Please use this identifier to cite or link to this item: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/25137
Title: Hidrodinâmica de fluidos de perfuração em poços de petróleo e reservatório: modelagem e simulação via CFD.
Other Titles: Hydrodynamics of drilling fluids in oil wells and reservoirs: modeling and simulation via CFD.
???metadata.dc.creator???: OLIVEIRA, Francisco Freire de.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.advisor2???: FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ANDRADE, Tony Herbert Freire de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: SOUZA, Josedite Saraiva de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: TAVARES, Daniela Passos Simões de Almeida.
???metadata.dc.contributor.referee4???: SILVA, Rodrigo Moura da.
Keywords: Perfuração;Controle de poço;Modelagem e simulação;CFX;Poços de petróleo;Drilling;Well control;Modeling and simulation;Oil wells;Perforación;Buen control;Modelado y simulación;Pozos de petróleo;Forage;Bien contrôler;Modélisation et simulation;Puits de pétrole
Issue Date: 31-Aug-2021
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: OLIVEIRA, F. F. de. Hidrodinâmica de fluidos de perfuração em poços de petróleo e reservatório: modelagem e simulação via CFD. 2021. 103 f. Tese (Doutorado em Engenharia de Processos) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Processos, Centro de Ciências e Tecnologia, Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021.
???metadata.dc.description.resumo???: Com o passar das décadas, a exploração de petróleo vem se tornando cada vez mais difícil, uma vez que as reservas disponíveis estão cada vez mais escassas ou estão localizadas em regiões de acesso complicado e longe da costa, com profundidades cada vez maiores e, devido a isso, as operações de perfuração de poços de petróleo têm requerido um maior conhecimento do que ocorre no fundo do poço durante a perfuração para que o processo ocorra com viabilidade técnica e econômica. Visando a ampliação desse conhecimento, foi realizado um estudo sob a perspectiva da fluidodinâmica computacional, utilizando o software Ansys CFX® com o objetivo de analisar o comportamento de variáveis no interior do poço durante a ocorrência de um kick de gás. Para desenvolver tal estudo, foi definida uma modelagem matemática representativa do kick focada na parte final de um poço de petróleo e na parte do reservatório adjacente ao poço. O modelo permitiu a avaliação do comportamento dinâmico, por meio de simulações transientes, de variáveis como pressão, frações volumétricas do fluido de perfuração e do gás e velocidades superficiais dos fluidos no interior do poço durante a perfuração. Foram realizadas comparações com fluidos de perfuração com comportamentos reológicos distintos e três modelos de turbulência. Foram analisadas, também, as influências da quantidade de fluido de perfuração bombeada, da quantidade de gás que invade o poço e da porosidade da rocha reservatório. Comparando os diferentes tipos de fluido, notou-se que o fluido de Bingham conseguiu penetrar com maior intensidade na rocha reservatório em comparação ao fluido de Ostwald de Waele. Todos os modelos de turbulência analisados mostraram comportamentos semelhantes e, portanto, adequados para o sistema em análise. As simulações mostraram, também, que ao aumentar a quantidade de fluido de perfuração injetada, reduz-se a quantidade de gás que penetra no poço ao mesmo tempo que há um aumento da perda de fluido para a formação e, ainda, que ao aumentar a quantidade de gás no reservatório, seja pelo aumento da velocidade de entrada do mesmo ou pelo aumento da porosidade da rocha leva a um aumento de velocidade e concentração de gás no espaço anular. Por fim, foi analisada a influência da rotação da coluna de perfuração que, por sua vez, não apresentou desvios significativos na pressão do poço nem nas concentrações com que os fluidos se deslocam no interior do espaço anular.
Abstract: Over the decades, oil exploration has become increasingly difficult, since the available reserves are increasingly scarce or are located in regions of complicated access and far from the coast with ever greater depths and because of this, oil well drilling operations have required greater knowledge of what happens at the bottom of the well during drilling for the process to take place with technical and economic feasibility. Aiming at expanding this knowledge, a study was carried out from the perspective of computational fluid dynamics, using the Ansys CFX® software in order to analyze the behavior of variables inside the well during the occurrence of a gas kick. To develop such a study, a representative mathematical modeling of the kick focused in the final part of an oil well and in the part of the reservoir adjacent to the well was defined. The model allowed the evaluation of dynamic behavior, through transient simulations, of variables such as pressure, volumetric fractions of the drilling fluid and gas and surface velocities of the fluids inside the well during drilling. Comparisons were made with drilling fluids with different rheological behaviors and three turbulence models. The influence of the amount of drilling fluid pumped, the amount of gas that invades the well and the porosity of the reservoir rock were also analyzed. Comparing the different types of fluid it was noted that Bingham's fluid was able to penetrate the reservoir rock with greater intensity compared to Ostwald de Waele's fluid. All the turbulence models analyzed showed similar behaviors and, therefore, suitable for the system under analysis. The simulations also showed that by increasing the amount of injected drilling fluid, the amount of gas that enters the well is reduced at the same time that there is an increase in the loss of fluid for formation and, furthermore, that by increasing the amount of gas in the reservoir, either by increasing its entrance speed or by increasing the porosity of the rock leads to an increase in speed and concentration of gas in the annular space. Finally, the influence of the rotation of the drilling column was analyzed, which, in turn, did not present significant deviations in the pressure of the well or in the concentrations with which the fluids move inside the annular space.
Keywords: Perfuração
Controle de poço
Modelagem e simulação
CFX
Poços de petróleo
Drilling
Well control
Modeling and simulation
Oil wells
Perforación
Buen control
Modelado y simulación
Pozos de petróleo
Forage
Bien contrôler
Modélisation et simulation
Puits de pétrole
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia de Processamento
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/25137
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia de Processos.

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
FRANCISCO FREIRE DE OLIVEIRA – TESE (PPGEP) 2021.pdf9.37 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.