[pt] Com o advento dos campos do Pré-sal brasileiro, a indústria nacional de
óleo e gás se concentra cada vez mais em vencer os desafios impostos na
explotação desses novos reservatórios. A construção de poços nesse cenário passa
por uma série de dificuldades que tem sido sistematicamente vencidas ao longo do
tempo, de forma que o tempo de contrução dos poços passa por intenso processo
de redução. A estimativa é que o tempo atual de construção dos poços foi
reduzido pela metade desde que foram perfurados os primeiros poços e o próximo
desafio da Petrobras é possibilitar que haja redução de tempo drástica na mesma
proporção até o ano de 2020. Isso será possível apenas se novas técnicas forem
desenvolvidas, pois acredita-se que os poços estejam sendo construídos próximo
do limite de otimização das técnicas existentes até o momento. Os revestimentos
de superfície necessitam ser assentados no topo da formação de sal, o que
demanda comprimentos da ordem de 1000 m ou mais. Infelizmente, por questões
de volumetria operacional do bombeio de cimento e resistência à fratura das
camadas de solo iniciais, não há retorno de cimentação na fase de superfície para
o leito marinho. Esse fato leva ao aparecimento de comprimentos livres desses
revestimentos com cerca de 500 m. Como o revestimento condutor é perfurado e
cimentado, as resitências de fundação do poço são suficientes para suportar as
cargas axiais oriundas da instalação dos revestimentos e equipamentos submarinos
instalados no poço, uma vez que essas são descarregadas no sistema condutorsolo.
O tempo de construção de poços pode ser reduzido sistematicamente em
cerca de 2 dias caso se utilizem as técnicas de base-torpedo ou jateamento para
assentamento do condutor. No entanto, a resistência do sistema condutor-solo é
insuficiente para suportar as cargas axiais instaladas no poço. Isso significa que o
revestimento de superfície passa também a suportar as cargas axiais do poço, o
que pode levar o mesmo a flambar de forma helicoidal com consequente aumento
nos níveis de tensão e deslocamentos indesejáveis. A formulação analítica
disponível para o cálculo desses parâmetros deve ser posta à prova para que haja
segurança nos projetos que levem em conta inícios de poços alternativos, que
embora mais econômicos, devem ainda possuir elevada confiança na integridade
estrutural. O presente trabalho se dedicou a desenvolver de forma clara um
procedimento numérico robusto utilizando FEA em software comercial, o Abaqus,
para avaliar os efeitos de elevadas cargas axiais sobre o trecho livre do
revestimento de superfície e avaliar as consequências da sempre inevitável
flambagem. O objetivo final é alcançado, uma vez que as análises numéricas e
uma superposição de formulações analíticas de simples utilização demonstram
uma boa aderência entre si. Além disso, é constatada uma nítida tendência linear
entre o fator de atrito e o deslocamento do SCPS. Tal tendência pode ser
explorada em trabalhos futuros para incorporação nas formulações analíticas deste
parâmetro invariavelmente negligenciado no equacionamento das mesmas. / [en] With the advent of the Brazilian Pre-salt oil fields, the national oil and gas
industry focuses increasingly on winning the challenges in the exploitation of
these new reservoirs. The well construction in this scenario involves a number of
difficulties wich have been overcome consistently over time, so that it undergoes
intense time reduction. The estimate is that the current time of well construction
has been reduced by half since the first drilled wells and the next challenge
Petrobras is willing to make is a drastic time reduction at this same rate until the
year 2020. This will be possible only if new techniques are developed, as it is
believed that the wells are being constructed near the limits of optimization of the
current techniques. Surface casings need to be seated on the top of salt formation,
which requires lengths on the order of 1000 m or more. Unfortunately, due to
operating volumes related to the cement pumping volume capacity and fracture
resistance of the initial soil layers, there is no return of cement to the mudline.
This fact leads to free lengths of these casings with about 500 m. As the conductor
casing is drilled and cemented, the well foundation resistances are sufficient to
withstand the axial loads originated from the installation of additional casings and
subsea equipment, since these are discharged into the conductor-soil system. The
well construction time can be reduced systematically by about 2 days if using
torpedo base or jetting techniques to seat the conductor. However, both soilresistance
systems are insufficient to withstand axial loads installed in the well.
This means that the surface casing also starts to bear axial loads of the well, which
can lead to its helical buckling with a consequent increase in stress levels and
undesirable displacements. The analytical formulation available for the calculation
of these parameters should be put tho the test so safety can be taken into account
for alternative well s foundation designs, which although more economical, should
still have high reliability in the structural integrity. This work is dedicated to
develop a robust numerical procedure using FEA in a commercial software,
Abaqus, to evaluate the effects of high axial loads on the free length of the surface
casing and the consequences of an always inevitable buckling. The ultimate goal
is achieved, since the numerical analysis and a superposition of simple analytical
equations demonstrate good adhesion to each other. Moreover, a clear linear
dependency is found between the friction factor and the displacement of the top of
the casing. This trend can be explored in future research for incorporation into
analytical formulations of this parameter invariably neglected in addressing them.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:28197 |
| Date | 28 November 2016 |
| Creators | LEONARDO RAMALHO MACHADO |
| Contributors | ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA, ARTHUR MARTINS BARBOSA BRAGA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | TEXTO |
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