Estudo do escoamento de fluidos de perfuração em dutos e em regiões anulares

Abstract

A necessidade de avanços tecnológicos na operação de perfuração de poços de petróleo tem incentivado a pesquisa e o desenvolvimento de fluidos de perfuração, assim como o estudo do escoamento dos mesmos em geometrias distintas. Neste trabalho é estudado o escoamento de dois fluidos de perfuração em tubos e dutos anulares, com o objetivo de avaliar modelos reológicos que descrevam o comportamento do fluido, caracterizar os regimes de escoamento utilizando método experimental e comparar com correlações encontradas na literatura, avaliar equações de diâmetro hidráulico encontradas na literatura, avaliar correlações de fator de atrito no regime turbulento e propor novas correlações para o fator de atrito no regime turbulento. Os dados são 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 permitem 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 3/4", e 1 1/4" e ½"). O sistema é composto de um tanque com capacidade de 500 litros, dotado de um agitador mecânico, conectado a uma bomba de deslocamento positivo do tipo helicoidal de 25HP, operando com vazões de até 20m3/h. A unidade piloto é instrumentada com um conjunto de três transdutores de pressão. A reologia do fluido é avaliada com o auxílio de um viscosímetro FANN, modelo 35A. Os modelos reológicos adotados são o da potência e Casson. Os resultados revelam que a escolha das equações de diâmetro hidráulico e fator de atrito são dependentes da geometria do escoamento e do modelo reológico utilizado, devendo ser analisados separadamente. As novas correlações de fator de atrito para o regime turbulento geram bons resultados.