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Os Pequenos AqÃÃferos Aluviais nas Ãreas Cristalinas Semi-Ãridas: Funcionamento e EstratÃgias de GestÃo. Estudo de Caso no Nordeste Brasileiro. / Les Petits AquifÃres Alluviaux Dans Les Zones Cristallines Semi-arides: Fonctionnement et StratÃgies de Gestion. Etude de Cas dans le Nordeste BrÃsilienJulien Daniel Pierre Burte 17 June 2008 (has links)
FundaÃÃo de Amparo à Pesquisa do Estado do Cearà / EGIDE - Programa LAVOISIER / Nas Ãreas cristalinas semi-Ãridas, os pequenos aqÃÃferos aluviais sÃo recursos hidrolÃgicos importantes para as populaÃÃes rurais, mas limitadas, cuja dinÃmica à fortemente influenciada pelas aÃÃes antrÃpicas. A sustentabilidade da disponibilidade destes recursos depende do desenvolvimento de estratÃgias de gestÃo adaptadas ao meio fÃsico, mas tambÃm Ãs caracterÃsticas socioeconÃmicas locais.
Numa bacia hidrogrÃfica localizada na Ãrea cristalina do Nordeste brasileiro semi-Ãrido, onde o uso dos pequenos aqÃÃferos aluviais desenvolveu-se rapidamente na Ãltima dÃcada, foi desenvolvido este estudo segundo uma dupla abordagem 1) fÃsica, para caracterizar estes recursos hÃdricos tradicionalmente pouco estudados e propor um modelo do seu funcionamento hidrossalino, e 2) socioeconÃmico para caracterizar os grupos de usuÃrios e as estratÃgias locais de uso e gestÃo dos recursos hÃdricos. Este estudo se apÃia em seis anos de dados (monitoramento e estudos de caracterizaÃÃo dos meios fÃsico e socioeconÃmico) e na construÃÃo de modelos de balanÃos hidrolÃgicos e de massa de sais ao passo de tempo mensal que permitiram a quantificaÃÃo dos principais termos dos balanÃos do aqÃÃfero aluvial e a discussÃo das interaÃÃes com os outros recursos hidrolÃgicos (aqÃÃfero cristalino, aÃudes). As hipÃteses de funcionamento hidrolÃgico foram testadas com um modelo espacializado de base fÃsica. CenÃrios de evoluÃÃo da exploraÃÃo dos recursos hÃdricos foram construÃdos a partir dos principais fatores internos (fÃsicos e antrÃpicos) e externos (polÃticas pÃblicas) que determinam sua dinÃmica e sua gestÃo. O impacto destes cenÃrios sobre a disponibilidade em Ãgua (em termos de quantidade e qualidade) foi simulado a curto e longo prazo, o que permitiu mostrar a importÃncia de uma gestÃo integrada montante/jusante dos recursos hÃdricos. Por fim, um mÃtodo regional de mapeamento dos pequenos aqÃÃferos aluviais à desenvolvido, permitindo a avaliaÃÃo do volume anual de Ãgua potencialmente explorÃvel numa grande bacia hidrogrÃfica.
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[en] EVALUATION OF DRILL BIT PERFORMANCE TAKING INTO ACCOUNT THE IN SITU STRESSES / [es] EVALUACIÓN DEL DESEMPEÑO DE BROCAS DE PERFORACIÓN CONSIDERANDO EL ESTADO DE TENSIONES IN SITU / [pt] AVALIAÇÃO DO DESEMPENHO DE BROCAS DE PERFURAÇÃO LEVANDO EM CONTA O ESTADO DE TENSÕES IN SITUFRANCISCO JOSE NUNES DE CASTRO 17 April 2001 (has links)
[pt] O presente estudo descreve uma correlação entre o
desempenho obtido por brocas de perfuração e o estado de
tensões atuante na formação rochosa localizada
imediatamente abaixo do fundo do poço. Os dados de
desempenho de brocas de seis poços perfurados na costa
marítima brasileira foram coletados e analisados. Tendo em
vista reduzir o empirismo associado com este tipo de
análise, é implementado um estudo que considera o perfil
geomecânico do poço. O perfil geomecânico de uma dada
formação rochosa é composto de suas propriedades mecânicas
(módulo de Young, relação de Poisson, resistência à
compressão simples, ângulo de atrito interno etc.), das
pressões dos fluidos das formações e das tensões totais in
situ. A dissertação mostra a sistemática utilizada para
avaliar as tensões no fundo do poço através de um programa
de elementos finitos 3D. Através destas tensões é possível
definir um índice de plastificação à frente da broca de
perfuração e o rendimento da mesma é avaliado levando este
índice em conta.
