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Boletim técnico da Produção de Petróleo

Publicação:DEZ /2009

Volume:4

Número:2

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Expediente, Editorial e Sumário

Caro leitor, Estou assumindo a função de editor técnico da revista, em substituição ao nosso estimado engenheiro Kazuo Miura, temporariamente afastado por questões de saúde. Com o compromisso de editar três volumes por ano nos próximos três anos sem comprometer os critérios estabelecidos de revisão interna e externa, tomei a liberdade de começar com um número temático sobre uma área que conheço bem: a hidráulica de construção de poços de petróleo e gás.


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Hidráulica de construção de poços em cenários críticos

Este artigo apresenta um painel informativo sobre as principais ações de pesquisa e desenvolvimento em hidráulica de perfuração e completação que apoiaram o desenvolvimento de tecnologia para a construção de poços em cenários críticos, tais como: poços exploratórios em águas profundas e ultraprofundas, poços de trajetória complexa, poços de longo trecho horizontal, poços que atravessam formações sensíveis (óleos pesados, zonas salinas, carbonatos fraturados). São detalhados os principais cenários e aspectos técnicos relevantes, a estratégia de condução de projetos, o histórico de projetos de hidráulica de perfuração nos principais programas tecnológicos da Petrobras, bem como a contribuição das universidades brasileiras.


Autores: André Leibsohn Martins, Átila Fernando Lima Aragão, Pedro Esteves Aranha, Mauricio Gimenes Folsta, Alex Tadeu Almeida Waldmann, Roni Abensur Gandelman, João Vicente Martins de Magalhães

Palavras-chave

limpeza de poço, hidráulica de perfuração, redes temáticas

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Análise experimental da tensão de cisalhamento mínima para arraste de partículas em um leito horizontal

A remoção eficiente de cascalhos ainda e um desafio na perfuração de poços para produção de óleo e gás. O ponto crítico corresponde ao estagio horizontal da perfuração, que, intrinsecamente, tende a formar um leito de partículas sedimentadas na parte inferior do poço em perfuração. A erosão desse leito de cascalhos oriundos do solo perfurado depende principalmente da tensão de cisalhamento promovida pelo escoamento do fluido de perfuração. Utilizando-se uma bancada experimental, composta de sistema para circulação de fluidos, caixa de cascalhos, unidade de bombeio e equipamentos de medição, investiga-se a tensão de cisalhamento mínima necessária a erosão de um leito em função das propriedades do fluido e das partículas do leito. A região de observação consiste em uma caixa abaixo da linha de escoamento, para partículas calibradas de areia, em um duto de acrílico. Para as medições iniciam-se as bombas com baixa rotação e são feitos incrementos de frequência. A cada patamar de frequência são capturadas imagens de partículas carreadas pelo escoamento, e registra-se a vazão estabelecida. Com a análise do processamento das imagens define-se o momento em que o carreamento das partículas deixa de ser aleatório e esporádico, e começa a ser permanente. A tensão de cisalhamento e determinada pela Correlação PKN (de Prandtl, von Karman e Nikuradse) a partir da vazão mínima necessária para o arraste. Os resultados são obtidos para o escoamento de agua e de solução água-glicerina.


Autores: Breno Almeida Dornelas, João Pedro Quirino Filho, Edson José Soares, Bruno Venturini Loureiro

Palavras-chave

erosão de leito, tensão de cisalhamento, fluido newtoniano, escoamento tangencial

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Pressões de surge & swab em poços com variação de seção

