[pt] DESLOCAMENTO DE FLUIDOS NÃO NEWTONIANOS COMPRESSÍVEIS EM ESPAÇOS ANULARES APLICADOS A CIMENTAÇÃO DE POÇOS

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: RAFAEL PERALTA MUNIZ MOREIRA
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Instituição de defesa: MAXWELL
• Palavras-chave em Português: [pt] ANALISE NUMERICA; [pt] FLUIDOS ESPUMADOS; [pt] SIMULACAO EM FLUIDOS COMPLEXOS; [pt] CFD; [pt] FLUIDOS NAO-NEWTONIANOS; [pt] CIMENTACAO DE POCOS; [pt] REOLOGIA; [en] NUMERICAL ANALYSIS; [en] FOAMED FLUIDS; [en] COMPLEX FLUIDS SIMULATIONS; [en] CFD; [en] NON-NEWTONIAN FLUIDS; [en] WELL CEMENTING; [en] RHEOLOGY
• Link de acesso: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=65821&idi=1; https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=65821&idi=2; http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.65821

[pt] Esta dissertação investiga escoamentos multifásicos de deslocamento de fluidos em geometrias anulares envolvidas em operações de cimentação de poços com fluidos espumados. A cimentação desempenha um papel relevante na integridade de poços e algumas aplicações requerem pastas leves com alta resistência à compressão, e o cimento espumado atende a este propósito. Para modelar adequadamente a complexidade do escoamento - que compreende comportamento não-newtoniano e elevada compressibilidade - um modelo tridimensional de dinâmica computacional de fluidos (CFD) foi desenvolvido a partir do código aberto OpenFOAM. As equações de conservação da massa, momento e fases são solucionadas em uma geometria anular, considerando o efeito da pressão na densidade e na reologia dos fluidos, e o método Volume of Fluid (VoF) foi usado para capturar a interface entre fluidos. Os modelos foram validados com soluções exatas para escoamento monofásico axissimétrico com fluidos incompressíveis e compressíveis, e com modelos constitutivos newtonianos e não-newtonianos. Além disso, simulações multifásicas estimaram a eficiência de deslocamento do fluido de perfuração pela pasta de cimento em diferentes condições – constraste de densidade e de viscosidade, ecentricidade e vazões de bombeio – e com diferentes correlações para a reologia dos fluidos espumados. Finalmente, simulações de deslocamento com fluidos com densidade e reologia constante (não-espumados) foram utilizadas para comparação. Os resultados indicam que a eficiência no deslocamento com a técnica de cimentação espumada é superior em condições similares e ilustra que as pastas espumadas são menos suceptíveis a gerarem falhas quanto condições desafiadoras estão presentes.