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Título: Avaliação de modelos de tixotropia aplicados a fluidos de perfuração
Autor(es): Santos, Tainan Gabardo Miranda dos
Orientador(es): Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro
Palavras-chave: Mecânica dos fluídos - Modelos
Dinâmica dos fluidos
Perfuração de poços
Fluid mechanics - Models
Fluid dynamics
Shaft sinking
Data do documento: 2-Set-2013
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Referência: SANTOS, Tainan Gabardo Miranda dos. Avaliação de modelos de tixotropia aplicados a fluidos de perfuração. 2013. 117 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2013.
Resumo: Fluidos de perfuração apresentam comportamento tixotrópico e normalmente gelificam quando em repouso. A gelificação é fundamental para evitar que cascalhos provenientes da perfuração do poço se depositem sobre a broca em eventuais paradas no processo. Nessas condições são necessárias altas pressões para reiniciar o escoamento do fluido e, consequentemente, a perfuração. Por outro lado, pressões muito elevadas podem danificar as formações rochosas no fundo do poço. Dessa forma, um maior conhecimento sobre tixotropia se torna inevitável para melhor controle do processo. Tixotropia é definida como o decréscimo contínuo da viscosidade com o tempo quando uma amostra que tenha estado previamente em repouso é submetida ao escoamento e a subsequente recuperação da viscosidade no tempo quando o escoamento é descontinuado. O mecanismo que controla o fenômeno de tixotropia ainda não é bem definido e a modelagem matemática representa um desafio. No presente estudo é feita uma revisão de trabalhos encontrados na literatura que abordam o fenômeno de tixotropia e sobre os diferentes modelos matemáticos utilizados para prever o comportamento de materiais que apresentam essa característica. Alguns desses modelos são selecionados e ajustados a dados reológicos de um fluido de perfuração. Os parâmetros dos modelos matemáticos são ajustados a partir de resultados experimentais de testes com controle de taxa de cisalhamento. Após a calibração das constantes, os modelos são validados a partir de comparações de testes realizados com controle de tensão de cisalhamento. Observa-se que alguns modelos são capazes de prever com boa precisão características importantes do material como a tensão de quebra do gel e os valores de equilíbrio para testes de taxa de cisalhamento controlada.
Abstract: Drilling fluids present a thixotropic behavior and they usually gel when at rest. The sol-gel transition is fundamental to prevent the deposit of rock fragments, generated by drilling the well, over the drill bit during eventual stops. Under those conditions, high pressures are then required in order to break-up the gel when circulation is resumed. Moreover, very high pressures can damage the rock formation at the bottom of the well. Thus, a better understanding of thixotropy and the behavior of thixotropic materials becomes increasingly important for process control. Thixotropy is defined as the continuous decrease of viscosity with time when flow is applied to a material that has been previously at rest and the subsequent recovery of viscosity in time when the flow is discontinued. The mechanisms that control thixotropy are not yet well defined and modeling is still a challenge. This work presents a review of thixotropy and of different mathematical models found in the literature that are used to predict such characteristic. Some of those models are then selected and fitted to the rheological data of a drilling fluid. The constants of the mathematical models are fitted to the results of controlled shear rate tests. After the calibration, the models are compared to data obtained from controlled shear stress tests. It is worth of note that some models are able to predict important characteristics of a thixotropic material with reasonable accuracy.
URI: http://repositorio.roca.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/6845
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