να προσεγγίσουμε περισσότερο της συνθήκες σχηματισμού του στους έμβιους οργανισμούς, αντί για κολλαγόνο ή πρωτείνες εισάγαγαμε χαμηλού κόστους πολυηλεκτρολύτες οι οποίοι περιέχουν στη δομή τους τις ίδιες χαρακτηριστικές ομάδες (αμινομάδες, καρβοξυλομάδες). Οι πολυηλεκτρολύτες που επιλέχθηκαν ήταν το πολυακρυλικό οξύ (ΡΑΑ), η πολυαλλυλαμίνη (ΡΑΗ) και η πολυαιθυλενιμίνη (ΡΕΙ). Η παρούσα έρευνα εστιάστηκε κυρίως στον προσδιορισμό των συνθηκών καταβύθισης του ΗΑΡ, καθώς επίσης και στην επίδραση που επιφέρει η παρουσία των τριών πολυηλεκτρολυτών (ΡΑΑ, ΡΑΗ, ΡΑΗ) στην δυνατότητα εναπόθεσης του στην επιφάνεια των κόκκων άμμου. Οι πολυηλεκτρολύτες αλληλεπιδρούν και με την επιφάνεια του υποστρώματος (πυριτική άμμος) και με το σχηματιζόμενο φωσφορικό ασβέστιο. Οι αλληλεπιδράσεις αυτές μελετήθηκαν κυρίως μέσω πειραμάτων ρόφησης και πειραμάτων διαλείποντος έργου σε συνθήκες χαμηλού υπερκορεσμού προκειμένου να ερευνηθεί ο μηχανισμός επίδρασης των πολυηλεκτρολυτών στον σχηματισμό του φωσφορικού ασβεστίου. Η επίδραση των πολυηλεκτρολυτών στις μηχανικές ιδιότητες των καταβυθιζόμενων κρυστάλλων μελετήθηκε μέσω πειραμάτων διαλείποντος έργου σε συνθήκες υψηλού υπερκορεσμού. Τέλος, με βάση τα εξαγόμενα συμπεράσματα σχετικά με την επίδραση των πολυηλεκτρολυτών στην εναπόθεση του φωσφορικού ασβεστίου στους κόκκους άμμου, πραγματοποιήθηκαν πειράματα συσσωμάτωσης σε κλίνες πληρωμένες με άμμο προκειμένου να διαπιστώσουμε την αποτελεσματικότητα της παρούσας μεθόδου. / The objective goal of the present work is the formation of complex deposits of calcium phosphate salts and polymers on grain surfaces of a nonconsolidated material in order a strong consolidated medium to be obtained. In nature, interactions between calcium phosphate salts and organic macromolecules control important functions such as formation of bones and teeth. These organic macromolecules primarily consist of proteins, which usually contain carboxyl and amino groups on their molecular structure. In a series of laboratory experiments the nature mechanisms are mimed by replacing the proteins with a typical polyelectrolyte, such us polyacrylic acid and polyethylenimine, which contain carboxyl and amino groups respectively, phosphate salts and. As unconsolidated porous medium a granular sandpack was used. The effect polyacrylic acid, polyallylamine hydrochloride and polyethylenimine on the formation kinetics as well as the effect on the morphology of the precipitated crystals was investigated through a series of batch experiments. The kinetic study was performed via an in-situ monitoring of the pH, because the formation of calcium phosphate is accompanied with changes of the pH value. The morphology as well as the crystallinity of the precipitated crystals where analyzed using different techniques, such us powder XRD and SEM. Study of the mechanical properties of the precipitated salts at high concentration batch experiments, where performed in a mechanical stress device (MTS) and compressive strengths up to 500 atm were observed.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:48:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GustavoAS_DISSERT.pdf: 3060399 bytes, checksum: 659289bc757f2443a1b6902094747b13 (MD5) Previous issue date: 2012-02-27 / This work approaches the Scheduling Workover Rigs Problem (SWRP) to maintain the wells of an oil field, although difficult to resolve, is extremely important economical, technical and environmental. A mathematical formulation of this problem is presented, where an algorithmic approach was developed. The problem can be considered to find the best scheduling service to the wells by the workover rigs, taking into account the minimization of the composition related to the costs of the workover rigs and the total loss of oil suffered by the wells. This problem is similar to the Vehicle Routing Problem (VRP), which is classified as belonging to the NP-hard class. The goal of this research is to develop an algorithmic approach to solve the SWRP, using the fundamentals of metaheuristics like Memetic Algorithm and GRASP. Instances are generated for the tests to analyze the computational performance of the approaches mentioned above, using data that are close to