Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39055| Título: | Investigação numérica da influência da altura do leito de partículas no escoamento em poços horizontais |
| Título(s) alternativo(s): | Numerical investigation of particle bed height's influence on flow in horizontal wells |
| Autor(es): | Argentin, Sarah Nunes |
| Orientador(es): | Franco, Admilson Teixeira |
| Palavras-chave: | Engenharia do petróleo Poços de petróleo Indústria petrolífera Fluidos não-newtonianos Fluidodinâmica computacional Poços de petróleo - Cimentação Petroleum engineering Petroleum wells Petroleum, Industry and trade Non-Newtonian fluids Computational fluid dynamics Oil well cementing |
| Data do documento: | 2-Set-2025 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Curitiba |
| Citação: | ARGENTIN, Sarah Nunes. Investigação numérica da influência da altura do leito de partículas no escoamento em poços horizontais. 2025. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2025. |
| Resumo: | A indústria de petróleo e gás enfrenta desafios no abandono seguro de poços, especialmente em ambientes offshore, onde a selagem eficaz é crucial para prevenir vazamentos e contaminações ambientais. Este trabalho apresenta a investigação numérica bidimensional sobre a influência da altura do leito de partículas no escoamento em poços horizontais durante operações de abandono. Utilizando dinâmica de fluidos computacional (CFD) através do software Star-CCM+®, o estudo analisa o comportamento de fluidos em tubos circulares com diferentes configurações de obstruções parciais (y = R, y = R/2 e y = R/4). A modelagem numérica emprega o método dos volumes finitos para resolver as equações de balanço de massa e quantidade de movimento, com malha estruturada e refinamento específico nas regiões próximas às paredes. As condições de contorno incluem velocidade uniforme na entrada, pressão manométrica nula na saída e condição de não deslizamento nas paredes. O estudo utiliza fluido não newtoniano modelado pela lei de potência com diferentes índices de potência (n = 0,1, n = 0,5 e n = 1). Como ponto de referência para a análise, utiliza-se a solução teórica do número de Poiseuille (Po = 16) em tubo circular sem obstrução. A investigação foca na comparação sistemática do número de Poiseuille, do fator de atrito e da queda de pressão entre os casos obstruídos e o caso de referência, estabelecendo correlações entre a geometria do leito, o comportamento reológico do fluido e os parâmetros hidrodinâmicos do escoamento. Os resultados indicam aumento expressivo da perda de carga e do número de Poiseuille com o acréscimo da altura da obstrução, especialmente para fluidos pseudoplásticos (n < 1). Mesmo no caso sem obstrução, o valor obtido de Po permaneceu acima do teórico (Po = 16), o que se atribui às condições de contorno impostas e aos efeitos numéricos inerentes à discretização. |
| Abstract: | The oil and gas industry faces significant challenges in the safe abandonment of wells, particularly in offshore environments, where effective sealing is crucial to prevent leaks and environmental contamination. This work presents a two-dimensional numerical investigation into the influence of particle bed height on fluid flow in horizontal wells during abandonment operations. Using computational fluid dynamics (CFD) simulations via the Star-CCM+® software, the study analyzes fluid behavior in circular pipes with different partial obstruction configurations (y = R, y = R/2, and y = R/4). The numerical modeling employs the finite volume method to solve the mass and momentum balance equations, with a structured mesh and specific refinement in regions near the walls. Boundary conditions include uniform velocity at the inlet, atmospheric pressure at the outlet, a no-slip condition at the walls, and different power law índices (n = 0,1, n = 0,5, and n = 1). As a reference point for the analysis, the theoretical solution of the Poiseuille number (Po = 16) in an unobstructed circular pipe is used. The investigation focuses on the systematic comparison of the Poiseuille number, friction factor, and pressure drop between the obstructed cases and this reference case, establishing correlations between the bed geometry, the fluid’s rheological behavior, and the hydrodynamic parameters of the flow. The results indicate a significant increase in pressure drop and Poiseuille number with the increase in obstruction height, especially for pseudoplastic fluids (n < 1). Even in the unobstructed case, the obtained Po value remained above the theoretical one (Po = 16), which is attributed to the imposed boundary conditions and the numerical effects inherent to the discretization. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/39055 |
| Aparece nas coleções: | CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais |
Arquivos associados a este item:
| Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
|---|---|---|---|---|
| investigacaonumericainfluenciaaltura.pdf | 3,17 MB | Adobe PDF |  Visualizar/Abrir |
Este item está licenciada sob uma Licença Creative Commons
