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Avaliação do campo de pressões em ressalto hidráulico formado a jusante de um vertedouro com diferentes graus de submergênciaWiest, Rafael André January 2008 (has links)
Este trabalho foi desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul e teve apoio da Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES e de Furnas Centrais Elétricas S.A., promotora do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado "Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico", no qual o presente encontra-se inserido. A dissipação da energia acumulada resultante de barramentos de cursos d'águas, na maioria das vezes com o propósito de geração de energia, é, geralmente, proporcionada a partir da formação de um ressalto hidráulico na base da estrutura, com a implantação de bacias de dissipação e a formação do ressalto hidráulico. O ressalto é caracterizado como um fenômeno bruscamente variado em que ocorre a rápida passagem de um regime de escoamento rápido para um regime lento, com a formação de intensa turbulência e grande incorporação de ar. Os danos causados às estruturas de dissipação de energia após anos de operação, principalmente em função de esforços resultantes de cavitação, ressonância e fadiga, implicam na necessidade de uma avaliação mais aprofundada do fenômeno, principalmente com a caracterização de parâmetros inerentes ao escoamento macroturbulento formado, como, por exemplo, o campo de pressões sobre a estrutura. Dessa forma, pode-se obter subsídios para um projeto deste tipo de estrutura cada vez mais seguro, otimizado e, por conseguinte, cada vez mais viável economicamente. Este trabalho tem por objetivo apresentar uma metodologia para a previsão das grandezas atuantes sobre as bacias de dissipação por ressalto hidráulico, principalmente no tocante ao comportamento das pressões médias sobre a estrutura, das flutuações de pressão e das pressões extremas resultantes do escoamento, com a peculiaridade de tratar-se de ressaltos ditos submergidos, cujo número de trabalhos ainda é reduzido. Foram utilizados dados de modelo físico, concebido sob semelhança de Froude, comparados com dados obtidos com medições em escala real. Em linhas gerais a metodologia proposta, que consiste da utilização de adimensionalização dos parâmetros estudados ao longo do ressalto, mostrou se bastante eficaz na determinação dos esforços atuantes sobre a estrutura, bem como na comparação com o empreendimento na escala real. Verifica-se uma intensa influência da submergência nos parâmetros avaliados, de forma que se entende que sua influência deve ser considerada no projeto deste tipo de estrutura. / The present work was developed in the Programa de Pós Graduação em Recursos Hidrícos e Saneamento Ambiental of the Instituto de Pesquisas Hidráulicas of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul, with support of CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior and Furnas Centrais Elétricas S.A. as part of a Research and Development (P&D) project entitled "Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins". The dissipation of accumulated energy in the form of water head in dams (most often with the purpose of generating energy) is usually provided by the hydraulic jump formation at the base of the structure with the implantation of stilling basins. The hydraulic jump is an abrupt phenomena caused by a change from super-critical to sub-critical flow creating intense turbulence and air entrainment. The damages caused to energy dissipation structures through the years due to cavitation, resonance and fatigue indicate a need to thoroughly evaluate this phenomena, mainly by characterizing its macroturbulent flow parameters such us the pressure field. This way, it is possible to have safer, optimized and economically viable structures. This work presents a reliable methodology to establish the parameters of hydraulic jump stilling basins, mainly regarding the mean pressure, pressure fluctuations and extreme pressures of the flow in submerged hydraulic jumps. The bibliography found on this subject is reduced. Data from physical models using Froude similarity principle were compared with real scale measurements. The proposed methodology which consisted of using non-dimensional parameters along the hydraulic jump was very efficient to determine the active forces over the structure as well as comparing the structure in real scale. There is a high influence of the submergence in the evaluated parameters and this should be considered in designing this type of structures.