reality. Thereafter, is performed a comparison of performance and quality of the results obtained by each one of techniques used / O trabalho em quest?o aborda o Problema da Programa??o das Sondas de Produ??o (PPSP) para atender os po?os de um campo de petr?leo. Embora de dif?cil resolu??o, ele ? de extrema import?ncia econ?mica, t?cnica e ambiental. Uma formula??o matem?tica deste problema ? apresentada, assim como desenvolvida uma abordagem algor?tmica. O problema abordado pode ser considerado como o de encontrar o melhor escalonamento de atendimento aos po?os pelas sondas, levando em considera??o a minimiza??o da composi??o dos custos relativos ?s sondas e da perda total da produ??o de petr?leo associada aos po?os que est?o aguardando por atendimento. Tal problema assemelha-se ao Problema de Roteamento de Ve?culos (PRV), que ? classificado como pertencente ? classe de problemas NP-Dif?cil. O objetivo da presente pesquisa ? desenvolver uma abordagem algor?tmica para resolver o PPSP, utilizando os fundamentos de metaheur?sticas como o Algoritmo Mem?tico e o GRASP. Inst?ncias s?o geradas para a realiza??o dos testes computacionais para an?lise do desempenho das abordagens acima citadas, utilizando dados que se aproximam da realidade. A partir da?, ? realizada uma compara??o de desempenho e qualidade dos resultados obtidos por cada uma das t?cnicas utilizadas

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:06:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SheylaKJM_DISSERT.pdf: 2022444 bytes, checksum: 199284d45ddc8db628d0e2f45da9a7e8 (MD5) Previous issue date: 2011-01-17 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The present work is to study the characteristics and technological properties of soil-cement bricks made from binary and ternary mixtures of Portland cement, sand, water, with or without addition of gravel from the drilling of oil wells, which could be used by industry, aiming to improve its performance and reduce cost by using the residue and, consequently, increasing its useful life. The soil-cement bricks are one of the alternatives to masonry construction. These elements, after a short curing period, provide compressive strength similar to that of solid bricks and ceramic blocks, and the higher the resistance the higher the amount of cement used. We used the soil from the city of S?o Jos? do Mipibu / RN, the banks of the River Baldun, cement CPIIZ-32 and residue of drill cuttings from oil wells drilling onshore wells in the town of Mossley, RN, provided Petrobras. To determine the optimum mix, we studied the inclusion of different residues (100%, 80%, 70%, 60% and 50%) where 15 bodies were made of the test piece. The assessment was made of bricks made from simple compression tests, mass loss by immersion and water absorption. The experimental results proved the efficiency and high utilization of the waste from the drilling of oil wells, making the brick-cement-soil residue with a higher strength and lower water absorption. The best result in terms of mechanical strength and water absorption for the ternary mixture was 10% soil, 14% cement and 80% residue. In terms of binary mixtures, we obtained the best result for the mix-cement residue, which was 14% cement incorporated in the residue / O presente trabalho consiste no estudo das caracter?sticas e propriedades tecnol?gicas de tijolos solo-cimento formulados a partir de misturas bin?rias e tern?rias de cimento Portland, areia, ?gua, com e sem adi??o de cascalho proveniente da perfura??o de po?os de petr?leo, que poder?o ser utilizados pela ind?stria, com o objetivo de melhorar seu desempenho e diminuir seu custo utilizando o res?duo e, conseq?entemente, aumentando sua vida ?til. Os tijolos de solo-cimento constituem uma das alternativas para a constru??o em alvenaria. Esses elementos, ap?s pequeno per?odo de cura, garantem resist?ncia ? compress?o simples similar ? dos tijolos maci?os e blocos cer?micos, sendo a resist?ncia tanto mais elevada quanto maior for ? quantidade de cimento empregada. Foi utilizado o solo proveniente do Munic?pio de S?o Jos? do Mipib?/RN, as margens do Rio Baldun, cimento CPIIZ-32 e res?duo de cascalho de perfura??o de po?os de petr?leo proveniente da perfura??o de po?os Onshore, no munic?pio de Mossor?