Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13422
Tipo do documento: Dissertação
Título: Modelagem e simulação do fenômeno de sedimentação de sólidos adensantes em suspensões não newtonianas confinadas em regiões anulares sob condições não isotérmicass
Título(s) alternativo(s): Modeling and simulation of the phenomena of sedimentation of weighting Materials in Confined non – newtonian suspensions in annular region under non-isothermal condition
Autor(es): Pinto, Aline Assumpção Rodrigues
Orientador(a): Meleiro, Luiz Augusto da Cruz
Primeiro coorientador: Oechsler, Bruno Francisco
Primeiro membro da banca: Meleiro, Luiz Augusto da Cruz
Segundo membro da banca: Damasceno, João Jorge Ribeiro
Terceiro membro da banca: Conceicao Junior, Duilio Tadeu da
Palavras-chave: Sedimentação de barita;Tensão limite de escoamento;Modelo não isotérmico;Barite sag;Yield stress;Non-isothermic modeling
Área(s) do CNPq: Engenharia Química
Idioma: por
Data do documento: 27-Nov-2020
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: PINTO, Aline Assumpção Rodrigues. Modelagem e simulação do fenômeno de sedimentação de sólidos adensantes em suspensões não newtonianas confinadas em regiões anulares sob condições não isotérmicass. 2020.161 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica, 2020 .
Resumo: Durante a perfurações de poços de petróleo são utilizados fluidos de perfuração para auxiliarem no processo. Para isto, é necessário que estes fluidos tenham propriedades físicas como a densidade e a viscosidade bem definidas. Assim, é comum que sejam adicionados aos fluidos agentes adensantes como a barita. Quando se tem início a extração do óleo, o fluido confinado é sujeito a um gradiente de temperatura, sem possibilidade de se expandir, ocorre então um aumento de pressão na região anular, fenômeno este chamado de APB (Annular Pressure Build-up). Este fenômeno pode causar diversos problemas, inclusive o colapso da estrutura do poço. Sendo assim, faz-se necessário a adoção de estratégias de mitigação. Uma dessas estratégias é permitir o contato do fluido de perfuração com a formação rochosa adjacente. Porém, esta estratégia pode falhar caso a sedimentação dos sólidos adensantes forme uma barreira e obstrua a janela de comunicação entre o fluido e a rocha. Diante deste cenário o presente trabalho propõe dois modelos de sedimentação não-isotérmicos para fluidos com tensão limite de escoamento. Estes modelos, baseados na mecânica do contínuo, são capazes de predizer a dinâmica de sedimentação e o perfil axial da sedimentação de barita em fluido sintético em diversas temperaturas. Os modelos foram obtidos a partir das leis de conservação da massa e do movimento para a fase sólida e as propriedades das fases líquidas e sólidas foram incorporadas por meio de equações constitutivas. Devido à complexibilidade dos modelos, técnicas numéricas foram empregadas em suas resoluções, de modo que a variável espacial das equações foi discretizada pelo método dos volumes finitos e o conjunto de EDOs resultante foi integrado numericamente na variável tempo espacial. Além disso, foram estimados os parâmetros de permeabilidade do meio, pressão dos sólidos e tempo de relaxação utilizando dados experimentais de sedimentação de sólidos adensantes em fluido Br-Mul, além de parâmetros reológicos não isotérmicos do modelo tipo Arrhenius com dados de reologia de um fluido de perfuração sintético. Os resultados mostraram bons ajustes dos dados preditos aos dados experimentais, inclusive na dinâmica inicial da sedimentação, além de demostrarem como é fundamental considerar os efeitos da temperatura na sedimentação
Abstract: During oil well drilling, drilling fluids are used to assist in the process. For this, these fluids must have physical properties, such as density and viscosity, well-defined. Thus, it is common for high – density minerals, such as barite, to be added to the fluid. When the oil extraction begins, the confined fluid is subjected to a temperature gradient. Since the fluid has no possibility of expanding, an increase in pressure in the annular region happens, a phenomenon called APB (Annular Pressure Build-up). This phenomenon can cause several problems, including the collapse of the well structure, so it is necessary to adopt mitigation strategies. One of the mitigation strategies is to communicate the drilling fluid with the adjacent rock formation. However, this strategy may fail if the weighting particles of the fluid settle to the point of obstructing the communication window between the fluid and the rock. In this scenario, the present work proposes two non-isothermal settling models for fluids with yield stress. These models were based on the mechanics of the continuum and can predict the dynamic, and the axial profile of barite settling in a synthetic fluid at different temperatures. Both models were obtained by the conservation laws of mass and movement for the solid phase, and the properties of the liquid and solid phases were incorporated through constitutive equations. Due to the complexity of the models, numerical techniques had to be used. The spatial variable of the equations was discretized by the finite volume method and the resulting set of EDOs was numerically integrated into the dimensionless time variable. Also, the parameters of permeability of the medium, solids pressure, and relaxation time were estimated, using settling of weighting solids experimental data in Br-Mul fluid, and parameters of the non-isothermal rheological model, Arrhenius, with rheology data of a synthetic fluid in different temperatures. The results show good adjustments between the predicted data and the experimental data, even for the initial dynamics. It also shows how important it is to consider the effects of temperature on sedimentation
URI: https://rima.ufrrj.br/jspui/handle/20.500.14407/13422
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Química

Se for cadastrado no RIMA, poderá receber informações por email.
Se ainda não tem uma conta, cadastre-se aqui!

Arquivos associados a este item:
Arquivo Descrição TamanhoFormato 
2020 - Aline Assumpção Rodrigues Pinto.pdf2020 - Aline Assumpção Rodrigues Pinto4.37 MBAdobe PDFThumbnail
Abrir


Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.