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Efeito de escala na previsão dos valores extremos de pressão junto ao fundo em bacias de dissipação por ressalto hidráulicoTeixeira, Eder Daniel January 2008 (has links)
Esta pesquisa foi desenvolvida no Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas, pertencente à Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado: "Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico". O ressalto hidráulico é amplamente utilizado como forma de dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas. O conhecimento das flutuações de pressão e, principalmente, dos valores extremos são de elevada importância devido a problemas ocasionados pelos efeitos macroturbulentos do escoamento, tais como, fadiga, cavitação e ressonância. A presente pesquisa teve como objetivo verificar os possíveis efeitos de escala na previsão de valores extremos de pressões junto ao fundo em bacias de dissipação por ressalto hidráulico a partir de dados experimentais adquiridos em três modelos físicos reduzidos da UHE Porto Colômbia, nas escalas 1:100, 1:50 e 1:32, além das medições realizadas no protótipo. A análise dos dados foi realizada com base nas metodologias propostas por Wiest (2008) e Cerezer (2008), que também fizeram parte do P&D. De uma forma geral, o trabalho apresenta sugestões de escalas mínimas a serem utilizadas nos modelos reduzidos para a avaliação das pressões médias, das flutuações de pressão, dos coeficientes estatísticos de probabilidade e das pressões extremas ao longo da bacia de dissipação. Também foram investigados, em função da escala da estrutura, os mínimos valores de freqüência de aquisição e tamanho de amostra, assim como, os possíveis efeitos da aeração no escoamento. / This work was developed at the Post-graduation Program in Water Resources and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled "Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins". The hydraulic jump is widely used as an energy dissipation form downstream hydraulic structures. The knowledge of pressure fluctuations and, mainly, of extremes values are of high importance due to problems caused by the macroturbulent effects of the flow such as fatique, cavitation and resonance. This research aimed to check the possible effects of scale in the prediction of extreme pressure values in the bottom of stilling basis structures from experimental data from three reduced scale models of Hydropower plant of Porto Colômbia in 1:100, 1:50 and 1:32 scale were used as well as prototype measurements. Data analysis was based on methodologies proposed by Wiest (2008) and Cerezer (2008), who also were part of this R&D project. This work suggests the minimum scale to be used in reduced scale models in order to evaluate mean pressures, pressure fluctuations, statistical probability coefficients and extreme pressures along the stilling basin. Due to the structure scale, the minimum values of acquisition frequency and sample size as well as the possible effects on air entrainment flow were investigated.
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O sistema ferro-carbono em alta pressão e a transição grafite-diamanteOliveira, Lia Silva de January 1991 (has links)
O sistema ferro-carbono é investigado sob alta pressão em duas regiões de concentração representativas. Inicialmente uma alta dose de carbono (3,8 x 1017 íons/cm² ) é implantada em ferro metálico, à temperatura. ambiente. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos até 450 °C. A evolução térmica da série de carbonetos de ferro, e-Fe2C, x-Fe5C2 e θ-Fe3C é acompanhada pela técnica de espectroscopia Mössbauer com elétrons de conversão (CEMS). No estágio inicial observou-se a predominância do carboneto e, que evoluiu posteriormente para os carbonetos ﭏ e θ. Os átomos de carbono implantados se combinam na forma de compostos de Fe-C e começam a difundir para fora da região sensível ao CEMS em torno de 450 °C. A aplicação de uma pressão de 3 GPa acelera o processo de evolução térmica, reduzindo a temperatura necessária para a formação dos carbonetos ﭏ e θ. Este efeito pode ser interpretado como sendo causado, fundamentalmente, pelo aumento da solubilidade do carbono no ferro devido à pressão. A solubilidade do carbono em ferro é aumentada pela concentração de defeitos, principalmente deslocações. A aplicação de alta pressão na matriz de ferro e precipitados, de diferentes compressibilidades, origina regiões deformadas plasticamente ao redor dos precipitados ele Fe-C, tornando possível o aumento na solubilidade e, como consequência, do transporte ele carbono. Posteriormente, foi feito um estudo exploratório do sistema Fe-C na região de alta pressão e alta temperatura da síntese elo diamante. Foram processadas amostras de grafite policristalino com 57Fe em concentrações muito baixas (em torno de 0,3% at.) em alta pressão e alta temperatura. As amostras foram analisadas por espectroscopia Mössbauer de transmissão. São identificados nos espectros Mössbauer compostos de Fc2+ e Fe3+. Estes compostos são óxidos de ferro, hidróxido ferroso, esquaratos e oxalatos. Foi concluído que a solubilidade do ferro em grafite é muito baixa, provavelmente abaixo ele 0,03%. Não foi detectada nenhuma evidência de ferro em solução ou intercalado no grafite. Adicionalmente foi estudado o efeito do meio transmissor de pressão com respeito à presença de água. Foi observado que uma considerável quantidade de compostos de ferro e carbono hidratados foram formados quando um meio não anidro foi usado em torno da amostra Estes compostos podem explicar os efeitos danosos da água na síntese do diamante e, também, os efeitos danosos do hidrogênio e outros gases que contenham hidrogênio na síntese do diamante em pressão.