Alguns dos poços analisados foram perfurados em águas
profundas, sendo que os resultados obtidos até o momento
mostraram um grande potencial para a melhor compreensão de
altos e baixos rendimentos com respeito à taxa de
penetração da broca, de uma maneira racional. Baseados
nesta análise novos estudos para avaliação de brocas
poderão ser implementados indicando que reduções
significativas de custo de perfuração poderão ser obtidas. / [en] The present dissertation describes a correlation between
the bit performance and the state of stress acting upon the
rock formation located immediately beneath the bottom of
the wellbore. Bit performance data from 6 wells drilled
offshore Brazil were collected and anlyzed. In order to
reduce the empiricism associated with this type of data
analysis, a study is being put forward that considers the
geomechanical log along the drilled wellbore. The
geomechanical log of a given rock formation is composed of
its mechanical properties (Young's modulus, Poisson's
Ratio, unconfined compressive strength, internal friction
angle, etc.) as well as formation fluid pressure and in
situ total stresses. The dissertation shows the metodology
to evaluate the stresses at the bottom of the wellbore
through a 3D finite element program. Trough these stresses
it is possible to define an index of plastification ahead
of the drill bit, and bit performance is rated taking this
index into account. Some of the wells analyzed were drilled
in deep water locations, and the initial results obtained
herein, showed a great potential for better understanding
for the good and bad performances, regarding the rate of
penetration of the drill bit evaluation will be put forward
with the great potential for drilling cost savings. / [es] El presente estudio describe la correlación entre el
desempeño obtenido por brocas de perforación y las
tensiones actuantes en la formación rocosa localizada
debajo del fondo del pozo. Se colectaron y analizaron datos
sobre el desempeño de brocas de seis pozos perforados en la
costa marítima brasileira. Teniendo como objetivo reducir
el empirismo asociado a este tipo de análisis, se
implementa un estudio que considera el perfil geomecánico
del pozo. El perfil geomecánico de una formación rocosa
está compuesto de suas propriedades mecánicas (módulo de
Young, relación de Pueson, resistencia a la compresión
simple, etc.), de las presiones de los fluidos de las
formaciones y de las tensiones totales in situ. La
disertación muestra la sistemática utilizada para evaluar
las tensiones en el fondo del pozo a través de un programa
de elementos finitos 3D. A través de estas tensiones es
posible definir un índice de plastificación al frente de la
broca de perfuración y se evalúa su rendimiento llevando
este índice en consideración. Algunos pozos analizados
fueron perforados en aguas profundas, los resultados
obtenidos hasta el momento mostraron un gran potencial para
la mejor comprensión de altos y bajos rendimentos con
respecto a la tasa de penetración de la broca, de una
manera racional. Sobre este análisis nuevos estudios para
evaluación de brocas pueden ser implementados indicando que
pueden obtenerse reducciones significativas del costo de
perforación.
