[pt] Uma linha de pesquisa de grande interesse no estudo de
colunas de perfuração de poços de petróleo aponta para a
necessidade de se aumentar a taxa de penetração (ROP) na
perfuração em rochas duras. Procurando suprir tal
necessidade, este trabalho tem como objetivo estudar
mecanismos e propor um novo dispositivo, utilizando as
próprias vibrações geradas na coluna durante a
perfuração.
As várias formas de vibrar da coluna são,
geralmente, indesejadas durante a perfuração. Porém, é
possível utilizar algumas destas formas de vibrar para
melhorar a eficiência do processo de perfuração.
Inicialmente, avalia-se a influência das vibrações
torcional e axial na ROP. Posteriormente, estuda-se a
perfuração na ressonância e alguns aspectos e cuidados no
uso desta nova técnica de perfuração, que vem sendo
desenvolvida por empresas do setor. Por fim, é
desenvolvido
um novo dispositivo de perfuração, chamado de perfuração
com martelo em ressonância ou perfuração percussiva-
rotativa auto-excitada. Este dispositivo tem como
premissa
usar a vibração axial gerada no processo de corte, para
criar uma carga harmônica na broca e excitar uma massa de
aço (martelo). Desenvolve-se um modelo com vibro-impacto
e
atrito seco, representando o martelo e a resistência da
rocha, respectivamente. Faz-se aqui, um estudo numérico e
uma validação experimental do movimento percussivo de um
modelo que representa a broca com este novo dispositivo.
Os
resultados mostram que a melhor forma do dispositivo
operar
é impactando a cabeça da broca, em condição de período-1,
com um impacto por ciclo de forçamento. Adicionalmente,
os
parâmetros do experimento são identificados e os
resultados
numérico-experimental são comparados, mostrando que
são similares. / [en] An area of interest in the study of drillstrings is due to
the device of increasing the rate of penetration (ROP) in
hard rocks. Trying to supply such necessity, this work aims
to study mechanisms and to propose a new device, using
vibrations generated in the drillstring itself. The various
forms of drillstring vibrations are generally regarded as
detrimental in the question. However, it is possible to use
some of these vibrations forms in such a way as to enhance
drilling performance. Initially, the influence of the
torsional and axial vibrations in ROP is analyzed. Next,
the resonance drilling, that is being developed by
companies in this area, and some aspects and cares in the
use of this new drilling technique are studied.
At the end, a new drilling device, called resonance hammer
drilling or self excited percussive rotary drilling, is
developed. This device has as premise to use the axial
vibration due to the cutting process, to generate a
harmonic load at the bit and to excite a steel mass
(hammer). A model with vibro-impact and dry friction is
developed, representing the hammer and the resistance of
the medium, respectively. It is presented a numeric study
and an experimental validation of the percussive motion of
the model, that represent the bit. The results show that
the best way of the hammer to operate is impacting the bit
head, in period-1 condition, ie, with one impact per cycle.
Moreover, the experimental parameters are identified
and since the numerical-experimental results are similar,
the model used is validated.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:4510 |
| Date | 18 February 2004 |
| Creators | LUIZ FERNANDO FURTADO DE MENDONCA PENNA FRANCA |
| Contributors | HANS INGO WEBER |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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