[pt] Quando um poço de petróleo é completado em arenito brando e
pobremente consolidado é possível que ocorra fluxo de areia
para dentro do poço. Problemas derivados da produção de
areia incluem a obstrução do poço, abrasão de revestimentos
e ferramentas, colapso do revestimento e necessidade de
separação e disposição, em superfície, de areias impregnadas
por óleo. Contudo, em reservatórios de óleo pesado, a alta
viscosidade e abaixa produtividade significam que os
problemas mencionados acima são menos críticos. Nestes
casos, alguma produção de areia é aceitável para aumentar a
produtividade.A produção de areia é notória em arenitos mal
consolidados, mas também podem ocorrer em arenitos coesivos
e medianamente resistentes como resultado da perturbação
imposta à rocha durante as operações de perfuração,
completação e produção Provavelmente o principal efeito
é a destruição da cimentação mineral que produz uma região
com material granular na vizinhança do poço. As forças de
percolação criadas pelo fluxo podem então arrastar as
partículas sólidas para o interior do poço.Um modelo
contitutivo que seja capaz de reproduzir o comportamento
tensão-deformaçãoresistência de arenitos é de grande
interesse para estudos da previsão da produção de areia.
Este tema é o ponto central desta tese.Uma revisão dos
artigos relacionados com os mecanismos de produção de areia
é apresentado no capítulo 2.Dois arenitos brandos obtidos
de afloramentos foram caracterizados. Após a diagnose
petrográfica realizou-se o tratamento e processamento de
imagens da lâminas para mensuração da distribuição
granulométrica, parâmetros texturais e dimensão dos poros.
Os argilominerais foram investigados por difração de raios-
X, usando quatro tipos distintos de preparação de amostras.
A porosidade e a permeabilidade intrínseca foram
determinadas usando um porosímetro de Boyle e um
permeametro à gás. Empregou-se um algoritmo para análise
multivariada dos dados para distinguir entre grupos de
arenitos com propriedades físicas semelhantes.Realizou-se
um exercício numérico, usando soluções analíticas para a
distribuição das tensões na parede de um poço, com o
objetivo de se identificar as possíveis trajetórias de
tensão que ocorrem, considerando as tensões in situ, a
perfuração e a produção de fluidos.Foi desenvolvido um
programa experimental de ensaios mecânicos que inclui
testes uniaxiais,triaxiais convencionais e hidrostático,
além de carregamentos seguindo a trajetória de p
constante. Estes ensaios serviram para obtenção dos
parâmetros do modelo de Lade, bem como para caracterizar o
comportamento geomecânico dos arenitos. Deve-se mencionar
que os corpos de prova estavam totalmente saturados com
água e com óleo. Usou-se um algoritmo de otimização para
identificação dos parâmetros do modelo. Por fim, avaliou-se
a capacidade do modelo elastoplástico de Lade & Kim para
descrever o comportamento tensão deformação dos arenitos
estudados. / [en] When a well completed in a poorly consolidated and weak
sandstone is produced, sand inflow from reservoir can
occour. Problems arising from sand production include sand
bridging and wellbore plugging; tools and casing abrasion
requiring frequent workovers; casing collapse and
distortion in the production zone; sand separation at
surface and disposal of an environmentaly contaminated
sand. However in heavy oil reservoirs, high viscosity and
low production rates means that the problems mentioned
before are far less than in high rate light oil wells. In
these cases, some sand production can be accepted in order
to increase productivity. Sand production is a conspicuous
phenomena in poorly consolidated sandstones, but can also
occur in cohesive medium-strong sandstones as a result of
rock fabric damage during drilling, completion and
production activities. Probably the main disturbance
imposed to rock is the breakage of mineral cement, which
produces a region of a granular yielded material around
the bore. The percolation forces created by fluid flow can
drag the solid particles to the well. A constitutive model
that can be able to simulate stress-strain behavior is of
major interest to sand production prediction. This theme is
the central point of this work. A review of published
articles related to sand production mechanisms is presented
in the second chapter. Two weak sandstones obtained from
outcrops were characterized. After a diagnosis under
petrographic thin sections, an extensive image treatment
and processing were carried out to measure grain size
distribution, textural parameters and pore dimensions. Clay
mineral were investigated by mean of X-ray diffraction
techniques, using four distinct kinds of sample
preparation. Porosity and intrinsic permeability were
determined using a Boyle s principle porosimeter and a gas
permeameter. A multivariate data analysis (cluster analysis)
algorithm based on distance measures were applied to
distinguish among groups with similar physical properties.
A numerical exercise using analytical solution equations
for the stress distribution on the wall of the well was
done to determine the stress path, considering drilling and
production effects. A experimental program of rock mechanic
tests including uniaxial, conventional triaxial,
hydrostatic and proportional loading, besides tests
following a (p) constant path, were run in order to
characterize the rock behavior as well as to obtain the
constitutive model parameters. It must be mentioned that
samples were water and oil saturated. An optimization
algorithm for of model parameters identification were used
and the Lade & Kim elastoplastic constitutive model was
evaluated for describe stress-strain relation of sandstones.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:2838 |
| Date | 07 August 2002 |
| Creators | EMILIO VELLOSO BARROSO |
| Contributors | EURIPEDES DO AMARAL VARGAS JUNIOR |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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