/RN, fornecido pela Petrobras. Para a determina??o da mistura ?tima, estudou-se a inclus?o de teores de res?duos diferenciados (100%; 80%; 70%; 60% e 50%) onde foram confeccionados 15 corpos-de-prova. A avalia??o dos tijolos confeccionados foi feita a partir de ensaios de compress?o simples, perda de massa por imers?o e absor??o de ?gua. Os resultados experimentais comprovaram a efici?ncia e o elevado potencial de utiliza??o do res?duo proveniente da perfura??o de po?os de petr?leo, tornando o tijolo de solo-cimento-res?duo com uma maior resist?ncia mec?nica e menor absor??o de ?gua. O melhor resultado, em termos de resist?ncia mec?nica e absor??o d ?gua, para a mistura tern?ria, foi de 10% de solo, 14% de cimento e 80% de res?duo. Em termos de misturas bin?rias, obteve-se o melhor resultado para a combina??o cimento-res?duo, que foi de 14% de cimento incorporado no res?duo

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marcus VCB_DISSERT_PARCIAL.pdf: 2643130 bytes, checksum: 5d46e76949be4c4eb0ad9dfdafb24bcb (MD5) Previous issue date: 2013-02-18 / The materials engineering includes processes and products involving several areas of engineering, allowing them to prepare materials that fulfill the needs of various new products. In this case, this work aims to study a system composed of cement paste and geopolymers, which can contribute to solving an engineering problem that directly involves the exploitation of oil wells subject to loss of circulation. To correct it, has been already proposed the use of granular materials, fibers, reducing the drilling fluid or cement paste density and even surface and downhole mixed systems. In this work, we proposed the development of a slurry mixed system, the first was a cement-based slurry and the second a geopolymer-based slurry. The cement-based slurry was formulated with low density and extenders, 12.0 ppg (1.438 g/cm ?), showing great thixotropic characteristics. It was added nano silica at concentrations of 0.5, 1.0 and 1.5 gps (66.88, 133.76 and 200.64 L/m3) and CaCl2 at concentrations of 0.5, 1, 0 and 1.5%. The second system is a geopolymer-based paste formulated from molar ratios of 3.5 (nSiO2/nAl2O3), 0.27 (nK2O/nSiO2), 1.07 (nK2O/nAl2O3) and 13.99 (nH2O/nK2O). Finally, we performed a mixture of these two systems, for their application for correction of circulation lost. To characterize the raw materials, XRD, XRF, FTIR analysis and titration were performed. The both systems were characterized in tests based on API RP10B. Compressive strength tests were conducted after curing for 24 hours, 7 and 28 days at 58 ?C on the cement-based system and the geopolymer-based system. From the mixtures have been performed mixability tests and micro structural characterizations (XRD, SEM and TG). The results showed that the nano silica, when combined with CaCl2 modified the rheological properties of the cement slurry and from the concentration of 1.5 gpc (200.64 L / m?) it was possible to obtain stable systems. The system mixture caused a change in the microstructure of the material by favoring the rate of geopolymer formation to hinder the C3S phase hydration, thus, the production of CSH phases and Portlandite were harmed. Through the mixability tests it can be concluded that the system, due to reduced setting time of the mixture, can be applied to plug lost circulation zones when mixed downhole / A engenharia de materiais abrange processos e produtos envolvendo v?rias ?reas da engenharia, permitindo que sejam preparados materiais que atendam a v?rias necessidades de novos produtos. Neste caso, este trabalho tem por objetivo estudar um sistema de pasta composto por cimento e geopol?meros, que possa contribuir para a resolu??o de um problema de engenharia que envolve diretamente a explora??o de po?os de petr?leo sujeitos ? perda de circula??o. Para corrigi-la, j? foi proposto na literatura o uso de materiais granulares, fibrosos, redu??o da densidade do fluido de perfura??o ou pasta de cimento e at? mesmo sistemas mistos de fluidos misturados na superf?cie ou no fundo do po?o. Neste trabalho, foi proposto o desenvolvimento de um sistema misto de pastas, sendo