Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38311| Título: | Simulação do escoamento com transferência de calor em válvulas de completação inteligente |
| Título(s) alternativo(s): | Heat transfer simulation of flow in smart completion valves |
| Autor(es): | Clarindo, João Gabriel |
| Orientador(es): | Junqueira, Silvio Luiz de Mello |
| Palavras-chave: | Escoamento multifásico Fluidodinâmica computacional Calor - Transmissão Válvulas Medidores de fluxo Multiphase flow Computational fluid dynamics Heat - Transmission Valves Flow meters |
| Data do documento: | 14-Fev-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | CLARINDO, João Gabriel. Simulação do escoamento com transferência de calor em válvulas de completação inteligente. 2025. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | Indústria e academia têm estudado novas maneiras de aprimorar as técnicas e estratégias de extração de petróleo. Entre as tecnologias desenvolvidas, está a Completação Inteligente, na qual Válvulas de Controle de Vazão (ICVs) são comumente utilizadas para controlar a produção de óleo em poços com múltiplas zonas de produção. Estudos mostraram que o perfil de temperatura de um poço pode ser útil na previsão da composição do fluido produzido, bem como detectar entradas de gás e água. O presente trabalho tem como objetivo modelar e simular a transferência de calor em válvulas ICVs instaladas em um poço com completação inteligente que produz a partir de três zonas de produção, avaliando a influência da vazão de cada zona no perfil de temperatura do poço. Campos de temperatura das válvulas são obtidos a partir de simulações de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) utilizando o modelo de turbulência k-epsilon realizable, considerando um escoamento turbulento e incompressível e com propriedades do fluido baseadas em modelos disponíveis na literatura. Assumindo escoamento monofásico, o perfil de temperatura do poço é calculado utilizando um modelo de regime estacionário com propriedades do fluido variáveis de acordo com a temperatura. Dois cenários de produção foram comparados. No primeiro cenário, a vazão na zona produtora mais profunda representa 1/8 da produção total, a vazão da zona intermediária é igual a 3/8 da produção total e a zona mais próxima da superfície tem vazão igual a ½ da vazão total. No segundo cenário, a vazão de cada zona representa 1/3 da produção total do poço. Em ambos os cenários a vazão total equivale a 40.000 barris por dia, sendo o gradiente geotérmico da formação igual a 4,782°C/100m. Os resultados mostraram que a distribuição de produção entre as zonas pode afetar significativamente o perfil de temperatura do poço, sendo, portanto, possível detectar inconformidades na produção comparando as temperaturas medidas com o perfil de temperatura previsto pelo modelo. |
| Abstract: | Industry and academia have been researching new ways to enhance techniques and strategies of oil extraction. Amidst technologies developed to optimize production is Intelligent Completion, in which Interval Control Valves (ICVs) are broadly used to control the oil production in multi-zone open-hole wells. Previous studies have shown that the temperature profile of the wellbore is useful in predicting flow composition as well as water and gas cuts. The flow distribution can then be regulated based on the monitored temperature behavior to achieve the required flow conditions. The present work aims to model and simulate heat transfer in ICVs assembled in an intelligent completion that produces from three different zones, presenting a steady-state analysis of the flow in terms of velocity and temperature profiles. Results for the temperature, velocity magnitude and pressure profiles are plotted based on Computational Fluid Dynamics simulations with the k-epsilon realizable model considering a fully turbulent and incompressible fluid with rheological and thermophysical properties sourced from existing literature models. The modeling assumes the flow as one-phase. The wellbore temperature profile is calculated using a steady-state model with temperature-dependent thermophysical fluid properties. Two production scenarios were compared. For the first scenario, the flow rate at the deepest zone represents 1/8 of the total production, the flow rate at the intermediate zone equals 3/8 of the total production and, at the zone closest to the surface, the flow rate is equal to ½ of the total flow rate. For the second scenario, the flow rate at each zone represents 1/3 of the total production of the well. In both scenarios the total flow rate is 40,000 barrels per day and the geothermal gradient is 4.782°C/100 m rate zone. Results showed that the distribution of the production between zones influences greatly the temperature profile of the well. Comparing measured temperature with the model predicted temperature might help detecting nonconformities on the production. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/38311 |
| Aparece nas coleções: | CT - Engenharia Mecânica |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| simulacaoescoamentovalvulascompletacao.pdf | 3,9 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