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[en] NUMERICAL AND EXPERIMENTAL ANALYSIS OF NONLINEAR TORSIONAL DYNAMICS OF A DRILLING SYSTEM / [pt] ANÁLISE NUMÉRICA E EXPERIMENTAL DA DINÂMICA NÃO LINEAR TORSIONAL DE UM SISTEMA DE PERFURAÇÃOBRUNO CESAR CAYRES ANDRADE 26 June 2018 (has links)
[pt] Uma prospecção bem sucedida de petróleo e gás requer muitos esforços para se sobrepor os desafios encontrados, tais como vibrações axiais, laterais e torcionais. Estes fenômenos podem causar a falha prematura de componentes do sistema de perfuração, disfunção nos equipamentos de medição e aumento no tempo e custo no processo de perfuração. Em particular, vibrações torcionais estão presentes em grande parte dos processos de perfuração e podem alcançar um estado crítico: stick-slip. Um melhor entendimento sobre este fenômeno proporciona ferramentas para evitar o aumento do tempo e do custo da prospecção, assegurando o investimento e sucesso do processo de perfuração. Neste trabalho, é descrito
um procedimento experimental com um atrito não linear objetivando induzir stick-slip e é feito uma modelagem analítica simples do problema. O modelo de atrito é baseado em um atrito seco imposto por um dispositivo de freio desenvolvido. O comportamento não linear da bancada experimental é analisada e o modelo numérico é validado comparando diagramas de bifurcações numérica e experimentais. / [en] A successful oil and gas prospecting requires many efforts to overcome the encountered challenges, some of these challenges include drill string axial, lateral and torsional vibrations. These phenomena may cause premature component failures of the drilling system, dysfunction of measurement equipments, and increase time and costs of the prospecting process. Torsional vibrations are present in most drilling processes and may reach a severe state: stick-slip. An improved understanding about the stick-slip
phenomenon provides tools to avoid the increase of prospecting time and costs, assuring the investment and success of the drilling process. Firstly, a numerical analysis of the drill string is performed with different friction models. These models are proposed in order to get familiar with the drill string dynamics. Also, it is described the experimental procedure with a nonlinear friction aiming to induce stick-slip and is performed a simple analytical modeling of the problem. The friction model is based on dry friction imposed by a break device. The nonlinear behavior of the experimental apparatus is analyzed and the numerical model is validated comparing experimental and numerical bifurcation diagrams.
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[en] WELLS PRODUCTIVITY IN HIGH HETEROGENEITY RESERVOIRS / [pt] PRODUTIVIDADE DE POÇOS EM RESERVATÓRIOS DE ALTA HETEROGENEIDADE DE PERMEABILIDADERODRIGO ARAUJO CARDOSO DIAS 08 February 2018 (has links)
[pt] A previsão da produção de poços tem um papel crucial na engenharia de petróleo. Logo, a modelagem do escoamento no reservatório e no poço é fundamental em diversos problemas nessa área. Na maioria esmagadora dos problemas, a equação de Darcy é a escolha para prever o comportamento do fluxo em rochas petrolíferas. O grande sucesso do uso da equação de Darcy, infelizmente, levou sua aplicação para fora do âmbito dos problemas para os quais esta se aplica. A equação clássica de Darcy apresenta limitações quando aplicadas em meios porosos altamente heterogêneos, por exemplo com cavidades conectadas por redes de fraturas, com vugs e cavernas. Ao longo dos anos, outras modelagens foram propostas e derivadas de outros pontos de vista para tratar o escoamento em meios porosos, por exemplo, através do processo de média de volume ou através de teoria de mistura. O presente trabalho utiliza as equações médias em meios porosos. O modelo desenvolvido contabiliza termos adicionais para a equação de quantidade de movimento linear que são relevantes em várias situações práticas, e envolve a solução conjunta das equações de conservação. No modelo desenvolvido neste trabalho, o escoamento no reservatório é resolvido de forma acoplada ao escoamento ao longo do poço, considerando a possibilidade de utilização de diferentes tipos de completação. As previsões dos campos de pressão e velocidade, assim como a produtividade de poços de petróleo utilizando o modelo desenvolvido são comparadas com as previsões do modelo baseado na equação de Darcy. Mostra-se que para determinadas situações, em especial em reservatórios carbonáticos, altamente heterogêneos, grandes diferenças podem ser obtidas. A previsão da produtividade de um poço a partir da equação de Darcy pode ser significativamente super-estimada. / [en] Predicting wellbore production plays a crucial role in petroleum engineering. Therefore, the modeling of the
