Simulação numérica do comportamento mecânico da bainha de cimento em estado confinado em poços submetidos à injeção cíclica de vapor

dc.contributor.advisorMartinelli, Antonio Eduardo
dc.contributor.advisorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0022988322449627pt_BR
dc.contributor.authorSouza, Wendell Rossine Medeiros de
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/0678970930963155pt_BR
dc.contributor.referees1Nóbrega, Ana Cecilia Vieira da
dc.contributor.referees1Latteshttp://lattes.cnpq.br/3109732203611868pt_BR
dc.contributor.referees2Rodrigues, Marcos Allyson Felipe
dc.contributor.referees2Latteshttp://lattes.cnpq.br/5453593230706116pt_BR
dc.contributor.referees3Dutra Júnior, Tarcilio Viana
dc.contributor.referees3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8753782475740001pt_BR
dc.contributor.referees4Bezerra, Ulisses Targino
dc.date.accessioned2017-10-24T23:17:22Z
dc.date.available2017-10-24T23:17:22Z
dc.date.issued2017-05-30
dc.description.abstractExposure of oil wells to extreme conditions has led to numerous integrity issues, even when designed properly. The use of recovery techniques, such as the cyclic steam injection, submits the materials to severe temperature variations, reducing the oil well lifespan; and may lead to failure of the steel casing and cement sheath. The loss of integrity of the cement sheath may lead to leakage of the fluids present in the formation and, in some cases, causing significant environmental and economic damages. In the case of wells subjected to the cyclic steam injection, resistance, flexibility and thermal properties have been identified as the key to the problem. In the present work, thermomechanical analyzes were performed using the finite element method in transient mode. The steel casing, the cement sheath and the formation were modeled using an axisymmetric 2D model with 8-node quadrilateral elements. The mechanical behavior of the cement sheath was analyzed, being three formulations of pastes studied: reference paste and two other paste with latex additives in concentrations of 125 and 250 ml / kg of cement. The influence of the cement sheath thickness and the heating rate were observed as well as six different coefficient values of thermal expansion for cement paste. It was analyzed the temperature gradients of 150 oC, 200 oC, 250 oC, 300 oC and 350 oC, typical temperatures encountered during the steam injection process, as well as between formations with various levels of rigidity. The study revealed that one of the problems of cement sheath integrity due to steam injection is associated with the heating phase of the well and located in the region of the sheath near the formation. It has been found that linking the use of the more flexible and expansive formulation to an extending temperature gradient period application may prevent damage to the cement sheath by avoiding recementing maneuvers. Such a procedure proved to be effective for more rigid rock media as well as for higher target temperatures.pt_BR
dc.description.resumoA exposição dos poços de petróleo a condições extremas os tem levado a inúmeros problemas de integridade, mesmo quando projetados adequadamente. O uso de técnicas de recuperação, tal como a injeção cíclica de vapor, submete os materiais a variações de temperatura severas reduzindo a vida útil do poço; ainda, podendo levar à falha do revestimento metálico e da bainha de cimento. A perda da integridade da bainha de cimento pode acarretar no vazamento dos fluidos presentes na formação e, em alguns casos, ocasionando significantes prejuízos ambientais e econômicos. No caso de poços sujeitos à injeção cíclica de vapor, a resistência, a flexibilidade e as propriedades térmicas têm sido apontadas como chave do problema. Neste trabalho, as análises termomecânicas foram realizadas utilizando o método dos elementos finitos em modo transiente. O revestimento metálico, a bainha de cimento e a formação foram modelados utilizando-se um modelo 2D axissimétrico com elementos quadriláteros de 8 nós. Foi analisado o comportamento mecânico de bainha de cimento, sendo três formulações de pastas estudadas: pasta de referência e mais duas aditivadas com látex em concentrações de 125 e 250 ml/kg de cimento. A influência da espessura da bainha de cimento e a taxa de aquecimento foram observadas como também seis diferentes valores de coeficientes de expansão térmica para pasta de cimento. Foram analisados gradientes de temperaturas distintos de 150 oC, 200 oC, 250 oC, 300 oC e 350 oC, típicas temperaturas encontradas no processo de injeção de vapor, bem como em meio a formações com vários níveis de rigidez. O estudo evidenciou que um dos problemas da integridade da bainha de cimento devido a injeção de vapor está associado a fase de aquecimento do poço e localizado na região da bainha próximo à formação. Foi constatado que vincular o emprego da formulação mais flexível e expansiva a uma aplicação do gradiente de temperatura de modo mais lento, pode prevenir o surgimento de danos na bainha de cimento evitando manobras de recimentação. Tal procedimento se mostrou eficaz para meios rochosos mais rígidos bem como para temperaturas alvo mais elevadas.pt_BR
dc.identifier.citationSOUZA, Wendell Rossine Medeiros de. Simulação numérica do comportamento mecânico da bainha de cimento em estado confinado em poços submetidos à injeção cíclica de vapor. 2017. 127f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Petróleo) - Centro de Ciências Exatas e da Terra, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2017.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/24151
dc.languageporpt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.initialsUFRNpt_BR
dc.publisher.programPROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE PETRÓLEOpt_BR
dc.rightsAcesso Abertopt_BR
dc.subjectInjeção cíclica de vaporpt_BR
dc.subjectSimulação numéricapt_BR
dc.subjectMétodo dos elementos finitospt_BR
dc.subjectCimento Portlandpt_BR
dc.subjectLátexpt_BR
dc.subjectCimentação de poços de petróleopt_BR
dc.subjectIntegridadept_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::TECNOLOGIA QUIMICA::PETROLEO E PETROQUIMICApt_BR
dc.titleSimulação numérica do comportamento mecânico da bainha de cimento em estado confinado em poços submetidos à injeção cíclica de vaporpt_BR
dc.typedoctoralThesispt_BR

Arquivos

Pacote Original

Agora exibindo 1 - 1 de 1
Carregando...
Imagem de Miniatura
Nome:
SimulacaoNuméricaComportamento_Souza_2017.pdf
Tamanho:
6.82 MB
Formato:
Adobe Portable Document Format
Carregando...
Imagem de Miniatura
Baixar