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Efeito de escala na previsão dos valores extremos de pressão junto ao fundo em bacias de dissipação por ressalto hidráulicoTeixeira, Eder Daniel January 2008 (has links)
Esta pesquisa foi desenvolvida no Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas, pertencente à Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado: "Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico". O ressalto hidráulico é amplamente utilizado como forma de dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas. O conhecimento das flutuações de pressão e, principalmente, dos valores extremos são de elevada importância devido a problemas ocasionados pelos efeitos macroturbulentos do escoamento, tais como, fadiga, cavitação e ressonância. A presente pesquisa teve como objetivo verificar os possíveis efeitos de escala na previsão de valores extremos de pressões junto ao fundo em bacias de dissipação por ressalto hidráulico a partir de dados experimentais adquiridos em três modelos físicos reduzidos da UHE Porto Colômbia, nas escalas 1:100, 1:50 e 1:32, além das medições realizadas no protótipo. A análise dos dados foi realizada com base nas metodologias propostas por Wiest (2008) e Cerezer (2008), que também fizeram parte do P&D. De uma forma geral, o trabalho apresenta sugestões de escalas mínimas a serem utilizadas nos modelos reduzidos para a avaliação das pressões médias, das flutuações de pressão, dos coeficientes estatísticos de probabilidade e das pressões extremas ao longo da bacia de dissipação. Também foram investigados, em função da escala da estrutura, os mínimos valores de freqüência de aquisição e tamanho de amostra, assim como, os possíveis efeitos da aeração no escoamento. / This work was developed at the Post-graduation Program in Water Resources and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled "Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins". The hydraulic jump is widely used as an energy dissipation form downstream hydraulic structures. The knowledge of pressure fluctuations and, mainly, of extremes values are of high importance due to problems caused by the macroturbulent effects of the flow such as fatique, cavitation and resonance. This research aimed to check the possible effects of scale in the prediction of extreme pressure values in the bottom of stilling basis structures from experimental data from three reduced scale models of Hydropower plant of Porto Colômbia in 1:100, 1:50 and 1:32 scale were used as well as prototype measurements. Data analysis was based on methodologies proposed by Wiest (2008) and Cerezer (2008), who also were part of this R&D project. This work suggests the minimum scale to be used in reduced scale models in order to evaluate mean pressures, pressure fluctuations, statistical probability coefficients and extreme pressures along the stilling basin. Due to the structure scale, the minimum values of acquisition frequency and sample size as well as the possible effects on air entrainment flow were investigated.