A perfuração de um poço de petróleo consiste na rotação da broca e aplicação de força contra a formação geológica através de parcela do peso da coluna de perfuração sobre a broca. Vários fatores, como as variações do diâmetro do poço e os acessórios conectados à coluna, fazem com que a configuração do anular entre o poço e a coluna não possua a mesma seção transversal ao longo da direção axial. As variações nos diâmetros do poço/coluna influenciam os valores de perda de carga e a pressão no interior do poço. Este trabalho apresenta um modelo matemático/numérico para simular o fenômeno de surge & swab em poços com variação de seção. O escoamento gerado pelo deslocamento da coluna é admitido unidimensional, isotérmico, compressível e em regime transitório. O modelo é composto pelas equações de conservação da massa e da quantidade de movimento, juntamente com uma equação de estado e uma equação constitutiva para o fluido de Bingham ou lei de potência. As equações governantes são discretizadas através do Método dos Volumes Finitos. O poço é considerado impermeável, e a extremidade inferior da coluna, fechada. Os resultados foram comparados com valores medidos em um poço experimental (unidade de Taquipe), com boa concordância. Observou-se que as variações de seção transversal ao longo do anular poço/coluna têm grande influência nas pressões de surge & swab em regime transitório. Embora o problema de coluna com extremidade aberta seja o mais comum, este caso será tratado em trabalhos futuros, uma vez que o objetivo deste artigo é mostrar a validade do modelo e a importância de não negligenciar o efeito da variação da seção transversal na modelagem do problema de surge & swab.


Autores: João Victor Fedevjcyk, Silvio Luiz de Mello Junqueira, Cezar Otaviano Ribeiro Negrão

Palavras-chave

pressões de surge & swab, fluido de perfuração, escoamento compressível, escoamento transitório, fluidos de Bingham, lei de potência

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Metodologia transiente para o transporte de cascalho – um estudo de caso

Dentre as etapas técnicas operacionais associadas à perfuração de poços de petróleo, a de carreamento de cascalhos é considerada das mais relevantes. Uma eventual ineficiência da operação de limpeza dos cascalhos pode acarretar vários problemas, como aumento de pressão no anular, prisão da coluna de perfuração e, eventualmente, a perda do poço. Técnicas de simulação numérica são utilizadas cada vez mais para a análise do transporte de sólidos no interior do poço durante a perfuração, sendo ainda muito comum nesses estudos o emprego de simuladores para regime permanente. Considerando a natureza inerentemente transiente do processo, análises transientes podem trazer, à luz desses estudos, informações mais ricas e precisas sobre o escoamento de sólidos e líquido no interior do poço. Este artigo apresenta alguns resultados de simulações numéricas de transporte de sólidos durante a perfuração de poço desviado sob condição transiente. O simulador utilizado no trabalho vem sendo desenvolvido pelo grupo de pesquisa GTEP/CIV/PUC-Rio, em parceria com o Centro de Pesquisas da Petrobras, em anos recentes.


Autores: Danielle Quemel M. da Fonseca, Diego Wohlers da F. Almeida, Sérgio A. B. Fontoura, Sidney Stuckenbruck, Gabriela de Carvalho Vilela

Palavras-chave

transporte de cascalhos, perfuração de poço, simulação numérica, escoamento bifásico

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Desenvolvimento de uma plataforma numérica para análise de escoamentos associados à tecnologia de perfuração

Dentre as etapas técnicas operacionais associadas à perfuração de poços de petróleo, a de carreamento de cascalhos é considerada das mais relevantes. Uma eventual ineficiência da operação de limpeza dos cascalhos pode acarretar vários problemas, como aumento de pressão no anular, prisão da coluna de perfuração e, eventualmente, a perda do poço. Técnicas de simulação numérica são utilizadas cada vez mais para a análise do transporte de sólidos no interior do poço durante a perfuração, sendo ainda muito comum nesses estudos o emprego de simuladores para regime permanente. Considerando a natureza inerentemente transiente do processo, análises transientes podem trazer, à luz desses estudos, informações mais ricas e precisas sobre o escoamento de sólidos e líquido no interior do poço. Este artigo apresenta alguns resultados de simulações numéricas de transporte de sólidos durante a perfuração de poço desviado sob condição transiente. O simulador utilizado no trabalho vem sendo desenvolvido pelo grupo de pesquisa GTEP/CIV/PUC-Rio, em parceria com o Centro de Pesquisas da Petrobras, em anos recentes.


