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Título: Avaliação experimental do efeito da rotação na força de retirada da coluna de perfuração de um poço horizontal
Título(s) alternativo(s): Experimental evaluation of the effect of rotation on the tripping force of the drill string on a horizontal well
Autor(es): Knesebeck, Ricardo
Orientador(es): Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro
Palavras-chave: Poços de petróleo - Perfuração
Arrasto (Aerodinâmica)
Escoamento
Torque
Engenharia mecânica
Oil well drilling
Drag (Aerodynamics)
Runoff
Torque
Mechanical engineering
Data do documento: 4-Dez-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: KNESEBECK, Ricardo. Avaliação experimental do efeito da rotação na força de retirada da coluna de perfuração de um poço horizontal. 2018. 60 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.
Resumo: Com o crescente interesse em redução de custos na extração de petróleo, é necessária a compreensão dos fenômenos físicos envolvidos nos processos de extração. Neste documento, estuda-se a influência da rotação em uma manobra de retirada de uma coluna de perfuração de um poço horizontal na presença de leito de cascalhos. Apesar de haver diversos estudos sobre a influencia da rotação no leito de cascalhos, só há um estudo que considerou a translação da coluna, mas sem a rotação. Visando preencher essa lacuna, o presente estudo foi realizado utilizando a Unidade Experimental de Torque e Arraste existente no Centro de Pesquisas em Reologia e Fluidos Não Newtonianos (CERNN) da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Foram simuladas manobras em que uma coluna é tracionada por dentro de uma tubulação representativa de um poço horizontal cheia de água. Como parâmetros, a velocidade de translação foi 30cm/s, com rotações de 50rpm, 100rpm e 150rpm e razões de leito de 0,22, 0,33 e 0,47. Foi medida a força de retirada durante a realização de cada ensaio através de uma célula de carga e analisado o comportamento em cada condição e comparado com o que era previsto pela literatura. Observou-se que a rotação acelera a formação de uma obstrução em todas a razões de leito. Na menor altura, diminuiu a força média quando a obstrução atinge tamanho de estado estacionário. Nas duas maiores altura, a rotação acelerou o entupimento do poço, condição em que a obstrução cresce indeterminadamente. Também foi observado que a interação da broca com o leito de cascalho teve uma influência maior do que o atrito da coluna com o leito.
Abstract: With the growing interest in cost reduction in oil extraction, it is necessary to understand the physical phenomena involved in the extraction processes. In this paper, the influence of rotation in a tripping operation of a drill string in a horizontal well in the presence of cuttings bed is studied. Although there are several studies on the influence of rotation on cuttings bed, there is only one study that considered the translation of the drillstring, but without the rotation. Aiming to fill this gap, the presente study was carried out using the Torque and Drag Experimental Unit at the Research Center for Rheology and Non-Newtonian Fluids (CERNN) of the Federal University of Technology of Paraná (UTFPR). Maneuvers were simulated in which a drillstring is pulled through a pipe representative of a horizontal well filled with water. As parameters, the translation speed was 30cm/s, with rotations of 50rpm, 100rpm and 150 rpm and bed ratios of 0.22, 0.33 and 0.47. The pull-out force was measured during each test run through a load cell and the behavior in each condition was analyzed and compared with what was predicted in the literature. It was observed that rotation accelerates the formation of an obstruction in all bed ratios. At lower height, the mean force decreased when the obstruction reached steady state size. At the two largest heights, rotation accelerated the clogging of the well, a condition in which the obstruction grows indeterminately. It was also observed that the interaction of the drill bit with the cuttings bed had a greater influence than the friction of the drill string with the bed.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/11814
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