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O sistema ferro-carbono em alta pressão e a transição grafite-diamanteOliveira, Lia Silva de January 1991 (has links)
O sistema ferro-carbono é investigado sob alta pressão em duas regiões de concentração representativas. Inicialmente uma alta dose de carbono (3,8 x 1017 íons/cm² ) é implantada em ferro metálico, à temperatura. ambiente. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos até 450 °C. A evolução térmica da série de carbonetos de ferro, e-Fe2C, x-Fe5C2 e θ-Fe3C é acompanhada pela técnica de espectroscopia Mössbauer com elétrons de conversão (CEMS). No estágio inicial observou-se a predominância do carboneto e, que evoluiu posteriormente para os carbonetos ﭏ e θ. Os átomos de carbono implantados se combinam na forma de compostos de Fe-C e começam a difundir para fora da região sensível ao CEMS em torno de 450 °C. A aplicação de uma pressão de 3 GPa acelera o processo de evolução térmica, reduzindo a temperatura necessária para a formação dos carbonetos ﭏ e θ. Este efeito pode ser interpretado como sendo causado, fundamentalmente, pelo aumento da solubilidade do carbono no ferro devido à pressão. A solubilidade do carbono em ferro é aumentada pela concentração de defeitos, principalmente deslocações. A aplicação de alta pressão na matriz de ferro e precipitados, de diferentes compressibilidades, origina regiões deformadas plasticamente ao redor dos precipitados ele Fe-C, tornando possível o aumento na solubilidade e, como consequência, do transporte ele carbono. Posteriormente, foi feito um estudo exploratório do sistema Fe-C na região de alta pressão e alta temperatura da síntese elo diamante. Foram processadas amostras de grafite policristalino com 57Fe em concentrações muito baixas (em torno de 0,3% at.) em alta pressão e alta temperatura. As amostras foram analisadas por espectroscopia Mössbauer de transmissão. São identificados nos espectros Mössbauer compostos de Fc2+ e Fe3+. Estes compostos são óxidos de ferro, hidróxido ferroso, esquaratos e oxalatos. Foi concluído que a solubilidade do ferro em grafite é muito baixa, provavelmente abaixo ele 0,03%. Não foi detectada nenhuma evidência de ferro em solução ou intercalado no grafite. Adicionalmente foi estudado o efeito do meio transmissor de pressão com respeito à presença de água. Foi observado que uma considerável quantidade de compostos de ferro e carbono hidratados foram formados quando um meio não anidro foi usado em torno da amostra Estes compostos podem explicar os efeitos danosos da água na síntese do diamante e, também, os efeitos danosos do hidrogênio e outros gases que contenham hidrogênio na síntese do diamante em pressão.
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Efeito de escala na previsão dos valores extremos de pressão junto ao fundo em bacias de dissipação por ressalto hidráulicoTeixeira, Eder Daniel January 2008 (has links)
Esta pesquisa foi desenvolvida no Curso de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas, pertencente à Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado: "Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico". O ressalto hidráulico é amplamente utilizado como forma de dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas. O conhecimento das flutuações de pressão e, principalmente, dos valores extremos são de elevada importância devido a problemas ocasionados pelos efeitos macroturbulentos do escoamento, tais como, fadiga, cavitação e ressonância. A presente pesquisa teve como objetivo verificar os possíveis efeitos de escala na previsão de valores extremos de pressões junto ao fundo em bacias de dissipação por ressalto hidráulico a partir de dados experimentais adquiridos em três modelos físicos reduzidos da UHE Porto Colômbia, nas escalas 1:100, 1:50 e 1:32, além das medições realizadas no protótipo. A análise dos dados foi realizada com base nas metodologias propostas por Wiest (2008) e Cerezer (2008), que também fizeram parte do P&D. De uma forma geral, o trabalho apresenta sugestões de escalas mínimas a serem utilizadas nos modelos reduzidos para a avaliação das pressões médias, das flutuações de pressão, dos coeficientes estatísticos de probabilidade e das pressões extremas ao longo da bacia de dissipação. Também foram investigados, em função da escala da estrutura, os mínimos valores de freqüência de aquisição e tamanho de amostra, assim como, os possíveis efeitos da aeração no escoamento. / This work was developed at the Post-graduation Program in Water Resources and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled "Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins". The hydraulic jump is widely used as an energy dissipation form downstream hydraulic structures. The knowledge of pressure fluctuations and, mainly, of extremes values are of high importance due to problems caused by the macroturbulent effects of the flow such as fatique, cavitation and resonance. This research aimed to check the possible effects of scale in the prediction of extreme pressure values in the bottom of stilling basis structures from experimental data from three reduced scale models of Hydropower plant of Porto Colômbia in 1:100, 1:50 and 1:32 scale were used as well as prototype measurements. Data analysis was based on methodologies proposed by Wiest (2008) and Cerezer (2008), who also were part of this R&D project. This work suggests the minimum scale to be used in reduced scale models in order to evaluate mean pressures, pressure fluctuations, statistical probability coefficients and extreme pressures along the stilling basin. Due to the structure scale, the minimum values of acquisition frequency and sample size as well as the possible effects on air entrainment flow were investigated.