ow in reservoir and in wellbore is fundamental in several problems in this area. In the overwhelming majority problems, Darcy s equation is the choice to predict the behavior of ow in reservoirs. The great success of Darcy s equation, unfortunately, took its application out of the scope of the problems for which it applies. The classic Darcy s equation presents limitations when applied in highly heterogeneous porous media, for example with cavities connected by fracture networks, with vugs and caves. Over the years, other models have been proposed and derived from other points of view to treat ow in porous media, for example through the average volume process or through mixture theory. The present work considers the average volume process in porous media. The developed model includes additional terms for the linear momentum equation that are relevant in several practical situations, and involves the joint solution of conservation equations. In the model developed in this work, the ow in the reservoir is solved coupled to the wellbore ow, considering the possibility of using different completion types. The pressure and velocity fields predictions as well as the productivity of oil wellbores using the developed model are compared with the predictions of the model based on the Darcy s equation. It is shown that for certain situations, especially in highly heterogeneous carbonate reservoirs, large differences can be obtained. The prediction of the productivity of a wellbore from the Darcy s equation can be significantly overestimated.
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[en] APLICATION OF NUMERICAL MODE-MATCHING METHOD IN THE STUDY OF WELL LOGGING OIL WITH MULTIPLE KNOTS / [pt] APLICAÇÃO DO MÉTODO DE CASAMENTOS DE MODOS COM B-SPLINES DE MÚLTIPLOS NÓS AO ESTUDO DE PERFILAGEM DE POÇOS PETROLÍFEROSMAIQUEL DOS SANTOS CANABARRO 06 April 2017 (has links)
[pt] No processo de perfilagem de poços de petróleo e gás, as propriedades entre duas camadas axiais podem apresentar diferenças. Estas descontinuidades das propriedades algumas vezes trazem dificuldades na representação do comportamento dos campos electromagnéticos. Nas análises eletromagnéticas de perfilagem de poço de petróleo, o Método de Casamento de Modos (NMM) vem sendo utilizado a partir da combinação de técnicas numéricas com analíticas e da resolução das equações de Maxwell em meios heterogêneos, cujos campos eletromagnéticos, na direção axial, são representados via decomposição espectral, e, na direção radial, por meio de solução das equações diferenciais ordinárias. Assim, com o objetivo de explorar a representação dos campos eletromagnéticos sobre as interfaces axiais via NMM, este trabalho propõe a utilização de funções B-Splines cúbicas na expansão dos campos, na direção axial, bem como a incorporação da multiplicidade de nós, que permitem uma melhor representação do comportamento dos campos nas interfaces axiais. O algoritmo implementado foi validado nas suas diversas etapas ao comparar os autovalores da representação modal com os obtidos analiticamente em problemas canônicos, e os resultados finais comparados com exemplos apresentados na literatura e calculados com o Método de Diferenças Finitas no Tempo (FDTD). O método NMM, combinado às funções B-Splines cúbicas, foi aplicado a vários perfis de poços de petroléo que serviram de exemplo neste estudo. Um estudo comparativo mostrou que o uso das funções B-Splines cúbicas com multiplicidade dos nós sobre as descontinuidades permitiu uma redução no número total de nós nas expansões dos campos eletromagnéticos. / [en] In the logging process of gas and oil wells, differences in the properties between two axial layers can usually be found. These property discontinuities can bring difficulties for the representation of electromagnetic fields behavior. For electromagnetic analysis of well logging, the Numerical Mode-Matching - NMM method has been used. It combines numerical and analytical techniques, by solving equations Maxwell s in a heterogeneous media. There, the electromagnetic fields in the axial direction are represented by spectral decomposition and in the radial direction are represented by the solution of Ordinary Differential Equations (ODE). With the objective of explorer the representation of the electromagnetic fields on axial interfaces in the Numerical Mode Matched Method, this work explores the use of B-Splines cubic functions to expand the fields in the axial direction, as well as the incorporation of the multiple knots fetching to become the representation of fields behavior most optimized and realistic on axial interfaces. The NMM algorithm was implemented and it was validated by comparing the final results with those obtained by using Finite Difference Time-Domain – FDTD to analyse examples shown in the literature. To validate the results obtained for the eigenvalues, they were compared with the analytical solutions obtained for canonical configurations. The use of NMM Method combined with B-Spline cubic has been applied to several well profiles shown in the literature. The comparative study showed that the use B-Spline cubic with multiple knots near the discontinuities allows a reduction in the overall number of knots employed in the field expansion.
