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dc.creatorLima, Guilherme Hanauer de-
dc.date.accessioned2017-03-03T17:45:57Z-
dc.date.available2017-03-03T17:45:57Z-
dc.date.issued2016-03-18-
dc.identifier.citationLIMA, Guilherme Hanauer de. Modelagem e simulação numérica de escoamento sólido-fluido sobre meio poroso heterogêneo. 2016. 132 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2016.pt_BR
dc.identifier.urihttp://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/2026-
dc.description.abstractDuring oil well drilling commonly the drilling fluid pressure in the well is greater than the pressure within the formation, which may cause the flow towards the porous substrate, a phenomenon referred to as invasion. The flow to porous formation carries particles which are retained by the substrate, through the filtration mechanism, originating a packed-bed of particles in the wall of the wellbore. In this paper, the mathematical and numerical model of particle flow through a porous channel positioned vertically is proposed. Increase in pressure loss caused by any obstruction of the flow through porous media due to deposition of particulate material is investigated. The porous substrate is represented by a heterogeneous model, which solid domain is described by disconnected cylinders. Porosity throughout the porous domain varies in the axial direction of the flow according to obstacle sizes, which are allocated in a staggered array. The analysis is performed in two steps. In the first, single-phase fluid flow allows the determination of permeability and pressure drop of the porous media. The second step is the process of particles deposition observed in two-phase flow into the porous substrate. Mathematical formulation and numerical modeling for particulate flow are represented by a Euler-Lagrange approach. The coupled solution of discrete phases (particles) and continuous (fluid) is performed by combining the models Dense Discrete Phase Model (DDPM) and Discrete Element Method (DEM). Results are obtained for a fluid with density and viscosity similar to a drilling fluid, with properties of a mixture with 37.3% of water and 73.7% of glycerin, the particles have diameters varying from 0.6 to 0.8 mm and the porosity of the porous medium is between 0.4 and 0.7. Results show that the diameter of the particles increase promotes the permeability reduction of the resulting medium formed by the porous medium and the particles bed. The increase of the injected particles concentration implies an increase in pressure drop, thus reducing the permeability through the channel. It is also observed that there is growth in the thickness of the bed with the increase of the concentration of injected particles.pt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Tecnológica Federal do Paranápt_BR
dc.rightsopenAccesspt_BR
dc.subjectPoços de petróleo - Perfuraçãopt_BR
dc.subjectEscoamentopt_BR
dc.subjectEscoamento bifásicopt_BR
dc.subjectDinâmica dos fluidospt_BR
dc.subjectPartículas (Física, química, etc.)pt_BR
dc.subjectModelos matemáticospt_BR
dc.subjectMétodos de simulaçãopt_BR
dc.subjectEngenharia mecânicapt_BR
dc.subjectOil well drillingpt_BR
dc.subjectRunoffpt_BR
dc.subjectTwo-phase flowpt_BR
dc.subjectFluid dynamicspt_BR
dc.subjectParticlespt_BR
dc.subjectMathematical modelspt_BR
dc.subjectSimulation methodspt_BR
dc.subjectMechanical engineeringpt_BR
dc.titleModelagem e simulação numérica de escoamento sólido-fluido sobre meio poroso heterogêneopt_BR
dc.title.alternativeModeling and numerical simulation of solid-fluid flow over heterogeneous porous mediapt_BR
dc.typemasterThesispt_BR
dc.description.resumoDurante a perfuração de poços de petróleo é comum que a pressão do fluido de perfuração no poço seja maior que a pressão no interior da formação, o que pode fazer com que o fluido escoe no sentido da formação, num fenômeno denominado invasão. O escoamento no sentido da formação porosa carrega partículas que são retidas pelo substrato poroso, através do mecanismo de filtração, formando um leito de partículas na parede do poço. Neste trabalho, o modelo matemático e numérico do escoamento particulado através de um canal poroso posicionado verticalmente é investigado. O aumento da perda de carga provocado pela eventual obstrução do escoamento sobre o meio poroso devido à deposição de material particulado é investigado. O substrato poroso é representado através do modelo heterogêneo, cujo domínio sólido é descrito através de cilindros desconectados. A porosidade ao longo do domínio poroso é variada na direção axial do escoamento de acordo com a dimensão dos obstáculos, os quais são alocados num arranjo alternado. A análise é realizada em duas etapas. Na primeira o escoamento monofásico do fluido permite a determinação da permeabilidade e da perda de carga do meio poroso. A segunda etapa trata do processo de deposição de partículas presentes no escoamento sólido-fluido sobre o substrato poroso. A formulação matemática e a modelagem numérica para o escoamento particulado são representadas por uma abordagem Euler-Lagrange. A solução acoplada das fases discreta (partículas) e contínua (fluido) é realizada através da combinação dos modelos Dense Discrete Phase Model (DDPM) e Discrete Element Method (DEM). Resultados são obtidos para um fluido de massa específica e viscosidade semelhante à de um fluido de perfuração, com propriedades de uma mistura de 37,3% de água e 73,7% de glicerina, as partículas têm diâmetro variado de 0,6 a 0,8 mm e a porosidade do meio poroso varia entre 0,4 e 0,7. Resultados mostram que o aumento do diâmetro das partículas promove a redução da permeabilidade do meio resultante formado pelo meio poroso e o leito de partículas. O acréscimo da concentração de partículas injetadas implica em um aumento na queda de pressão, consequentemente na redução da permeabilidade através do canal. É possível observar também que existe um crescimento na espessura do leito com o aumento da concentração de partículas injetadas.pt_BR
dc.degree.localCuritibapt_BR
dc.publisher.localCuritibapt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/5498690640784833pt_BR
dc.contributor.advisor1Junqueira, Silvio Luiz de Mello-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2213804390733564pt_BR
dc.contributor.referee1Junqueira, Silvio Luiz de Mello-
dc.contributor.referee2Franco, Admilson Teixeira-
dc.contributor.referee3Errera, Marcelo Risso-
dc.contributor.referee4Marcelino Neto, Moisés Alves-
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiaispt_BR
dc.publisher.initialsUTFPRpt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE::MECANICA DOS FLUIDOSpt_BR
Aparece nas coleções:CT - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de Materiais

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