[pt] Após a perfuração de poços de petróleo, a lama utilizada
na remoção de cascalho,
lubrificação e resfriamento da broca deve ser removida e
substituída
por uma mistura de cimento. Essa substituição se dá pelo
deslocamento
de um fluido por outro no espaço anular entre a formação
rochosa e a coluna
de completação ou revestimento. A mistura de cimento tem a
função
de garantir a estabilidade estrutural do poço evitando
danos ambientais e
prejuízos econômicos. Para melhores resultados do processo
de cimentação,
utilizam-se fluidos intermediários, também chamados de
colchões lavadores
e espaçadores, entre os fluidos principais. A boa
qualidade do deslocamento
dos fluidos pode ser avaliada pela forma da interface
entre eles. Perfis mais
acentuados sugerem um atravessamento indesejável do fluido
deslocante (cimento)
através do deslocado (fluido de perfuração). Por outro
lado, perfis
achatados indicam um deslocamento mais eficiente. Neste
trabalho foi feita
uma análise experimental e numérica do processo de
cimentação, investigando
a forma da interface e a eficiência do deslocamento dos
fluidos. Uma
planta experimental vertical foi construída, simulando um
processo de deslocamento
de fluidos em anulares excêntricos de poços. Com uma
câmera digital
CCD foram filmadas as interfaces entre os fluidos durante
o escoamento
e com essas imagens puderam-se comparar os resultados com
as simulações
numéricas realizadas num softw are comercial, usando o
método de volumes
finitos. Foram analisados os efeitos de diferentes
parâmetros como a excentricidade,
o regime de escoamento, e, principalmente o comportamento
mecânico dos fluidos envolvidos (reologia) na eficiência
do deslocamento.
Com base nesses resultados é possível prever quais
parâmetros operacionais
otimizam o processo de deslocamento. / [en] In cementing processes of oil wells, the mud formerly used
to drag the gravel,
to lubricate and to cool the drill is removed and
substituted by a cement
mixture. This substitution is obtained by the displacement
of a fluid by
another in the annulus between the rock formation and the
casing. For best
results of cementing process, intermediate fluids, also
called spacers, are used
between the drill mud and the cement mixture. The
displacement process is
very complex due to geometry and fluids characteristics.
The annular space
is eccentric in most cases, and both drilling mud and
cement mixtures are
non-Newtonian fluids. In this work, an experimental and
numerical study
is performed to analyze this process. A vertical
experimental plant was
constructed to simulate the fluid displacement through
eccentric annuli.
The interface shapes between two adjacent fluids were
visualized using a
digital CCD camera. The images were compared with the
results obtained
in the numerical simulations. The numerical solution was
obtained via
the Finite Volume technique and using the Volume-of-Fluid
method. The
effects of eccentricity, displacement velocity and
rheological parameters on
the displacement e± ciency were investigated. Based on
these results we
can predict the liquid characteristics and the operational
parameters that
optimize the displacement process.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:6947 |
| Date | 26 August 2005 |
| Creators | EDUARDO STEIN SOARES DUTRA |
| Contributors | PAULO ROBERTO DE SOUZA MENDES |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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