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[en] COUPLED TERMOCHEMOPOROELASTIC MODEL FOR WELLBORE STABILITY ANALYSIS IN SHALES / [pt] MODELO ACOPLADO TERMO-QUÍMICO-POROELÁSTICO PARA A ANÁLISE DA ESTABILIDADE DE POÇOS EM FOLHELHOSEWERTON MOREIRA PIMENTEL DE ARAUJO 07 March 2006 (has links)
[pt] A grande maioria dos problemas de estabilidade de poços de
petróleo ocorre
em trechos de folhelhos, rochas nas quais, uma
especificação eficiente da pressão
do fluido de perfuração requer previamente uma
especificação correta da
concentração salina e da temperatura. Todavia, para um
dimensionamento
adequado das características do fluido de perfuração
necessárias à estabilidade do
poço, é necessário o uso de modelos matemáticos que
considerem um
acoplamento adequado entre efeitos poroelásticos, químicos
e térmicos.
Entretanto, a complexidade matemática das equações de
modelos acoplados
normalmente leva à adoção de soluções numéricas, que
consomem um tempo
computacional muito grande e, por isso, esses modelos não
são atrativos à
aplicação na análise da estabilidade de poços. Este
trabalho apresenta um modelo
acoplado termo-químico-poroelástico representado por duas
soluções, uma
numérica, que utiliza o método dos elementos finitos, e
outra analítica, baseada no
método das transformadas de Laplace. Ao comparar ambas as
soluções é
demonstrado que a solução analítica consegue representar
tão bem quanto à
solução numérica os principais processos acoplados
presentes durante a
perfuração de folhelhos e que influenciam na sua
estabilidade e, por esta razão,
pode ser utilizada na análise de estabilidade de poços em
folhelhos. Através de um
estudo de caso, é verificado que um controle eficiente da
estabilidade do poço é
obtido especificando a pressão do fluido de perfuração em
função da sua
temperatura e concentração salina. Estes resultados também
indicam as razões de
alguns problemas não previstos por modelos desacoplados, e
que quase sempre
ocorrem durante a perfuração em folhelhos. / [en] Wellbore stability problems are most common when drilling
through shales.
In order to avoid such problems in this kind of rocks the
solute concentration and
temperature must be properly defined in the drilling fluid
composition, which
requires considering poroelastic, thermal and chemical
effects in a coupled way.
The equations complexity of coupled models usually results
in numerical
solutions that are very time consuming, thus, unattractive
for stability analysis. In
an opposite way, it is very difficult to develop closed-
form solutions for coupled
models. This work presents a thermochemoporoelastic model
represented by a
numerical solution based upon the finite element method
and an analytical
solution based upon the Laplace transform method. A
comparison between the
results of the numerical solution and analytical solution
shows that the later can
reproduce the coupled processes involved in the wellbore
stability problem in
shales as well as the former, and for this reason the
closed-form solution can be
applied as a practical tool in wellbore stability
analysis. The analysis of a typical
wellbore drilled through shales showed that an efficient
control of wellbore
stability can be obtained through an adequate
specification of the drilling fluid
pressure when taking in account its solute concentration
and temperature. The
model was also able to explain some problems not predicted
by uncoupled
models, but almost always seen while drilling through
shales.
