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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo da sedimentação de barita em fluidos de perfuração
Título(s) alternativo(s): Study of the barite sag in drilling fluids.
Autor(es): Eler, Felipe Moreira
Orientador(a): Calçada, Luís Américo
Primeiro membro da banca: Meleiro, Luiz Augusto da Cruz
Segundo membro da banca: Barrozo, Marco Antonio de Souza
Palavras-chave: Sedimentação;Fluidos de perfuração;Modelo bifásico;Sedimentation;Drilling fluids;Biphasic model
Área(s) do CNPq: Engenharia Química
Idioma: por
Data do documento: 30-Ago-2012
Editor: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UFRRJ
Departamento: Instituto de Tecnologia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citação: Eler, Felipe Moreira. Estudo da sedimentação de barita em fluidos de perfuração. 2012. [56 f.]. Dissertação( Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química) - Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, [Seropédica - RJ] .
Resumo: A sedimentação de barita, ou qualquer outro material adensante, causa flutuações indesejáveis na densidade de fluidos de perfuração. Emperramento da broca, dificuldade de controle da pressão e perda de fluido são possíveis problemas causados pela sedimentação de barita. Neste trabalho, estudou-se a sedimentação de materiais adensantes durante o escoamento de fluidos de perfuração. O trabalho divide-se em duas partes, uma experimental e a outra de simulação computacional. Na etapa experimental, o teste API de viscosímetro e sapata (VSST) foi usado para avaliar dois fluidos de perfuração reais, cedidos pela Petrobras S/A. Também foram realizados testes de sedimentação em proveta para estimar parâmetros usados na modelagem. Todos os testes foram realizados em triplicata e analisados estatisticamente pelo teste-t e análise de variância (ANOVA). O teste VSST indica que o fluido à base de óleo tem maior tendência de sofrer sedimentação e que o fluido à base de água apresenta maior capacidade de ressuspensão de leito. Estes resultados estão de acordo com as observações de campo e os relatos da literatura. Duas alternativas de modelagem foram abordadas: o uso de pacotes comerciais de CFD e o estudo de modelos baseados nas equações de conservação. Na primeira abordagem, utilizou-se o pacote FLUENT® 12 para realizar simulações bidimensionais transientes, usando a metodologia Euleriana. Na segunda abordagem, um código desenvolvido em MATLAB® foi usado para resolver as equações de conservação de massa e de quantidade de movimento. As simulações em CFD apresentaram uma reposta que não condiz com o fenômeno observado na literatura. Por outro lado, o modelo baseado nas equações de conservação foi capaz de simular o escoamento de fluido em duas dimensões, transporte hidráulico de partículas e o processo de decantação em batelada. O modelo apresentou resultados de acordo com as soluções analíticas clássicas e com dados experimentais. O modelo também foi capaz de prever o efeito de parâmetros físicos como a viscosidade, o diâmetro de partícula e a concentração volumétrica na sedimentação de partículas.
Abstract: The sedimentation of barite, or any other weighting material, causes undesirable fluctuations in the density of drilling fluids. Stuck pipe, pressure control difficulties and loss circulation are problems possibly caused by barite sag. In this work the weighting material sag during the flow of oil-based drilling fluids were studied. The work is divided into two parts: the first is an experimental work and the other focuses the modeling of the phenomenon. In the experimental stage the API procedure VSST (viscometer sag shoe test) was used to evaluate some field drilling fluids from Petrobras S/A. Batch sedimentation tests using the graduated cylinder methodology were also performed in order to estimate parameters used in modeling. The tests were performed in triplicate and statistically analyzed by t-test and analysis of variance (ANOVA). The VSST procedure indicates that the oil-based fluid is more prone to suffer sedimentation and the water-based fluid has greater capacity of bed resuspension. These results are in agreement with field observations and reports in the literature. Two modeling alternatives were discussed: the use of commercial CFD packages and the study of models based on conservation equations. The first approach used package FLUENT® 12 to perform two-dimensional, transient simulations using the Eulerian methodology. In the second approach a code developed in MATLAB® was used to solve the equations of conservation of mass and momentum. On the other hand, the CFD simulations showed a response that is not consistent with the phenomenon observed in the literature. Finally, the model based on conservation equations was capable of simulating two dimensional fluid flow, hydraulic transport of particles and batch sedimentation process. The model is in agreement with the classical analytical solutions and experimental data. The model also predicts the effect of physical parameters such as viscosity, particle diameter and volume concentration in the sedimentation.
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13403
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

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