Autores: Elie Luis Martínez Padilla, Aristeu da Silveira Neto

Palavras-chave

plataforma numérica, escoamentos instáveis, engenharia de perfuração

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Desenvolvimento de metodologia e correlações para previsão de perfil de concentração de sólidos durante a perfuração de poços de petróleo em períodos de estática

Uma das principais funções dos fluidos de perfuração é transportar os sólidos gerados pela broca até a superfície. Assim, a gelificação torna-se uma característica desejável em fluidos de perfuração, uma vez que evita a sedimentação de partículas durante períodos em que as bombas são desligadas. Entretanto, quando a circulação é retomada, uma energia extra é necessária para quebrar a estrutura gelificada e colocar o fluido em movimento de novo. Consequentemente, um pico de pressão é observado no fundo do poço, o que pode representar um risco operacional caso a pressão de fratura seja atingida. O risco é alto especialmente em cenários de janela operacional estreita, típicos de águas profundas e ultraprofundas. Por outro lado, a gelificação do fluido pode não ser capaz de evitar a sedimentação de partículas de diâmetros maiores e mais pesadas. A compreensão de como as partículas sedimentam em fluidos gelificados (e em processo de gelificação) é fundamental para uma correta previsão de como varia a concentração de sólidos no poço ao longo do tempo durante uma parada de circulação. Esta previsão é extremamente importante, pois pode colaborar para evitar problemas operacionais, tal como prisão de coluna. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma metodologia para a previsão de sedimentação de partículas em fluidos gelificados e picos de pressão quando a circulação é retomada após um período de estática. Para o desenvolvimento de correlações para previsão de picos de pressão, foram realizados diversos ensaios experimentais em reômetros e em viscosímetros de campo em condições transientes e estacionárias.


Autores: Roni Abensur Gandelman, Gustavo Henrique Vieira Pereira Pinto

Palavras-chave

gel, gelificação, fluidos de perfuração, perfuração, sedimentação

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Controle da pressão de fundo durante a perfuração de poços de petróleo

Na perfuração convencional, a densidade do fluido de perfuração (lama de perfuração) deve ser projetada de forma que a pressão anular de fundo seja superior à pressão nos poros (limite mínimo) e inferior à pressão de fratura (limite máximo). Durante a perfuração de poços, ocorrem distúrbios que causam flutuações na pressão de fundo. Podem ser citados como fontes de distúrbios o aumento da pressão com o aumento do comprimento do poço e o procedimento de conexão de tubos, que é realizado durante a perfuração em intervalos de tempo regulares. Durante a junção dos tubos, interrompem-se a perfuração e o bombeamento de fluido de perfuração.


Autores: Frederico Ribeiro Belfort Vieira, Márcia Peixoto Vega, Marcela Galdino de Freitas, Mauricio Gimenes Folsta, Nathalia Ferreira de Araújo, Roni Gandelman

Palavras-chave

controle, perfuração, pressão, PID, fluido, modelo, experimento

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Metodologia para previsão de perdas de carga em escoamentos de fluidos de perfuração

Este artigo detalha um extensivo trabalho de avaliação de perdas de carga resultantes do escoamento através de tubos e anulares, e acessórios tais como tool joints, jatos de brocas e estabilizadores para quatro diferentes fluidos de perfuração utilizados atualmente em operações de perfuração em águas ultraprofundas. Após a análise dos dados, foi possível estabelecer uma série de equações para estimar parâmetros relevantes para cálculo das perdas de carga durante o bombeio, tais como diâmetro hidráulico para escoamento através de anulares, fatores de atrito para regime turbulento em tubos e anulares, e coeficientes de descarga para acessórios.


Autores: Claudia Miriam Scheid, Luis Americo Calcada, Daniele Cristine Rocha, Pedro Esteves Aranha, Atila Fernando Lima Aragão

Palavras-chave

perdas de carga, hidráulica, fluidos de perfuração

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Início de jornada

Em julho de 1985, 25 jovens recém contratados para participar do curso de formação em Química de Lama chegaram a Salvador, Bahia, cheios de expectativas e entusiasmo. O primeiro mês foi difícil, afinal, as mudanças eram muitas.


Autores: Rosana Lomba

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