o primeiro ? base de cimento Portland e o segundo ? base de geopol?mero. A pasta ? base de cimento, foi formulada com baixa massa espec?fica e aditivos extendedores, 12,0 lb/gal (1,438 g/cm?), apresentando grande car?ter tixotr?pico. Essa pasta foi aditivada com nanoss?lica, em concentra??es de 0,5; 1,0 e 1,5 gpc (66,88; 133,76 e 200,64 L/m3) e CaCl2, em concentra??es de 0,5; 1,0 e 1,5 %. A segunda pasta se constitui ? base de geopol?mero, sendo formulada a partir das raz?es molares de 3,5 (nSiO2/nAl2O3); 0,27 (nK2O/nSiO2); 1,07 (nK2O/nAl2O3) e 13,99 (nH2O/nK2O). E por fim, foi realizada a mistura desses dois sistemas, visando sua aplica??o para corre??o de perda de circula??o. Para caracterizar os precursores foram utilizadas as t?cnicas de DRX, FRX, FTIR e titula??o. Foram realizados os ensaios de caracteriza??o baseados na API RP10B para ambas as pastas puras. Ensaios de resist?ncia ? compress?o foram realizados ap?s a cura por 24 horas, 7 e 28 dias ? 58 ?C, para os sistemas de pasta de cimento e geopol?mero, separadamente. A partir das misturas, foi realizado o ensaio de misturabilidade e caracteriza??es microestruturais (DRX, TG e MEV). Os resultados mostraram que a nanoss?lica, quando combinada ao CaCl2 modificou as propriedades reol?gicas da pasta de cimento e a partir da concentra??o de 1,5 gpc (200,64 L/m?) foi poss?vel se obter sistemas est?veis. A mistura dos sistemas ocasionou uma modifica??o da microestrutura do material, atrav?s do favorecimento da rea??o de geopolimeriza??o em detrimento da hidrata??o da fase C3S, com isso, a produ??o das fases Portlandita e C-S-H foram prejudicadas. Atrav?s dos ensaios de misturabilidade, devido ao reduzido tempo de pega das misturas, pode-se concluir que o sistema misturado, pode ser aplicado para tamponar zonas de perda de circula??o quando misturado no fundo do po?o

[pt] O estudo de controle de poço é fundamental para determinar as principais variáveis envolvidas nas operações de perfuração e construção de um poço. A análise dessas operações visa estabelecer parâmetros importantes que devem ser acompanhados, a fim de evitar um influxo de fluidos da formação para o poço (kick). Para que as operações de perfuração sejam sempre seguras, é necessário que a pressão hidrostática no fundo do poço seja superior a pressão de poros da formação. Este trabalho apresenta uma modelagem matemática, desenvolvida para simular um kick de água e óleo da formação que adentra um poço terrestre vertical e, assim, prever o comportamento da pressão dentro da coluna de produção e no espaço anular durante uma situação de controle de poço. A operação de controle é composta pelo influxo do kick, fechamento do poço e expulsão do fluido invasor. O caso de kick de gás não foi abordado devido à sua complexidade. O modelo estudado foi simulado no Visual Basic do Excel com emprego de uma formulação do método das características com diferenças finitas. Foram implementadas considerações sobre o efeito da geometria do poço, perdas de carga por fricção, expansão do influxo e modelo de escoamento bifásico. / [en] The study of well control is critical to determine the main variables involved in well drilling and construction operations. The analysis of these operations aims to establish important parameters that must be followed in order to avoid an influx of fluids from the formation into the well (kick). In order to guarantee safety during drilling operations, the hydrostatic pressure at the bottom of the well must be greater than the formation pore pressure. This work presents a mathematical modeling, developed to simulate a water and oil kick from the formation that enters a vertical onshore well and, thus, predict the pressure behavior inside the production string and the annular space during a well control situation. The control operation is composed of the kick inflow, well closure and expulsion of the invading fluid. The gas kick case was not assessed because of its complexity. The studied model has been simulated in Visual Basics, in Excel, using the characteristics method with finite difference formulation. Considerations were taken about the effect of well geometry, friction loss, influx expansion and two phase flow model.

