Experimental evaluation of cuttings displacement by the drill bit-drill string assembly in a horizontal well

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Debiasi, Mateus
• Orientador(a): Negrao, Cezar Otaviano Ribeiro
• Banca de defesa: Negrao, Cezar Otaviano Ribeiro , Franklin, Erick de Moraes , Junqueira, Silvio Luiz de Mello
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Tecnológica Federal do Paraná; Curitiba
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Arrasto (Aerodinâmica); Poços de petróleo - Perfuração; Brocas (Ferramenta); Modelos matemáticos; Torque; Drag (Aerodynamics); Oil well drilling; Bits (Drilling and boring); Mathematical models
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::ENGENHARIA TERMICA
• Link de acesso: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/27979

Não apenas a produção de petróleo, mas também a profundidade dos poços tem aumentado com o passar dos anos no Brasil. Como consequência, novas técnicas e tecnologias são requeridas pela indústria para extrair o petróleo de alta qualidade que é encontrado na região do pré-sal. Os poços podem ser verticais, quando o reservatório está localizado logo abaixo da posição do poço, ou direcionais, quando um ângulo de desvio é necessário para alcançar o reservatório. Considerando um poço horizontal, quando há um ângulo de 90 graus em relação a vertical, cascalhos provenientes da formação rochosa depositam-se na parte inferior do poço, criando assim um leito de cascalhos. Durante o processo de perfuração, a remoção da coluna de dentro do poço é requerida. A interação do conjunto coluna/broca com o leito de cascalhos pode aumentar significativamente o arrasto ou até aprisionar a coluna. O objetivo deste trabalho é estudar as interações entre o conjunto coluna/broca e o leito de cascalhos utilizando um aparato experimental desenvolvido para representar a situação descrita. Um aparato experimental foi desenvolvido, no qual é possível controlar o deslocamento axial e rotação da coluna, definir diferentes alturas de leitos com esferas de vidro (2,6 kg/cm³) de 3 mm de diâmetro e utilizar diferentes fluidos. O aparato registra cargas arrasto enquanto os parâmetros que foram variados são: velocidade de deslocamento em 1 e 10 cm/s, velocidade de rotação em 0 e 25 rpm, altura de leito de cascalhos em 23,6%, 35,7%, 50% e 64,3% da altura total do poço e fluidos com duas viscosidades e densidades, 1cP e 1 g/cm³ e 65 cP e 1,2 g/cm³. Observou-se que a coluna ficou presa para velocidade de 1 cm/s em um leito com altura de 50% ou maior, sem rotação e com fluido de viscosidade 1 cP. Entretanto, a formação do plugue foi evitada com a rotação da coluna ou com maior velocidade de deslocamento. Avaliando os resultados, observou-se que é possível definir uma região para o número crítico de Shields. Este número é o limite para qual valores acima dele os cascalhos são carreados pelo escoamento, enquanto para valores abaixo dele o escoamento não carreia as partículas.