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[en] NUMERICAL STUDY OF OIL WELL PLUGGING PROCESS / [pt] ESTUDO NUMÉRICO DO PROCESSO DE TAMPONAMENTO DE POÇOS DE PETRÓLEORAFAEL JOSE CAVALIERI FEITAL 04 May 2016 (has links)
[pt] O tamponamento de poços de petróleo é analisado numericamente. Neste processo, um fluido mais denso (pasta de cimento) é colocado sobre outro menos denso (fluido de perfuração) em um poço vertical, resultando em uma situação de instabilidade. O escoamento resultante foi estudado de forma a avaliar se o isolamento do poço ocorreria até o momento da cura do cimento (entre 4 e 5 horas). O cimento foi modelado como fluido não-newtoniano e o fluido de perfuração foi considerado newtoniano em alguns casos e não-newtoniano nos demais casos. A solução do escoamento foi obtida numericamente, usando-se o programa ANSYS Fluent. As equações de conservação são resolvidas empregando-se o Método dos Volumes Finitos e o escoamento multifásico foi modelado utilizando-se o método Volume de Fluido. O comportamento viscoplástico não-newtoniano foi modelado empregando a equação constitutiva do fluido newtoniano generalizado, com a função de viscosidade Herschel-Bulkley. O sucesso da operação foi determinado pela combinação dos parâmetros reológicos e geométricos. O efeito dos parâmetros como a razão entre densidades e viscosidades foi investigado para uma geometria fixa (razão fixa entre o comprimento do tampão e o seu diâmetro). Além disso, a influência dessa mesma razão no processo também foi analisada enquanto outros parâmetros foram mantidos fixos. Foi demonstrado que o escoamento é muito instável e que os parâmetros estudados afetam consideravelmente a operação. / [en] The plugging process of an oil well was analyzed numerically. In this process, the denser fluid is the cement plug, which was placed above the drilling fluid in a vertical well, resulting in an unstable situation. The cement plug was modeled as non-Newtonian and the drilling fluid was considered Newtonian in some cases and non-Newtonian in other cases. The flow solution is studied using the ANSYS Fluent program. The conservation equations were solved using the Finite Volume Method, and the multiphase flow was modeled with the Volume of Fluid method. The non-Newtonian viscoplastic behavior of the cement plug was modeled with the Generalized Newtonian Fluid constitutive equation, with the Herschel-Bulkley viscosity function. The success of the operation was determined by the combination of the governing rheological and geometric parameters. The effect of the governing parameters, such as the density ratio and the viscosity ratio, were investigated for a fixed geometry and a fixed ratio between the cement plug length and diameter. Furthermore, the influence of this ratio in the process was also analyzed while others governing parameters were fixed. It was shown that the flow is highly unstable, and that the governing parameters considerably affect the operation.
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[en] PRODUCTION AND CHARACTERIZATION OF INFRARED PHOTODETECTORS BASED ON QUANTUM WELLS WITH TWO DISTINCT GEOMETRIES FOR LIGHT COUPLING / [pt] PRODUÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE FOTODETECTORES DE INFRAVERMELHO BASEADO EM POÇOS QUÂNTICOS COM DUAS GEOMETRIAS DISTINTAS DE ACOPLAMENTO COM A LUZRUDY MASSAMI SAKAMOTO KAWABATA 10 September 2018 (has links)
[pt] Detectores de infravermelho possuem larga gama de aplicações em diversos setores, desde militares (visão noturna, mísseis) até civis (aparelhos eletrônicos). Nesta dissertação estivemos interessados nas absorções intrabanda de heteroestruturas multiepitaxiais com intuito de absorver infravermelho em 4,1 micra onde se localiza a primeira janela de transmissão atmosférica. Baseamos nossas heteroestruturas de poços quânticos em semicondutores da família III-V. Discorremos quanto a produção do dispositivo de forma detalhada, juntamente com todos os processos de calibração de cada etapa. O crescimento se dá pela
técnica de MOVPE que possui alta precisão em termos da espessura e composição da camada depositada. Em seguida discutimos sobre o processamento da amostra crescida para expor os contatos elétricos. E finalizamos descrevendo o processo de integração do dispositivo sobre um suporte para leitura do sinal. Finalizada a etapa de produção, fizemos um estudo quanto às características da amostra tanto
