Cláudia Miriam Scheid

MODELAGEM MATEMÁTICA NÃO LINEAR EM CICLONES: LEVANTAMENTO DE DADOS EXPERIMENTAIS E INFLUÊNCIA DAS CONDIÇÕES DE OPERAÇÃO NA EFICIÊNCIA DE COLETA

Resumo: Ciclones sao frequentemente utilizados na industria quimica para promover a separacao de particulas em uma corrente gasosa. A facilidade de construcao, os baixos custos de operacao e a habilidade de poder operar a altas temperaturas e pressoes sao algumas das caracteristicas que tornam este equipamento de separacao atraente para a industria. A suspensao solido-gas e alimentada tangencialmente na regiao proxima ao topo do equipamento e a separacao das particulas no interior do ciclone e efetuada pela acao do campo centrifugo resultante da configuracao do equipamento e do modo pelo qual a suspensao e alimentada. O desempenho de um ciclone depende de suas dimensoes e das proporcoes entre elas, das propriedades fisicas do sistema particulado e das condicoes operacionais. Foi construida uma aparelhagem experimental que possibilitasse o levantamento de dados experimentais em diversas condicoes de operacao. Os efeitos da vazao de operacao, da concentracao de solidos e do diâmetro de particula foram estudados para a obtencao da eficiencia de coleta e do diâmetro de corte do ciclone. Apesar de o ciclone utilizado ter sido confeccionado com geometria diferente das familias de ciclone Lapple e Stairmand, os resultados obtidos corroboraram os dados da literatura. O principal objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de uma metodologia para operacao de ciclones para fins de obtencao de dados experimentais a serem utilizados na elaboracao de modelos empiricos nao lineares baseados em redes neuronais.

DETERMINAÇÃO DAS PROPRIEDADES DA TORTA OBTIDA NA FILTRAÇÃO DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO

RESUMO O Laboratorio de Escoamento de Fluidos (LEF) da UFRRJ vem estudando o processo de filtracao que acontece nas paredes do p oco de petroleo durante a perfuracao. Varios trabalhos foram realizados comparando o comportamento da filtracao dinâmica e estatica com fluidos de perfuracao base agua e base oleo e foram estimados parâmetros da torta como a porosidade, a permeabilidade, a espessura da torta etc. Neste trabalho, sao apresentadas avaliacoes experimentais do efeito do tamanho de particulas nas curvas de filtracao. As equacoes de filtracao f oram implementadas no software Matlab com o objetivo de simular o process o de filtracao e invasao dos fluidos na rocha reservatorio. Os resultados mo straram que o modelo e os parâmetros estimados em trabalhos anteriores pos sibilitaram a modelagem do processo.

EFEITOS DE POLÍMEROS ANIÔNICOS, DOS ADITIVOS SÓLIDOS E DO POTENCIAL ZETA NO COMPORTAMENTO REOLÓGICO DE SUSPENSÕES

RESUMO As propriedades de escoamento dos fluidos de perfuracao dependem das caracteristicas da fase dispersante e da fase dispersa. Por meio de fatores como polimeros viscosificantes, material particulado como solidos adensantes e obturantes, entre outros aditivos, e possivel controlar o comportamento reologico dos fluidos. Este controle nas propriedades dos fluidos de perfuracao tem a finalidade de garantir o seu alto desempenho. Neste trabalho, pretende-se avaliar a influencia dos polimeros carboximetilcelulose e goma xantana e o efeito do tipo e do tamanho das particulas como a barita, a calcita e a esfera de vidro no comportamento reologico de suspensoes. Os resultados mostraram que a escolha do polimero, o tipo e o tamanho das particulas e o potencial zeta das suspensoes influenciaram no perfil das curvas de escoamento e de viscosidade dos fluidos avaliados. (dois espacos)

ESTUDO DA SEDIMENTAÇÃO DE BARITA EM FLUIDOS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS DE PETRÓLEO

A sedimentacao de barita e um fenomeno natural que se torna indesejavel para a industria petrolifera devido a varios problemas que ocorrem durante e apos a perfuracao do poco. O aumento da viscosidade e da pressao do fluido, proporcional ao acumulo das particulas solidas de barita, ocasionam dificuldades na perfuracao e podem acarretar fraturas na parede do poco. Com o objetivo de predizer o comportamento da sedimentacao de barita no fluido de perfuracao a base de agua, foram feitas varias simulacoes computacionais atraves da solucao de um sistema de equacoes diferenciais parciais que descrevem o balanco de massa e das forcas que atuam na sedimentacao. Foram registradas a velocidade com que as particulas de solidos sedimentam e a variacao da concentracao volumetrica de barita ao longo do tempo em varios pontos do poco. Alem disso, foram consideradas varias concentracoes volumetricas de barita no fluido de perfuracao. O sistema de equacoes diferenciais parciais foi resolvido pelo metodo das linhas, onde as derivadas espaciais foram discretizadas pelo metodo das diferencas finitas e o sistema resultante de equacoes diferenciais ordinarias foi integrado no tempo com a subrotina de dominio publico DLSODE, no ambiente de programacao FORTRAN. Apos essas simulacoes, foi possivel identificar a formacao da zona de menor concentracao na parte superior do fluido, assim como a zona de compactacao na parte inferior da suspensao.

