Tese: Escoamento de Fluido não Newtoniano em Espaço Anular com Excentricidade Variável
Aluno(a) : Bernardo Bastos AlexandreOrientador(a): Márcio Carvalho
Área de Concentração: Petróleo e Energia
Data: 15/09/2009
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=15404@1
Resumo: Na perfuração de poção de petróleo é necessária a utilização de um fluido de perfuração que apresenta diversas funções essenciais. O fluido de perfuração retorna para superfície pelo espaço anular formado entre a coluna de perfuração e a parede do poço, sendo fundamental a correta previsío desse escoamento. Uma análise profunda dessa situação é extremamente complexa, uma vez que o fluido tem comportamento nío Newtoniano, a coluna de perfuração apresenta rotação e é excêntrica, sendo que a excentricidade pode nío ser constante ao longo do poço. Os trabalhos disponíveis na literatura estudam os efeitos da rotação e do comportamento reológico do fluido, mas consideram a excentricidade constante (resultando em um modelo bidimensional com escoamento completamente desenvolvido). No presente trabalho as equações de conservação de quantidade de movimento e massa que governam o escoamento no anular com excentricidade variável serío simplificadas utilizando a teoria da lubrificação, resultando em um problema bidimensional que apresenta solução mais simples e de menor custo computacional. Modelos similares existentes na literatura desprezam o efeito de curvatura, sendo portanto válidos somente para razões de raio próximas da unidade. A formulação desenvolvida neste trabalho considera todos os termos, dando origem a uma teoria de lubrificação em coordenadas cilíndricas. A simplificação resulta em uma equação diferencial para o campo de pressío, que será resolvida utilizando diferenças finitas. O comportamento reológico do fluido será avaliado através do método da Viscosidade Newtoniana Equivalente. A partir da solução do campo de pressío é possível avaliar o perfil de velocidade do escoamento que varia ao longo da coordenada axial. Os resultados foram validados a partir de soluções disponíveis na literatura (para excentricidade constante). Além disso, os efeitos da variação da excentricidade no fator de atrito foram estudados e a existência de importante escoamento na direção azimutal mesmo sem rotação da coluna foi observada.