Submitted by CARLOS ALEXIS ALVARADO SILVA (carlosalvaradosilva@gmail.com) on 2016-09-14T17:46:58Z No. of bitstreams: 1 dissertação final CARLOS ALVARADO.pdf: 3455623 bytes, checksum: 4fe5a62f068f2bf001ce3b1fdc1681ef (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-09-14T21:51:44Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_caa_me_guara.pdf: 3455623 bytes, checksum: 4fe5a62f068f2bf001ce3b1fdc1681ef (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-14T21:51:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_caa_me_guara.pdf: 3455623 bytes, checksum: 4fe5a62f068f2bf001ce3b1fdc1681ef (MD5) Previous issue date: 2016-07-04 / Agencia Nacional de Petróleo (ANP) / Controlar a pressão de poços petrolíferos durante a perfuração pode ser um dos processos mais complexos e perigosos da etapa de exploração. O sistema de perfuração varia constantemente e aleatoriamente, isto principalmente, devido à mudança da profundidade de perfuração, a qual faz variar outros parâmetros do processo. Assim, a aplicação de um controle variante no tempo torna-se necessário. Este estudo propõe o projeto de um controlador Gain Scheduling (GS) no controle da pressão no fundo de poços durante a perfuração. Este controlador GS consiste na sintonia dos ganhos relacionados aos diferentes pontos operacionais, para este caso, a profundidade do poço. Primeiro, apresentam-se as teorias a serem utilizadas durante o desenvolvimento do trabalho. Segundo, obtém-se o modelo matemático do processo o qual se fundamenta na mecânica dos fluidos. Da linearização do modelo, a função de transferência resultante apresenta um elemento integrador o que faz que a dinâmica do processo seja difícil de manipular. Também se adiciona um tempo de atraso, o que torna mais complexo o controle do processo. Na terceira parte, utilizaram-se três tipos de metodologias IMC (Internal Model Control) para sintonizar os ganhos do controlador PID (Proporcional, Integral e Derivativo) para diferentes profundidades de perfuração procurando o melhor desempenho, estabilidade e robustez do sistema. Finalmente, escolhe-se a estratégia de melhor desempenho (IMC de dois graus de liberdade) para especificar e montar a tabela do controlador GS, o qual é avaliado mediante simulações de problemas que geralmente ocorrem durante a perfuração, considerados como distúrbios, que verificam a sua viabilidade. Também, os resultados do sistema controlado por GS são comparados com os resultados de um outro controlador do tipo adaptativo de modelo de referência (CAMR). Verificando também melhor desempenho o controlador GS diante do CAMR. / Controlling the pressure of oil wells during drilling can be one of the most complex and dangerous processes of exploration stage. The drilling system is constantly end randomly changing due, among other things, the drilling depth, which varies other process parameters, accordingly to apply a time variant control becomes necessary. This study proposes the design of a Gain Scheduling controller to control the pressure at the bottom of wells during drilling. The GS controller is based on the corresponding tuning gains at different operating points in this case, the depth. First, presents the theories that will be used during development work. In the second part, was obtained a mathematical model of the process which is based on fluid mechanics. In the linearization of the, the final transfer function presents an integrating element which makes the process dynamics more difficult to handle. It becomes even more complex in the presence of time delay. In the third part, three IMC controllers’ types were used to tuning the PID (Proportional, Integral and Derivative) controller gains for different depths of drilling looking for the best performance, stability and robustness. Finally, was chose the best performing strategy (IMC of two degrees of freedom) to specify and assemble the GS controller table, which is evaluated by simulations of problems that usually occur during drilling, considered as disturbances, which check its viability. Also, the results of the controlled GS system are compared with the results of another adaptive controller model of model reference (MRAC). Also verifying that the GS controller presents better performance than MRAC. / PRH48/ANP: 48610.009725/2013