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O sistema ferro-carbono em alta pressão e a transição grafite-diamanteOliveira, Lia Silva de January 1991 (has links)
O sistema ferro-carbono é investigado sob alta pressão em duas regiões de concentração representativas. Inicialmente uma alta dose de carbono (3,8 x 1017 íons/cm² ) é implantada em ferro metálico, à temperatura. ambiente. As amostras foram submetidas a tratamentos térmicos até 450 °C. A evolução térmica da série de carbonetos de ferro, e-Fe2C, x-Fe5C2 e θ-Fe3C é acompanhada pela técnica de espectroscopia Mössbauer com elétrons de conversão (CEMS). No estágio inicial observou-se a predominância do carboneto e, que evoluiu posteriormente para os carbonetos ﭏ e θ. Os átomos de carbono implantados se combinam na forma de compostos de Fe-C e começam a difundir para fora da região sensível ao CEMS em torno de 450 °C. A aplicação de uma pressão de 3 GPa acelera o processo de evolução térmica, reduzindo a temperatura necessária para a formação dos carbonetos ﭏ e θ. Este efeito pode ser interpretado como sendo causado, fundamentalmente, pelo aumento da solubilidade do carbono no ferro devido à pressão. A solubilidade do carbono em ferro é aumentada pela concentração de defeitos, principalmente deslocações. A aplicação de alta pressão na matriz de ferro e precipitados, de diferentes compressibilidades, origina regiões deformadas plasticamente ao redor dos precipitados ele Fe-C, tornando possível o aumento na solubilidade e, como consequência, do transporte ele carbono. Posteriormente, foi feito um estudo exploratório do sistema Fe-C na região de alta pressão e alta temperatura da síntese elo diamante. Foram processadas amostras de grafite policristalino com 57Fe em concentrações muito baixas (em torno de 0,3% at.) em alta pressão e alta temperatura. As amostras foram analisadas por espectroscopia Mössbauer de transmissão. São identificados nos espectros Mössbauer compostos de Fc2+ e Fe3+. Estes compostos são óxidos de ferro, hidróxido ferroso, esquaratos e oxalatos. Foi concluído que a solubilidade do ferro em grafite é muito baixa, provavelmente abaixo ele 0,03%. Não foi detectada nenhuma evidência de ferro em solução ou intercalado no grafite. Adicionalmente foi estudado o efeito do meio transmissor de pressão com respeito à presença de água. Foi observado que uma considerável quantidade de compostos de ferro e carbono hidratados foram formados quando um meio não anidro foi usado em torno da amostra Estes compostos podem explicar os efeitos danosos da água na síntese do diamante e, também, os efeitos danosos do hidrogênio e outros gases que contenham hidrogênio na síntese do diamante em pressão.
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[en] TRANSIENT MODELING OF HORIZONTAL AND NEAR HORIZONTAL FOR WELLBORE DRILLING / [pt] MODELAGEM PARA O ESCOAMENTO TRANSIENTE HORIZONTAL E QUASE HORIZONTAL NA PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEOSUZANA SANTOS COSTA 22 August 2006 (has links)
[pt] Dentre os custos considerados na explotação de um campo de
petróleo, os
de perfuração constituem uma parcela significativa do
total. Dentro deste
cenário, devemos estar atentos à remoção dos cascalhos
gerados pela
perfuração, também referido como limpeza de poços. Esta
operação é, ainda
hoje, um tema crítico na perfuração de poços de alta
inclinação, pois os
cascalhos que se depositam devido à ação da gravidade,
formam um leito no
interior do espaço anular formado entre a coluna de
perfuração e o revestimento.
