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???metadata.dc.type???: Dissertação
Title: Estudo da perda de carga e do escoamento de suspensões de materiais utilizados no combate à perda de circulação em fraturas
Other Titles: Study of the pressure drop and the flow of suspensions of materials used to combat the loss of circulation in fractures
???metadata.dc.creator???: Godoi, Felipe Augusto Paes de 
???metadata.dc.contributor.advisor1???: Calçada, Luís Américo
First advisor-co: Scheid, Cláudia Míriam
???metadata.dc.contributor.referee1???: Calçada, Luís Américo
???metadata.dc.contributor.referee2???: Tôrres, Alexandre Rodrigues
???metadata.dc.contributor.referee3???: Nascentes, Alexandre Lioi
???metadata.dc.description.resumo???: Um grande desafio enfrentado durante a perfuração de poços de petróleo corresponde à perda de circulação. Esse fenômeno consiste na perda do fluido de perfuração através de poros ou fraturas presentes nas formações a serem perfuradas. O tratamento mais utilizado no combate à perda de circulação corresponde à utilização de materiais de controle de perda e de materiais de fortalecimento de poço. Neste trabalho, foi realizado um estudo experimental e teórico com o objetivo de analisar o escoamento de suspensões e a perda de carga em fraturas. O trabalho também teve como objetivo a avaliação da influência de fatores como vazão, concentração e tamanho das partículas no escoamento das suspensões e na eficiência dos materiais utilizados no controle da perda de circulação. Foi utilizado um simulador físico de escoamento em fraturas, cujo objetivo é descrever o escoamento de suspensões em fraturas com 2 mm, 5 mm e 10 mm de abertura e 1,5 m de comprimento. Foram estudadas suspensões contendo materiais a base de flocos de carbonato de cálcio na forma laminar com concentrações e distribuições granulométricas diferentes. Os fluidos foram caracterizados a partir da realização de ensaios reológicos e da determinação da massa específica e da distribuição do tamanho das partículas. Para os sistemas estudados, registraram-se dados de vazão das suspensões e da perda de carga em função do tempo. Foram propostas duas metodologias para correlacionar a perda de carga e a vazão nas fraturas. Os fluidos preparados apresentaram um comportamento reológico que pode ser ajustado pelo modelo de Herschel-Buckley. A suspensão contendo partículas médias foi eficiente no selamento das fraturas, enquanto que as suspensões de partículas finas selaram apenas a fratura de 2 mm. Com o aumento da concentração do carbonato de cálcio fino, a fratura de 2 mm foi tamponada mais rapidamente. Não foi observada uma influência muito significativa da concentração na perda de carga nas fraturas de 10 mm e 5 mm. Os valores preditos pelos modelos matemáticos propostos para correlacionar perda de carga e vazão nas fraturas foram superiores aos valores experimentais. Após a realização de um ajuste linear dos modelos, os valores preditos aproximaram-se dos experimentais. Com os dados obtidos a partir dos ensaios reológicos, observou-se a influência da presença e do tamanho das partículas na reologia dos fluidos. O simulador de escoamento em fraturas foi capaz de caracterizar a eficiência dos materiais utilizados no combate à perda de circulação. Com os resultados obtidos no equipamento, foi possível avaliar a influência da concentração e do tamanho das partículas no escoamento das suspensões. Esses resultados demonstraram o efeito da perda de carga no processo de selamento das fraturas. Os dados experimentais permitiram a validação dos modelos matemáticos propostos. Verificou-se que na modelagem matemática do escoamento em fraturas, deve ser considerado o efeito da rugosidade relativa das fraturas
Abstract: The loss of circulation is a major challenge faced during the drilling of oil wells. This phenomenon consists in the loss of the drilling fluid through pores or fractures present in the formations to be drilled. The most used treatment to combat the loss of circulation is the use of lost circulation materials and wellbore strengthening materials. In this work, an experimental and theoretical study was carried out with the objective of analyzing the flow of suspensions and the pressure drop in fractures. Another objective of this study was to evaluate the influence of factors such as flow rate, concentration and particle size in the flow of suspensions and in the efficiency of materials used to combat the loss of circulation. The experimental equipment used was a physical simulator whose objective is to describe the flow of suspensions in fractures with openings of 2 mm, 5 mm and 10 mm and 1.5 m of length. Suspensions containing calcium carbonate flake-based materials in laminar form with different concentrations and particle size distributions were studied. The fluids were characterized from rheological tests and density and particle size distribution. For the systems studied, data on the flow rate of the suspensions and the pressure drop were recorded as a function of time. Two methodologies were proposed to correlate the pressure drop and flow rate in fractures. The prepared fluids presented a rheological behavior that can be adjusted by the Herschel-Buckley model. The suspension containing medium particles was efficient in sealing the fractures, whereas the suspensions of fine particles sealed only the fracture of 2 mm. With the increase of fine calcium carbonate concentration, the fracture of 2 mm was sealed more rapidly. No significant influence of the concentration on the pressure drop was observed on fractures of 10 mm and 5 mm. The values predicted by the mathematical models proposed to correlate the pressure drop and flow rate in the fractures were higher than the experimental values. After a linear adjustment of the models, the predicted values approached the experimental ones. With the data obtained from the rheological tests, the influence of the presence and size of the particles in the fluid rheology was observed. The simulator of flow in fractures was able to characterize the efficiency of the materials used to combat the loss of circulation. With the results obtained in the equipment, it was possible to evaluate the influence of the concentration and the size of the particles in the flow of the suspensions. These results demonstrated the effect of the pressure drop in the sealing process of the fractures. The experimental data allowed the validation of the proposed mathematical models. It was verified that in the mathematical modeling of the flow in fractures, the effect of the relative roughness of the fractures should be considered
Keywords: Perda de circulação
materiais de controle de perda
materiais de fortalecimento de poço
carbonato de cálcio laminar
loss of circulation
lost circulation materials
wellbore strengthening materials
laminar calcium carbonate
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
Language: por
???metadata.dc.publisher.country???: Brasil
Publisher: Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
???metadata.dc.publisher.initials???: UFRRJ
???metadata.dc.publisher.department???: Instituto de Tecnologia
???metadata.dc.publisher.program???: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química
Citation: GODOI, Felipe Augusto Paes de. Estudo da perda de carga e do escoamento de suspensões de materiais utilizados no combate à perda de circulação em fraturas. 2017. 107 f.. Dissertação( Mestrado em Engenharia Química) - Instituto de Tecnologia, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro, Seropédica-RJ, 2017 .
???metadata.dc.rights???: Acesso Aberto
URI: https://tede.ufrrj.br/jspui/handle/jspui/4436
Issue Date: 28-Aug-2017
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia Química

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