DINÂMICA DE COLUNAS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS VERTICAIS DE PETRÓLEO

Simone Faria Almeida; Lucas Lisbôa Vignoli; Ranulfo Martins Carneiro Neto

Todos os Trabalhos

Trabalho

Título do Trabalho

DINÂMICA DE COLUNAS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS VERTICAIS DE PETRÓLEO

Autores

Simone Faria Almeida
Lucas Lisbôa Vignoli
Ranulfo Martins Carneiro Neto

Modalidade

Resumo apresentação oral padrão

Área temática

Campus Macaé/Engenharia Mecânica

Data de Publicação

22/03/2021

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

Português

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/jgmictac/314108-dinamica-de-colunas-de-perfuracao-de-pocos-verticais-de-petroleo

ISBN

978-65-5941-128-3

Palavras-Chave

Perfuração, Petróleo, Coluna de Perfuração, Vibração.

Resumo

O petróleo é considerado uma das principais fontes de energia para o mundo, sendo de extrema importância dominar todo seu processo de exploração e produção. Esse recurso natural tem sido encontrado em regiões cada vez mais profundas, tornando cada vez mais caro e complexo o processo de perfuração. Por esse motivo, torna-se necessário o desenvolvimento de novas tecnologias para solucionar os problemas que ocorrem ao longo desse processo. Um dos principais problemas no processo de perfuração de poços de petróleo são as vibrações da coluna de perfuração. Este trabalho busca fazer uma análise dessas vibrações, verificando seus efeitos para o sistema, bem como avaliar as condições e parâmetros que influenciam este fenômeno. Metodologia Um modelo dinâmico de elementos finitos é proposto é proposto para descrever a resposta das vibrações torcionais e axiais desse sistema. A coluna de perfuração é dividida em elementos do tipo viga tubular, cada elemento quatro graus de liberdade, sendo dois axiais e dois torcionais. Uma tração Hook Load é aplicada sobre a coluna atrelada a uma rotação conferida pela mesa giratória. A interação da coluna de perfuração com a formação rochosa impõe ao sistema uma excitação de base e um torque resistivo. Dessa análise, obtém-se as matrizes de Massa, Rigidez e Amortecimento Proporcional do sistema e o vetor forçamento. Após a construção desse modelo é elaborado um modelo computacional no software Matlab com a finalidade de simular o modelo matemático e obter as respostas do sistema, com os deslocamentos e velocidade para cada instante de tempo. Resultados Resultados preliminares mostram que o modelo dinâmico de elementos finitos é adequado para determinar os parâmetros em que surgem as vibrações, permitindo prever o comportamento dinâmico da coluna de perfuração em diversas condições encontradas nos campos de petróleo. Parâmetros como a rigidez da formação, o tipo de broca utilizado, a velocidade de rotação da coluna e o peso aplicado sobre a broca influenciam diretamente no surgimento de vibrações da coluna de perfuração. Formações com rigidez elevada tendem a aumentar as vibrações. A aplicação de baixas rotações da coluna atreladas à elevados pesos sobre a broca tendem a acarretar vibrações do tipo Stick-Slip. A diminuição do peso aplicado sobre a broca associada a uma alta velocidade de rotação diminui a ocorrência de vibrações torcionais mas tende a acarretar vibrações do tipo Bit-Bounce. O modelo dinâmico de elementos finitos com 8 elementos e 18 graus de liberdade mostra-se adequado e eficaz, com baixo custo computacional e resultados convergentes, permitindo uma análise estrutural criteriosa da coluna de perfuração. Referências Bibliográficas: LEINE, R.I.; Bifurcations in Discontinuous Mechanical Systems of Filippov-Type, Ph.D. Thesis, Technische Universiteit Eindhoven, 2000. SPANOS, P. D., SENGUPTA, A. K., CUNNINGHAM, R. A., PASLAY, P. R.; Modelling of Roller Cone Bit Lift-off Dynamics in Rotary Drilling, ASME Journal of Energy Resources Technology, v. 117, pp. 197-207, 1995. YIGIT, A. S., CHRISTOFOROU, A. P.; Stick-Slip and Bit-Bounce Interaction in Oil- Well Drillstrings; Journal of Energy Resources Technology, Dezembro 2006, Vol. 128 / 271.

Título do Evento: XLII Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural (JICTAC 2020 - Edição Especial) - Evento UFRJ
Título dos Anais do Evento: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

ALMEIDA, Simone Faria; VIGNOLI, Lucas Lisbôa; NETO , Ranulfo Martins Carneiro Neto . DINÂMICA DE COLUNAS DE PERFURAÇÃO DE POÇOS VERTICAIS DE PETRÓLEO.. In: Anais da Jornada Giulio Massarani de Iniciação Científica, Tecnológica, Artística e Cultural. Anais...Rio de Janeiro(RJ) UFRJ, 2021. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/jgmictac/314108-DINAMICA-DE-COLUNAS-DE-PERFURACAO-DE-POCOS-VERTICAIS-DE-PETROLEO. Acesso em: 29/04/2025