Quando este leito ocupa grande parte do espaço anular, ele
é responsável por
diversos problemas na perfuração, como por exemplo,
desgaste prematuro da
broca, baixas taxas de penetração, fraturamento da
formação, torques e arrastes
excessivos na coluna de perfuração, prisão da coluna de
perfuração, interrupção
da circulação de fluido, aumento da pressão no anular,
etc. Se esta situação não
for tratada adequadamente, o problema pode provocar a
perda do poço. A tese
propõe uma modelagem para o escoamento multifásico na
perfuração de poços
de petróleo, capaz de avaliar a formação do leito de
cascalhos e prever
oscilações de pressões no anular decorrentes do
escoamento. O modelo
adotado é o de duas camadas, onde o espaço anular é
dividido em duas regiões:
leito e suspensão. O leito (Região 1) é formado pelos
cascalhos que se
sedimentam devido ao efeito gravitacional enquanto a
suspensão (Região 2) é a
porção do anular acima do leito depositado, formada pelo
fluido de perfuração e
os cascalhos transportados. As equações que constituem o
modelo
implementado são dadas pelas equações de conservação de
massa para os
sólidos e para o líquido e as equações de conservação de
quantidade de
movimento para o leito e para a suspensão. O método dos
volumes finitos foi
utilizado para a discretização das equações diferenciais
juntamente com o
método de Newton para a solução do sistema não-linear de
equações. A
solução é dada através das seguintes variáveis: altura do
leito, velocidade dos
sólidos no leito e na suspensão, velocidade do fluido no
leito e na suspensão, pressão no anular e concentração de
sólidos no anular. Exemplos de aplicação
da metodologia são apresentados e mostram o comportamento
das variáveis
envolvidas ao longo do tempo. Os exemplos mostram a
eficácia da metodologia
para simular operações de perfuração, em especial, a
limpeza de poço. / [en] Among the costs considered on an oil field exploration,
the drilling process
related ones constitute a significant share. Consequently,
the focus on the
removal of cuttings generated by the drilling process, or
the hole cleaning
operation, is essential. This operation remains a critical
issue in the drilling of
high inclination-wells, since the cuttings tend to deposit
themselves due to
gravity´s action, forming a bed in the annular space
formed between the drill
string and the casing. When this bed takes a sizable
fraction of the annular
space, it becomes responsible for many problems that
appear on the drilling
stage, such as premature bit´s exhaustion, low rates of
penetration, formation
fracture, excessive torque and drag on the drillstring,
stuck pipe, fluid flow
interruption, etc. If this situation is not treated
properly, it may cause the loss of
the well. This present thesis proposes a model for
multiphase flow in the
wellbore drilling, capable of evaluating the formation of
the cuttings´ bed and to
predict oscillations of pressures in annulus due to the
flow. A two-layer model is
adopted, where the annular space is divided in two
regions: bed and suspension.
The bed (Region 1) is formed by the cuttings, which were
deposited due to the
action of gravitational force, while the suspension
(Region 2) is the portion of the
annular above the deposited bed, formed by the drilling
fluid and cuttings. The
constitutive equations of the aforementioned model are
given by the equations of
mass conservation for solids and liquids and the momentum
conservation
equations for the bed and the suspension. The finite
volumes method was used
to turn the differentials equations into discrete ones,
while the Newton´s method
was applied for the solution of the nonlinear system of
equations. The solution is
given through the following variables: bed height, solid
velocity and fluid velocity
both in bed and suspension, annular pressure and solid
concentration in the
annular. Examples of application of the methodology are
presented, showing the
behavior of the involved variables through time. The
examples show the efficacy
of the methodology to simulate drilling operations, in
special hole cleaning ones.