AVALIAÇÃO DE CORRELAÇÕES DE DIÂMETRO HIDRÁULICO EM DUTOS ANULARES

Nos projetos hidraulicos de pocos de petroleo, os fluidos de perfuracao e completacao circulam em regioes anulares. Dentre os fatores que influenciam o calculo da perda de carga, nestas regioes, o diâmetro hidraulico e determinante. O objetivo deste trabalho foi de avaliar correlacoes de diâmetro hidraulico utilizando fluidos Newtonianos. Quatro correlacoes de diâmetro hidraulico foram analisadas e uma metodologia experimental e apresentada para o calculo do diâmetro hidraulico experimental. Alem da analise com fluidos Newtonianos, um estudo de caso e realizado com resultados do escoamento de pasta de cimento, um fluido nao-Newtoniano utilizado na cimentacao de pocos de petroleo. Neste caso a correlacao de diâmetro hidraulico desenvolvida e avaliada frente as demais. A correlacao experimental demonstrou boa concordância, apresentando um menor erro percentual no estudo de caso com a pasta de cimento e uma maior estabilidade.

Oil Well Drilling Inside Operational Window – Simulation and Experimental Control Studies

Abstract Under a conventional oil well drilling task, the pore pressure (minimum limit) and the fracture pressure (maximum limit) define mud density range and pressure operational window. During oil well drilling, several disturbances affect bottom hole pressure; for example, as the length of the well increases, the bottom hole pressure varies for growing hydrostatic pressure levels. In addition, the pipe connection procedure, performed at equal time intervals, stopping the drill rotation and mud injection, mounting a new pipe segment, restarting the drill fluid pump and rotation, causes severe fluctuations in well fluids flow, changing well pressure. Permeability and porous reservoir pressure governs native reservoir fluid well influx, affecting flow patterns inside the well and well pressure. The objective being tracked is operating under desired pressure levels, which assures process safety, also reducing costs, as oil derrick operation demands around U

Oil Well Drilling Process - Simulation and Experimental Multi-Objective Studies

500,000.00/day. In this scenario, control techniques are important tools for narrow operational windows, commonly observed at deepwater and pre-salt layer environments. The major objective of this paper is controlling annulus bottom hole pressure, through simulation and experimental studies, using mud pump flow as the manipulated variable, in order to guarantee safe operation (target annulus bottom hole pressure), despite the inherent process disturbances and under a scenario that maximization of ROP (rate of penetration) is a target.

Evaluation of suspension flow and particulate materials for control of fluid losses in drilling operation

Abstract The pressure balance between the well section and the reservoir is important. If the pressure in the well is higher than the reservoir pore pressure (over-balanced drilling), the circulation fluids penetrate into the reservoir formation. On the other hand, if the pressure in the well is lower than the reservoir pore pressure (under-balanced drilling), the reservoir fluids migrate into the well annulus. Over-balanced drilling is the most used method for drilling oil wells. The reason for this is that it nearly eliminates the risk of blow-out, where the pressure in the reservoir causes large amounts of the reservoir fluids to penetrate into the well and follow the well to the surface. During drilling, disturbances that produce fluctuations in the well pressure might occur. As the well is drilled, the hydrostatic pressure increases because of the well length grow. In addition, the reservoir fluid influx changes the well flow rate and density of the well fluid mixture. Finally, the pipe connection procedure, which requires stopping and starting of the drill fluid, produce severe fluctuations in the well flow rates. At deepwater environments, complex situations frequently occur, such as narrow operational window between pore and fracture pressures, mainly when lower collapse is higher than pore pressures and/or upper collapse is lower than fracture pressures. Solving optimization problems concerning the drilling process constitutes a powerful tool for operating under desired pressure levels and simultaneously maximizing the penetration rate, which reduces costs, as oil derrick operation demands around U

Development of On-Line Sensors for Automated Measurement of Drilling Fluid Properties

220,000.00/day. The major objective of this paper is applying optimization strategies to an oil well drilling process, in order to guarantee safe operation (target annulus bottom hole pressure) also maximizing drilling rate.