[pt] A perfuração de rochas duras ainda é um grande desafio
para as empresas de perfuração e exploração de petróleo.
Uma das linhas de pesquisas atuais consiste em combinar
satisfatoriamente duas técnicas de aumento da taxa de
penetração. Esta nova técnica vem sendo chamada de
perfuração percussiva-rotativa auto-excitada. Esta
dissertação se propõe a desenvolver o primeiro protótipo
de um dispositivo que irá operar em ressonância e que será
capaz de gerar forças dinâmicas expressivas. De forma
resumida, este dispositivo será chamado de RIMD (Resonant
Impact Device). Em princípio a idéia é construir um
dispositivo em forma de uma caixa preta, na qual será
montada na estrutura que vibra, tendo esta caixa dois
ajustes, um calibrando a freqüência de ressonância do RIMD
e outro agindo sobre os impactos (folga). É conhecido de
trabalhos anteriores que o tamanho da folga também possui
influência sobre a freqüência natural do sistema. Desta
forma, existe uma interdependência entre ambos os ajustes.
Um dos primeiros passos no projeto e desenvolvimento do
protótipo do RIMD é o dimensionamento do mesmo, de forma
que seja pequeno o suficiente para facilitar sua
construção e instrumentação no laboratório de vibrações da
PUC-Rio, bem como seja representativo do sistema em
tamanho real (a ser implantado na coluna de perfuração).
Os componentes do RIMD envolvem um sistema massa-mola com
baixo amortecimento e algum dispositivo de impacto e de
variação da folga. Após a concepção e construção do
protótipo, os passos seguintes do estudo são a obtenção
das características do RIMD, como a faixa de freqüências o
qual atua e a medição das forças impulsivas geradas. Por
último, o protótipo também servirá para validar um modelo
analítico que permitirá investigações posteriores neste
tema, podendo gerar outras possibilidades de construção do
RIMD. / [en] Hard rock drilling is still a great challenge for oil
companies.
One current line of research involves combining the two
existing drilling
techniques in order to enhance the rate of penetration.
This new technique
is called Resonance Hammer Drilling. This dissertation
proposes the
design and development of the first prototype that will
operate in resonance,
and will be capable of generating considerable dynamic
forces. This device
will be known as the Resonant Impact Device, or RIMD. In
principle
the idea is to build some sort of black box, which will be
mounted on a
vibrating structure with two switches - one calibrating
the RIMD resonance
frequency and the other acting on the impacts - changing
the size of the gap.
It is known from previous work that gap size also has
influence on the system
natural frequency. Therefore there is a relationship
between switches. One
of the first steps of RIMD design and development is
device dimensioning,
necessary in order to construct a scale model at the
Dynamic and Vibration
laboratory at PUC-Rio representative of the real size
system. The real size
system will be mounted on the drillstring. RIMD components
involve a
mass-spring system with low damping and some impact and
gap variation
devices. The analysis of this prototype includes obtaining
key characteristics
such as the range of possible frequencies and the
measurement of the
generated impulsive forces. Finally, the built prototype
will be used to
validate an analytical model that will allow further
investigations on this
subject providing the way to other possible constructions.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:8020 |
| Date | 29 March 2006 |
| Creators | ROMULO REIS AGUIAR |
| Contributors | HANS INGO WEBER |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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