Hidrodinâmica de fluidos de perfuração em poços de petróleo e reservatório: modelagem e simulação via CFD.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: OLIVEIRA, Francisco Freire de.
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Campina Grande; Brasil; Centro de Ciências e Tecnologia - CCT; PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE PROCESSOS; UFCG
• Palavras-chave em Português: 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; Engenharia de Processamento
• Link de acesso: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/25137

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.