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[en] ON USE OF A HIGH PRESSURE ASHER (HPA) FOR THE DIGESTION OF PETROLEUM AND SUBSEQUENT DETERMINATION OF TRACE ELEMENTS BY ICPMS AND ICPOES / [pt] O USO DO DIGESTOR DE ALTA PRESSÃO (HPA) NA MINERALIZAÇÃO DE ÓLEOS PARA DETERMINAÇÃO DE METAIS-TRAÇO POR ICPMS E ICPOESANDRE LUIS MATHIAS BASTOS 06 January 2006 (has links)
[pt] O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um
método analítico
para determinação simultânea de elementos na faixa de
concentração de traços
em óleos através das técnicas de espectrometria de massas
(ICPMS) e
espectrometria de emissão ótica (ICPOES), ambas com
plasma
indutivamente
acoplado, após procedimento de digestão em equipamento de
mineralização que
trabalha sob altas temperaturas (300 °C) e pressões (100
bar). A digestão dos
petróleos foi realizada em frascos fechados de quartzo de
volume de 90 mL
utilizando-se uma mistura de ácido nítrico e peróxido de
hidrogênio
concentrado, de elevada pureza. Foram avaliadas as
melhores condições de
digestão dos petróleos, possíveis interferentes
resultantes das matrizes formadas
durante o processo de digestão e as condições
operacionais
para a determinação
simultânea dos elementos de interesse. O teor de carbono
residual foi
determinado para avaliar a extensão do processo de
digestão e possíveis
interferências em ambas às técnicas utilizadas. O efeito
da concentração residual
de ácido nítrico na intensidade dos sinais analíticos foi
estudado, bem como o
desempenho de diferentes padrões internos para corrigi-
lo.
Curvas analíticas
com lineariadades r2 > 0,999 foram obtidas para a maioria
do elementos
determinados e limites de detecção (LDM-3(sigma)): < 1 (mi)
g
kg-1
para Sb, Be, Cr, Co,
Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Hg, Ni, Ag, Na, Sr, Ti, V, Zn, ETR,
EGP, e na faixa de 1 a
10 (mi)g kg-1, para Al, Ba, Cd, Pb, K, Se. O método foi
validado através da
quantificação de elementos certificados nas amostras de
referência NIST 1634c e
NIST 1084a, obtendo-se repetitividades e exatidões
melhores que 5% para a
maioria deles. / [en] An analytical procedure was developed for the
determination of trace
elements in crude oil by inductively coupled plasma mass
spectrometry (ICPMS)
and inductively coupled plasma optical emission
spectrometry (ICPOES) after
sample digestion in a high pressure asher system operating
at 100 bar and a
temperature of 300 °C. Wet digestion was performed in
closed quartz vessels of
90 mL volume using high purity nitric acid and hydrogen
peroxide. Best
conditions for the digestion of petroleum samples were
studied and possible
interferences caused by the resulting matrix were
evaluated, as well as best
measuring conditions for the analytes of interest.
Residual carbon content was
determined in order to assess the completeness of
digestion and interferences
caused by this element in both techniques. The effect of
residual acid
concentration on the analytical signals were studied, as
well as the performance of
different internal standards for its correction. Linear
analytical curves (r2 >0.999)
were obtained and method detection limits (MDL - 3(sigma))
of
1
(mi)g kg-1 for Sb, Be,
Cr, Co, Cu, Fe, Li, Mg, Mn, Hg, Ni, Ag, Na, Sr, Ti, V, Zn,
ETR, EGP, and in the
range of 1 to 10 (mi)g kg-1 for Al, Ba, Cd, Pb, K and Se
were
obtained. Method
validation was performed by quantification of certified
elements in two standard
reference materials (NIST: 1634c; 1084a) resulting in
repeatabilities and
accuracies of better than 5 % for most of the elements
studied.
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