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ItaloBS_DISSERT_Parcial.pdf: 1092449 bytes, checksum: 84033c6935995f4df8913ea7b715a8e5 (MD5) Previous issue date: 2014-01-16 / The study of complex systems has become a prestigious area of science, although relatively young . Its importance was demonstrated by the diversity of applications that several studies have already provided to various fields such as biology , economics and Climatology . In physics , the approach of complex systems is creating paradigms that influence markedly the new methods , bringing to Statistical Physics problems macroscopic level no longer restricted to classical studies such as those of thermodynamics . The present work aims to make a comparison and verification of statistical data on clusters of profiles Sonic ( DT ) , Gamma Ray ( GR ) , induction ( ILD ) , neutron ( NPHI ) and density ( RHOB ) to be physical measured quantities during exploratory drilling of fundamental importance to locate , identify and characterize oil reservoirs . Software were used : Statistica , Matlab R2006a , Origin 6.1 and Fortran for comparison and verification of the data profiles of oil wells ceded the field Namorado School by ANP ( National Petroleum Agency ) . It was possible to demonstrate the importance of the DFA method and that it proved quite satisfactory in that work, coming to the conclusion that the data H ( Hurst exponent ) produce spatial data with greater congestion . Therefore , we find that it is possible to find spatial pattern using the Hurst coefficient . The profiles of 56 wells have confirmed the existence of spatial patterns of Hurst exponents , ie parameter B. The profile does not directly assessed catalogs verification of geological lithology , but reveals a non-random spatial distribution / O estudo dos sistemas complexos tornou-se uma ?rea prestigiada da ci?ncia, apesar de ser relativamente jovem. Sua import?ncia foi comprovada pela diversidade de aplica??es que v?rios estudos j? proporcionaram para campos diversos como os da Biologia, Economia e Climatologia. Na F?sica, a abordagem dos sistemas complexos vem criando paradigmas que influenciam de forma marcante os novos m?todos, trazendo para a F?sica Estat?stica problemas de n?vel macrosc?pico n?o mais restritos a estudos cl?ssicos como os da Termodin?mica. O presente trabalho tem como objetivo fazer uma compara??o e verifica??o dos aglomerados estat?sticos de dados relativos aos perfis de S?nico (DT), Raio Gama (GR), Indu??o (ILD), Neutr?nico (NPHI) e Densidade (RHOB) por serem grandezas f?sicas medidas durante a perfura??o de po?os explorat?rios de fundamental import?ncia para localizar, identificar e caracterizar reservat?rios de petr?leo. Foram utilizados os softwares: Statistica, Matlab R2006a, Origin 6.1 e Fortran para a compara??o e verifica??o dos dados dos perfis de po?os de petr?leo da Escola Campo Namorado cedidos pela ANP (Ag?ncia nacional de petr?leo). Foi poss?vel evidenciar a import?ncia do m?todo DFA e que o mesmo mostrou-se bastante satisfat?rio no referido trabalho, chegando-se a conclus?o que os dados do H (expoente de Hurst) produzem dados espaciais com uma maior aglomera??o. Portanto, constatamos que ? poss?vel encontrar padr?o espacial usando o coeficiente de Hurst. Os perfis dos 56 po?os comprovaram a exist?ncia de padr?es espaciais dos expoentes de Hurst, ou seja, par?metro B. O perfil avaliado n?o cataloga diretamente a verifica??o da litologia geol?gica, mas revela a exist?ncia de uma distribui??o espacial n?o aleat?ria / 2024-12-31

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuannaCMP_DISSERT.pdf: 3195149 bytes, checksum: 9c2b834c5beeb3439f6a0d1955159637 (MD5) Previous issue date: 2013-09-02 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Although there are a wide variety of additives that act in fresh state, to adjust the properties of cement, there is also a search by additions that improve the tenacity of the cement in the hardened state. This, in turn, can often be increased by inserting fibers, which act on the deflection of microcracks. This study aimed to use a microfiber glass wool (silica-based) as an additive reinforcing the cement matrix, improving the rupture tenacity, in order to prevent