DISPLACEMENT OF NON-NEWTONIAN LIQUIDS IN ECCENTRIC ANNULI
| Autor: | EDUARDO STEIN SOARES DUTRA |
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| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2005 |
| Zdroj: | Repositório Institucional da PUC_RIOPontifícia Universidade Católica do Rio de JaneiroPUC_RIO. |
| Druh dokumentu: | masterThesis |
| Popis: | PETRÓLEO BRASILEIRO S. A. Após a perfuração de poços de petróleo, a lama utilizada na remoção de cascalho, lubrificação e resfriamento da broca deve ser removida e substituída por uma mistura de cimento. Essa substituição se dá pelo deslocamento de um fluido por outro no espaço anular entre a formação rochosa e a coluna de completação ou revestimento. A mistura de cimento tem a função de garantir a estabilidade estrutural do poço evitando danos ambientais e prejuízos econômicos. Para melhores resultados do processo de cimentação, utilizam-se fluidos intermediários, também chamados de colchões lavadores e espaçadores, entre os fluidos principais. A boa qualidade do deslocamento dos fluidos pode ser avaliada pela forma da interface entre eles. Perfis mais acentuados sugerem um atravessamento indesejável do fluido deslocante (cimento) através do deslocado (fluido de perfuração). Por outro lado, perfis achatados indicam um deslocamento mais eficiente. Neste trabalho foi feita uma análise experimental e numérica do processo de cimentação, investigando a forma da interface e a eficiência do deslocamento dos fluidos. Uma planta experimental vertical foi construída, simulando um processo de deslocamento de fluidos em anulares excêntricos de poços. Com uma câmera digital CCD foram filmadas as interfaces entre os fluidos durante o escoamento e com essas imagens puderam-se comparar os resultados com as simulações numéricas realizadas num softw are comercial, usando o método de volumes finitos. Foram analisados os efeitos de diferentes parâmetros como a excentricidade, o regime de escoamento, e, principalmente o comportamento mecânico dos fluidos envolvidos (reologia) na eficiência do deslocamento. Com base nesses resultados é possível prever quais parâmetros operacionais otimizam o processo de deslocamento. In cementing processes of oil wells, the mud formerly used to drag the gravel, to lubricate and to cool the drill is removed and substituted by a cement mixture. This substitution is obtained by the displacement of a fluid by another in the annulus between the rock formation and the casing. For best results of cementing process, intermediate fluids, also called spacers, are used between the drill mud and the cement mixture. The displacement process is very complex due to geometry and fluids characteristics. The annular space is eccentric in most cases, and both drilling mud and cement mixtures are non-Newtonian fluids. In this work, an experimental and numerical study is performed to analyze this process. A vertical experimental plant was constructed to simulate the fluid displacement through eccentric annuli. The interface shapes between two adjacent fluids were visualized using a digital CCD camera. The images were compared with the results obtained in the numerical simulations. The numerical solution was obtained via the Finite Volume technique and using the Volume-of-Fluid method. The effects of eccentricity, displacement velocity and rheological parameters on the displacement e± ciency were investigated. Based on these results we can predict the liquid characteristics and the operational parameters that optimize the displacement process. |
| Databáze: | Networked Digital Library of Theses & Dissertations |
| Externí odkaz: |
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