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dc.creatorMiyoshi, Maryelen Hissae-
dc.date.accessioned2020-07-01T22:09:15Z-
dc.date.available2020-07-01T22:09:15Z-
dc.date.issued2020-05-08-
dc.identifier.citationMIYOSHI, Maryelen Hissae. Modelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhos. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/5051-
dc.description.abstractInvestment in new technologies for the exploration of oil reservoirs in challenging scenarios is growing in the oil and gas industry. One of the techniques that has been widely used for the construction of oil wells in adverse environmental conditions is the directional drilling. However, the construction of wells in ultra-deep waters makes this activity extremely costly. In this scenario, any operational problem during the drilling process is responsible for increasing project costs or even making it unfeasible. Among the most common operational problems is the mechanical stuck of the drill string. The problem occurs when a cuttings bed is formed inside the well. The presence of the cuttings bed can cause increased frictional forces during pull out of hole operation, which can damage the equipment and lead to mechanical stuck of drill string. Although the stuck of the drill string inside the well is a usual problem, there is still no effective solution to prevent its occurrence. Currently, stuck detection is carried out by monitoring parameters such as the drag force. Therefore, the objective of this work is to model the forces acting on drill string assembly during the pull out of hole. Such forces arise from the interaction between equipment, cuttings bed, fluid and well wall. The model is based on lumped mass and momentum conservation equations and the forces due to cuttings bed are determined using theories of granular flow. The studied cuttings bed is composed of spherical glass particles and the fluid used is water. The forces calculated by the model showed a similar trend to that observed experimentally for different drill pipe velocities, cuttings bed heights and drill bit areas. In addition, the model proved to be able to calculate the cases whether there would be a plug formation or not. The sensitivity analysis of the model revealed that the angle of repose of the cuttings pile influences the time required for the formation of the plug, while the friction coefficient adopted impacts the magnitude of the calculated forces. Finally, a case study was carried out coupling the proposed model to an existing drag model, in which potential contributions from the use of the proposed modeling were identified to detect field problems.pt_BR
dc.description.sponsorshipCoordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)pt_BR
dc.description.sponsorshipFundação de Apoio à Educação, Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (FUNTEF-PR)pt_BR
dc.description.sponsorshipPetróleo Brasileiro (Petrobrás)pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectPoços de petróleo - Perfuraçãopt_BR
dc.subjectPerfuração e broqueamentopt_BR
dc.subjectMateriais granulados - Permeabilidadept_BR
dc.subjectArrasto (Aerodinâmica)pt_BR
dc.subjectModelos matemáticospt_BR
dc.subjectOil well drillingpt_BR
dc.subjectDrilling and boringpt_BR
dc.subjectGranular materials - Permeabilitypt_BR
dc.subjectDrag (Aerodynamics)pt_BR
dc.subjectMathematical modelspt_BR
dc.titleModelagem do deslocamento de uma coluna de perfuração imersa em leito de cascalhospt_BR
dc.title.alternativeModeling the displacement of drill string immersed in cuttings bedpt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoO investimento em novas tecnologias para a exploração de reservatórios de petróleo em cenários desafiadores cresce cada vez mais no setor de óleo e gás. Uma das técnicas que tem sido extensamente utilizada para a construção de poços de petróleo em condições ambientais adversas é a perfuração direcional. Todavia, a construção de poços em águas ultraprofundas torna essa atividade extremamente onerosa. Neste cenário qualquer problema operacional durante a perfuração do poço de petróleo é responsável por aumentar os custos do projeto ou até inviabilizá-lo. Dentre os problemas operacionais mais comuns está o aprisionamento mecânico da coluna de perfuração. O problema ocorre quando há a formação de um leito de cascalhos no interior do poço. A presença do leito de cascalho pode causar o aumento das forças de atrito sobre a coluna durante manobras de retirada, podendo danificar os equipamentos e levar ao aprisionamento mecânico da coluna. Apesar do aprisionamento da coluna de perfuração no interior do poço ser um problema recorrente, ainda não há solução eficaz para evitar sua ocorrência. Atualmente a detecção do aprisionamento é realizada através do monitoramento de parâmetros como a força de arraste sobre a coluna. Sendo assim o objetivo do trabalho proposto é modelar as forças que atuam sobre o conjunto broca-coluna durante a manobra de retirada. Tais forças surgem da interação entre os equipamentos, leito de cascalhos, fluido e parede do poço.O modelo é baseado no acoplamento das equações de conservação da massa e quantidade de movimento e as forças relacionadas à presença do leito de cascalhos são baseadas nas teorias de escoamento granular. O leito de cascalho estudado é composto por partículas esféricas de vidro e o fluido utilizado é a água. As forças calculadas pelo modelo apresentaram tendência similar ao observado experimentalmente para diferentes velocidades de deslocamento do conjunto, alturas do leito de cascalho e áreas de broca. Além disso, o modelo se mostrou capaz de calcular os casos em que haveria ou não a formação de plugue. A análise de sensibilidade do modelo revelou que o ângulo de repouso da pilha de cascalhos influencia no tempo necessário para a formação do plugue, enquanto que o coeficiente de atrito adotado impacta na magnitude das forças calculadas. Por fim foi realizado um estudo de caso acoplando o modelo proposto à um modelo de arraste existente, no qual foram identificadas potenciais contribuições da utilização da modelagem proposta para a detecção de problemas de campo.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.IDhttps://orcid.org/0000-0002-8190-7952pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6501102987540541pt_BR
dc.contributor.advisor1Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4344790398205987pt_BR
dc.contributor.referee1Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/4344790398205987pt_BR
dc.contributor.referee2Franklin, Erick de Moraes-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/9998483893050793pt_BR
dc.contributor.referee3Junqueira, Silvio Luiz de Mello-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2213804390733564pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSpt_BR
dc.subject.capesEngenharia Mecânicapt_BR
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