Avaliação da perda de carga e do fator de atrito no escoamento de fluidos de perfuração em geometrias circular e anulares concêntricos

Abstract

A constante busca por novas tecnologias nos processos de perfuração de poços de petróleo tem incentivado a pesquisa e o desenvolvimento de fluidos de perfuração, bem como o próprio estudo do escoamento destes, principalmente no que se refere à perda de carga ocasionada pelas distintas geometrias presentes. Dentro deste contexto, avaliou-se neste trabalho a perda de carga e o fator de atrito no escoamento dos fluidos de perfuração A, B e C em dutos circular e anulares concêntricos, que simulam àqueles existentes em um sistema real. Os dados foram obtidos em uma unidade piloto constituída de um sistema operando em circuito fechado de 6 metros de extensão horizontal composto de tubos de ferro galvanizado, dispostos em três linhas paralelas de escoamento independentes que permitiam a avaliação da perda de carga ocasionada em um tubo circular de 1 de diâmetro e em duas razões de anulares concêntricos (ânulo formado pelos tubos de 2 e ¾ , e 1 ¼ e ½ ). O sistema era composto de um tanque com capacidade de 500 litros, dotado de um agitador mecânico de 3HP, conectado a uma bomba de deslocamento positivo do tipo helicoidal de 25 HP, operando com vazões de até 20 m3/h. A unidade piloto foi instrumentada com um conjunto de três transdutores de pressão, objetivando uma ampla faixa de dados experimentais referentes a perda de pressão. A vazão volumétrica foi determinada por técnica gravimétrica e a reologia do fluido foi avaliada com o auxílio de um viscosímetro FANN, modelo 35A. Os dados de perda de carga e fator de atrito experimental ocasionados pelas geometrias descritas foram obtidos para a água e para os fluidos A, B e C. Os modelos reológicos foram power-law e Casson, objetivando avaliar as correlações de diâmetro hidráulico e fator de atrito, para os regimes laminar e turbulento. Com base nos dados experimentais de fator de atrito e perda de carga, foram avaliadas correlações da literatura.