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Título: Análise experimental do arrasto em colunas de perfuração parcialmente imersas em leito de cascalhos
Título(s) alternativo(s): Experimental analysis of drag in drill string partially immersed in cuttings bed
Autor(es): Peliano, Saul Vieira
Orientador(es): Negrão, Cezar Otaviano Ribeiro
Palavras-chave: Arrasto (Aerodinâmica)
Poços de petróleo - Perfuração
Perfuração direcional
Escoamento
Engenharia mecânica
Drag (Aerodynamics)
Oil well drilling
Directional drilling
Runoff
Mechanical engineering
Data do documento: 30-Nov-2018
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: PELIANO, Saul Vieira. Análise experimental do arrasto em colunas de perfuração parcialmente imersas em leito de cascalhos. 2018. 77 f. Dissertação (Mestrado e m Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2019.
Resumo: O presente trabalho tem por objetivo avaliar experimentalmente a força de arrasto sobre uma coluna de perfuração, enquanto esta se movimenta ao longo de um poço horizontal parcialmente preenchido por um leito de cascalhos. Para isto, foi construída uma unidade experimental que reproduz um poço horizontal e suas características essenciais. Além disso, o aparato permite movimentar axialmente a réplica da coluna de perfuração ao longo do poço e monitorar a força de tração aplicada à coluna durante o deslocamento. Dessa forma, foi avaliada a sensibilidade da força de arrasto diante da variação de três parâmetros intrínsecos ao problema: a altura do leito de cascalhos, a área transversal da broca e a velocidade de translação da coluna. Os resultados indicaram que a elevação da altura do leito de cascalhos corresponde ao aumento da força de arrasto devido a dois fatores: o aumento da área de contato entre a coluna e o leito; e, a elevação do comprimento do plugue de cascalhos formado. A combinação destes dois fatores representou um aumento máximo de 267 % na força de arrasto para um incremento de 80 % na altura do leito. O aumento da área transversal da broca também significou o aumento da força de arrasto em decorrência da elevação do comprimento do plugue e, para alguns casos, ocasionou o aprisionamento da coluna. Por fim, o aumento da velocidade de translação da coluna culminou na redução do comprimento do plugue para todos os casos analisados, o que representou uma redução de até 53 % da força de arrasto. No entanto, em alguns testes a redução do comprimento do plugue não significou o decréscimo da força de arrasto.
Abstract: The present work evaluated experimentally the drag’s force on a drill string, while it’s pulling out of horizontal well partially filled with cuttings bed. For accomplish this task, it was constructed an experimental unit that reproduces a horizontal well and its essential characteristics. Furthermore, the apparatus allows axial movement of the column into the well and the monitoring of the force of traction applied in the drill string. Thus, it was evaluated the sensibility of the drag force to the variation of three parameters intrinsic to the problem: the cuttings bed’s height; the cross-sectional area of the bit; and, the columns translation velocity. The results indicated that the elevation of cuttings bed’s height causes the increase of the drag due to two factors: the elevation of the contact area between the column and the cuttings bed; and, the increase of cuttings plug’s length. The combination of these factors represented a maximum increase of 267% in drag’s force for an 80% elevation in cuttings bed’s height. The enlargement of bit’s crosssectional area represented as well the increase of drag due to the augmentation of plug’s length and, in some cases, resulted in the stuck column. Lastly, the increase of drill string’s velocity represented a reduction of cuttings plug’s length for all cases studied, which meant a reduction of 53% of drag. However, in some tests the reduction of cuttings bed’s length did not mean decrease of drag.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4176
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