Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29399| Título: | Modelagem matemática da transmissão de pressão em fluidos newtonianos generalizados confinados em geometrias cilíndricas com transferência de calor |
| Título(s) alternativo(s): | Mathematical modeling of pressure transmission in generalized newtonian fluids confined in cylindrical geometries with heat transfer |
| Autor(es): | Knesebeck, Ricardo |
| Orientador(es): | Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro |
| Palavras-chave: | Perfuração de poços Pressão Engenharia térmica Reologia Modelos matemáticos Shaft sinking Pressure Heat engineering Rheology Mathematical models |
| Data do documento: | 26-Mai-2022 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | KNESEBECK, Ricardo. Modelagem matemática da transmissão de pressão em fluidos newtonianos generalizados confinados em geometrias cilíndricas com transferência de calor. 2022. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2022. |
| Resumo: | Com o avanço das tecnologias envolvidas na exploração de óleo e gás, é possível perfurar poços cada vez mais profundos e com maiores extensões de lâminas d’água. Isto tornou necessário o desenvolvimento de modelos de predição de pressão mais precisos, uma vez que o poço deve funcionar dentro de uma janela operacional. Esta dissertação propõe um modelo matemático para calcular a pressão e a temperatura dentro de poços e linhas auxiliares durante a etapa de perfuração. Baseado em modelos de propagação de pressão, o equacionamento leva em consideração as propriedades reológicas e térmicas do fluido de perfuração. Também é imposta a condição de troca de calor com ambiente externo, podendo ser por convecção com o mar ou difusão para a formação rochosa. A solução numérica do sistema de equações é feita pelo método das características. Resultados utilizando dados de campo mostraram boa concordância com a pressão registrada durante o teste de estanqueidade de linha de kill, indicando que o modelo é adequado para estas situações. Parâmetros adimensionais foram definidos para generalizar os casos de testes de estanqueidade, facilitando a comparação entre simulações e, potencialmente, auxiliando operadores em suas tomadas de decisões. Comparações mostram que, em geral, há uma rápida queda de pressão após o confinamento do fluido devido à propagação de pressão ao longo do poço, relacionado com os parâmetros reológicos do fluido. Também há outra alteração de pressão, mais lenta, associada com os parâmetros térmicos e à troca de calor do sistema com o meio externo. O principal parâmetro associado a esta segunda alteração de pressão é a relação entre o coeficiente de expansão térmica e a compressibilidade isotérmica do fluido. Conclui-se que pequenas variações de temperatura podem alterar a pressão de forma significativa, justificando a queda de pressão durante testes de estanqueidade onde não se observa vazamento. No entanto, embora o modelo seja capaz de prever essas mudanças, ele não é capaz de diferenciá-las de quedas devido à vazamentos de fluido. |
| Abstract: | With the advance of the technologies related to oil and gas exploration, it is possible to drill ever deeper wells in larger ocean depths. That made necessary the development of more precise pressure prediction models, once the well must work within an operating window. This dissertation proposes a mathematical model to compute pressure and temperature inside wells and auxiliary lines during the drilling phase. Based on pressure propagation models, the equation system considers the rheological and thermal properties of the drilling fluid. It is also imposed a heat transfer condition with the external environment, being either convection with the seawater of diffusion to the rock formation. The numerical solution of the equation system is done through the method of characteristics. Results using field data showed good agreement with the measured pressure during the kill line leak-off test, implying that the model is adequate for these situations. Dimensionless parameters were defined to generalize the leak-off test cases, making the comparison between simulations easier and, potentially, to aid field operators in their decision making. Comparisons show that, in general, there is a quick pressure drop after the fluid confinement due to the pressure propagation throughout the well, related to the fluid’s rheological parameters. There is also another, slower, pressure change, related to the thermal parameters and heat exchange with the external environment. The main parameter associated with this second pressure change is the ratio between the fluid’s thermal expansion coefficient and isothermal compressibility. It is concluded that small changes in temperature are enough to cause significant pressure changes during leak-off tests where leaks are not observed. However, although the model is capable of predicting these variations, it cannot differ them from pressure drops caused from actual leaks. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/29399 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| modelagemmatematicafluidosnewtonianos.pdf | 6,34 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