the propagation of microcracks in the cement sheath commonly found in oil wells submitted to high temperatures. The fibers were added at different concentrations, 2 to 5% (BWOC) and varied average sizes, grinding for 90 s, 180 s, 300 s, 600 s. The cement slurries were made with a density of 1,90 g/ cm3 (15,6 lb/gal), using Portland cement CPP- Special Class as the hydraulic binder and 40% silica flour. The characterization of the fiber was made by scanning electron microscopy (SEM), particle size by sieving, X-ray fluorescence (XRF), X-ray diffraction (XRD) and thermogravimetry (TG / DTG). Were performed technological tests set by the API (American Petroleum Institute) by rheology, stability, free water, compressive strength, as well as testing rupture energy, elastic modulus and permeability. The characterization results showed good thermal stability of the microfiber glass wool for application in oil wells submitted to steam injection and, also, that from the particle size data, it was possible to suggest that microfibers milled up to 300 s, are ideal to act as reinforcement to the cement slurries. The rheological parameters, there was committal of plastic viscosity when larger lengths were inserted of microfiber (F90). The values obtained by free water and stability were presented according to API. The mechanical properties, the incorporation of microfiber to the cement slurries gave better rupture tenacity, as compared to reference cement slurries. The values of compressive strength, elastic modulus and permeability have been maintained with respect to the reference cement slurries. Thus, cement slurries reinforced with microfiber glass wool can ensure good application for cementing oil wells submitted to steam injection, which requires control of microcracks, due to the thermal gradients / Embora exista uma grande variedade de aditivos que atuam no estado fresco, para ajuste das propriedades do cimento, existe tamb?m uma busca por adi??es que melhorem a tenacidade do cimento no estado endurecido. Esta, por sua vez, pode comumente ser aumentada pela inser??o de fibras, as quais agem na deflex?o de microtrincas. Este trabalho tem como objetivo utilizar microfibras de l? de vidro (? base de s?lica) como aditivo de refor?o ? matriz ciment?cia, melhorando a tenacidade ? ruptura, a fim de evitar a propaga??o de microfissuras na bainha cimentante comumente encontradas em po?os de petr?leo submetidos a altas temperaturas. As fibras foram adicionadas em diferentes teores, de 2 a 5% (BWOC), e variados tamanhos m?dios, obtidos variando o tempo de moagem de 90 s, 180 s, 300 s e 600 s. As pastas foram formuladas com densidade de 1,90 g/ cm3 (15,6 lb/gal), utilizando o cimento Portland CPP-Classe Especial como aglomerante hidr?ulico e 40% de s?lica flour. A caracteriza??o da fibra foi feita por microscopia eletr?nica de varredura (MEV), granulometria por peneiramento, fluoresc?ncia de raios X (FRX), difra??o de raios X (DRX) e termogravimetria (TG/DTG). Foram realizados ensaios tecnol?gicos padronizados pela API (American Petroleum Institute) de reologia, estabilidade, ?gua livre, resist?ncia ? compress?o, bem como testes de energia de ruptura, m?dulo de elasticidade e permeabilidade. Os resultados da caracteriza??o mostraram boa estabilidade t?rmica da microfibra de l? de vidro para aplica??o em po?os submetidos ? inje??o de vapor. A partir dos dados de granulometria, foi poss?vel verificar que microfibras mo?das at? 300 s s?o ideais para agirem como refor?o ? pasta de cimento. Dos par?metros reol?gicos, houve o comprometimento da viscosidade pl?stica quando foram inseridos comprimentos maiores de microfibra (F90). Os valores obtidos de ?gua livre e estabilidade se apresentaram conformes ? norma API. Das propriedades mec?nicas, a incorpora??o de microfibra ? pasta de cimento conferiu melhor tenacidade ? ruptura, comparada a pasta de refer?ncia. Os valores obtidos de resist?ncia ? compress?o, m?dulo de elasticidade e permeabilidade foram mantidos com rela??o ? pasta padr?o. Desse modo, pastas ciment?cias refor?adas com microfibra de l? de vidro podem garantir boas aplica??es em cimenta??o de po?os de petr?leo sujeitas ? inje??o de vapor, que exija o controle de microfissuras em virtude do gradiente de temperatura