qualitativamente quanto quantitativamente. Este estudo objetivou a obtenção de duas informações: comparação direta entre as geometrias de acoplamento luminoso; e medição da eficiência dos detectores produzidos. Ao fim do trabalho obtivemos um fotodetector produzido desde seu crescimento até sua montagem final. Assim como os resultados da eficiência dos mesmos que já indicaram melhorias possíveis para trabalhos futuros. Visando a formação de um mercado de produção em larga escala de fotodetectores, este trabalho identificou áreas com carência de técnicas disponíveis e que necessitam de investimento. / [en] Infrared detectors have a wide range of applications in various industries, from military (night vision, missile) to civil (electronics). In this dissertation we were interested in the intraband absorption of multiepitaxial heterostructures with aim at absorption of 4.1 microns infrared where there s located the first atmospheric transmission window. We based our quantum well heterostructures in semiconductor from the III-V family. We discourse about the production of the device in detail, along with all the calibration procedures for each step. The growth is done by MOVPE technique that has high accuracy in terms of thickness and composition of the deposited layer. We then discuss about the processing of the grown sample to expose the electrical contacts. And finally we describe the process of integration of the device over a base for reading the signal. Completed the production stage, we studied the characteristics of the sample both qualitatively and quantitatively. This study aimed to obtain two pieces of information: a direct comparison between the methods for light coupling, and measuring the efficiency of the detectors produced. At the end of the work we obtained a photodetector produced from its growth till its final assembly. Also we obtained the results of the efficiency of the sample that already indicated possible
improvements for future works. If the aim is at the formation of a large-scale production of photodetectors, this study identified areas with a shortage of available techniques and in need of investment.
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[en] MINIMIZING DRILL STRING TORSIONAL VIBRATION USING SURFACE ACTIVE CONTROL / [pt] MINIMIZAÇÃO DA VIBRAÇÃO TORCIONAL EM UMA COLUNA DE PERFURAÇÃO UTILIZANDO CONTROLE COM ACIONAMENTO NA SUPERFÍCIELEONARDO DIAS PEREIRA 12 June 2017 (has links)
[pt] Parte do processo de exploração e desenvolvimento de um campo de petróleo consiste nas operações de perfuração de poços de petróleo e gás. Particularmente para poços de águas profundas e ultra-profundas, a operação requer o controle de uma estrutura muito flexível que é sujeita a condições de contorno complexas, tais como as interações não-lineares entre broca e formação rochosa ou entre a broca e a parede de poço. Quanto a esta complexidade, o fenômeno stick-slip é um componente primordial relacionado à vibração torsional. Este pode excitar vibrações tanto axiais quanto laterais. Isso pode causar falha prematura de componentes de corda de perfuração. Assim, a redução e eliminação de oscilações do tipo stick-phase são itens muito valiosos em termos de economia financeira e de tempo de exploração. Com este propósito, este estudo tem como principal objetivo confrontar o problema de vibração torsional simulando uma estratégia de controle robusto em tempo real. A abordagem é obtida seguindo alguns passos, tais como: análise em malha aberta do sistema de perfuração considerando um atuador top drive e o sistema de coluna de perfuração; concepção de um novo controlador que utiliza diferentes velocidades angulares de referência num sistema de controle de malha fechada; controle da vibração torsional considerando a não-linearidade devida à interação de atrito na parede do poço e no fundo do poço; avaliar por meio de simulações sistemas de controle ininterruptos durante a perfuração; validação dos modelos por meio de simulações numéricas. Esta dissertação apresenta a base teórica por trás do sistema de perfuração, bem como exemplos de resultados numéricos que proporcionam uma operação de perfuração controlada estável e satisfatória. / [en] Part of the process of exploration and development of an oil field consists of the drilling operations for oil and gas wells. Particularly for deep water and ultra deep water wells, the operation requires the control of a very exible structure which is subjected to complex boundary conditions such as the nonlinear interactions between drill bit and rock formation and between the drill-string and borehole wall. Concerning this complexity the stick-slip phenomenon is a major component, related to the torsional vibration and it can excite both axial and lateral vibrations. That may cause premature failure of drill-string components. So, the reduction and avoidance of stickslip oscillations are very valuable items in terms of savings and exploration
time. With these intentions, this study has the main goal of confronting the torsional vibration problem using a real-time robust control strategy. The approach is obtained following some steps such as: Open-loop analysis of the drilling system considering a top-drive actuator and the drill-string system; Design of a novel controller using different angular velocity setpoints in a closed-loop system; Control of the torsional vibration considering the nonlinearity due to friction interaction in the wall and in the donwhole system; valuate a non-stop control system while drilling; Verification by numerical simulations. In this presentation the theoretical basis behind the drilling system will be given, as well examples of numerical results providing
a stable and satisfactory controlled drilling operation.
