Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-04-01T16:26:47Z
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2015_GustavoSilvaVazGontijo.pdf: 2966352 bytes, checksum: 22a64bd241253dcb4f49a439c93d59f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-04-13T17:56:17Z (GMT) No. of bitstreams: 1
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2015_GustavoSilvaVazGontijo.pdf: 2966352 bytes, checksum: 22a64bd241253dcb4f49a439c93d59f5 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre os fenômenos dos cones de água e de gás em poços de petróleo horizontais. O escopo é a modelagem numérica bidimensional dos fenômenos utilizando o Método dos Elementos de Contorno. Este texto traz uma revisão acerca destes fenômenos e de seu impacto na indústria de petróleo, de forma a situar o leitor sobre a motivação para o estudo do tema. São utilizados dois modelos de escoamento potencial, monofásico e bifásico. Um terceiro modelo, de escoamento compressível monofásico também é aplicado. Todo o tratamento matemático envolvido na dedução das equações governantes dos modelos é apresentado. Também estão presentes os desenvolvimentos matemáticos de três formulações do Método dos Elementos de Contorno. São elas a formulação para problemas regidos pela equação de Laplace, a formulação de Reciprocidade Dual para problemas regidos pela equação da difusividade e a formulação de sub-regiões, para problemas sobre domínios homogêneos por partes. O detalhamento do desenvolvimento matemático para a integração analítica das matrizes de influência é mostrado e utilizado para garantir uma melhor performance dos simuladores desenvolvidos. Uma alternativa na modelagem do poço de petróleo horizontal em domínio bidimensional é proposta, utilizando um conjunto de sumidouros pontuais para representar seu perímetro. Esta abordagem permite analisar de forma satisfatória o comportamento da interface entre fluidos, mesmo depois que ela já tenha tocado o poço. A implementação dos três simuladores é documentada de forma a permitir a utilização deste texto como consulta para implementações semelhantes. A determinação das condições de contorno para os três modelos, incluindo as condições de compatibilidade e equilíbrio na interface entre fluidos, é apresentada. Os simuladores propostos foram desenvolvidos e validados em comparação a resultados analíticos disponíveis. / This paper presents a study on water and gas coning phenomena in horizontal oil wells. The scope is their two-dimensional numerical modeling using the Boundary Element Method. This text provides a review of these phenomena including their impact on oil industry in order to situate the reader about the motivation for the study of this subject. Two potential flow models, single-phase and two-phase, are used. A third model, single-phase compressible flow is also applied. All the mathematical treatment involved in the deduction of the models' governing equations is presented. Also present are the mathematical developments of three formulations of the Boundary Element Method. They are the formulation for problems governed by the Laplace equation, the Dual Reciprocity formulation for problems governed by the diffusion equation, and the sub-regions formulation, for problems within a domain which is homogeneous by parts. The details of mathematical development for analytical integration of the influence matrices is shown and used to ensure better performance of the developed simulators. An alternative modeling of horizontal oil wells in two-dimensional domain is proposed, using a set of point sinks to represent its perimeter. This approach allows to satisfactorily analyze the behavior of fluids interface, even after it reaches the well. Implementation of the three simulators is documented to enable the use of this material as reference text for similar implementations. Determination of boundary conditions for the three models, including compatibility and equilibrium at the interface are presented. The proposed simulators were developed and validated in comparison to available analytical results.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.unb.br:10482/19944 |
| Date | 02 December 2015 |
| Creators | Gontijo, Gustavo Silva Vaz |
| Contributors | Albuquerque, Éder Lima de |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UnB, instname:Universidade de Brasília, instacron:UNB |
| Rights | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data., info:eu-repo/semantics/openAccess |
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