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[en] EVALUATION OF THE SHALE-DRILLING FLUID INTERACTION FOR STUDIES OF WELL STABILITY / [pt] AVALIAÇÃO DA INTERAÇÃO FOLHELHO-FLUIDO DE PERFURAÇÃO PARA ESTUDOS DE ESTABILIDADE DE POÇOSRICARDO GOMES DUARTE 09 July 2004 (has links)
[pt] A estabilidade de poços em trechos de folhelho é muito
influenciada pelo tipo de fluido de perfuração utilizado.
As pressões de poro geradas durante a perfuração e a
difusão destas pressões são as principais responsáveis pela
estabilidade a curto prazo do poço, assim como pela
eventual instabilidade a médio prazo. O efeito membrana e o
conseqüente desenvolvimento de pressões osmóticas ao redor
do poço desempenham um papel fundamental no balanço das
forças que instabilizam a rocha.
Esta dissertação se foca no estudo experimental, utilizando
uma célula de difusão, do comportamento de folhelhos
expostos, após a perfuração, a fluidos de perfuração do
tipo base água e salinos, pressurizados com vistas à
estabilidade das paredes do poço. São avaliados os aspectos
físico-químicos da interação folhelho-fluido, em especial,
no tocante ao desenvolvimento de pressão osmótica e efeito
membrana.
Testes de interação rocha-fluido utilizando folhelhos
provenientes da Bacia de Campos e do Mar do Norte
demonstraram a eficiência do equipamento em realizar
ensaios com fluidos viscosos base água. O estudo das
propriedades reológicas deste fluido foi realizado
utilizando equipamentos especializados. Verificou-se nos
ensaios que o comportamento de transmissão de pressão deste
fluido é similar ao da água e que, aparentemente, o
coeficiente de reflexão é mais influenciado pela
porosimetria do folhelho do que pela sua mineralogia. / [en] Well stability in shale sectors is very much influenced by
the type of drilling fluid used. The pore pressures
generated during drilling and the diffusion of these
pressures are chiefly responsible for the short time
stability of the well as well as the eventual instability
some time after drilling. The membrane effect and the
subsequent osmotic pressure developed around the well play
a fundamental role in the force balance that destabilizes
the rock.
This study focuses on assessing, inside the diffusion cell,
the exposed shale behavior, after drilling, using water
base mud brines, pressurized considering the wall stability
of the well. The physical-chemical aspects of the shale-
fluid interation are evaluated, in particular, in relation
to osmotic pressure and membrane effects developments.
Rock-fluid interaction tests using shale samples collected
from Campos Basin and North Sea, showed the efficiency of
the equipment in carrying out experiments with viscous base
water fluids. The study of reological properties of this
fluid was made using specialized equipments. The
experiments verified that the fluid pressure transmission
behaviour is similar to water and, apparently, the
reflection coefficient in more influenced by porosimetry of
the shale than by your mineralogy.
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