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Type: TESE DIGITAL
Title: Modelagem linear elástica para simulação do estado de tensão em poços de petróleo inclinados
Title Alternative: Linear elastic model for the simulation of the stress state in inclined wellbores
Author: Batalha, Nathalia Agostinho, 1988-
Advisor: Devloo, Philippe Remy Bernard, 1958-
Abstract: Resumo: Uma das maiores preocupações nas operações de perfuração é a estabilidade de poços. Prisão de coluna, colapso do poço, aumento da cavidade, fratura da formação, aumento no tempo operacional e gastos substanciais, são algumas das consequências causadas por poços instáveis. A perfuração através de uma formação afeta o estado de tensão do meio pré-existente. Apesar da lama de perfuracão sustentar temporariamente a parede do poço durante a perfuração, uma inevitável redistribuição das tensões ocorre ao redor da cavidade. Esse novo estado de tensão pode ocasionar falhas na rocha. A resposta da formação após a perfuração é ainda menos favorável quando se trata de poços inclinados. Desse modo, uma modelagem numérica bi-dimensional foi desenvolvida para simular o estado de tensão ao redor de poços inclinados. O presente modelo assume comportamento isotrópico e linear elástico da rocha com estado plano de deformação. O modelo geomecânico foi elaborado utilizando o método de elementos finitos. O método foi implementado no ambiente NeoPZ, uma biblioteca de domínio público para o desenvolvimento de simulações de elementos finitos. A simulação permite ao usuário uma visão da solução sobre o plano perpendicular ao poço inclinado e/ou projetado sobre uma seção horizontal. O critério de falha de Sandler-Dimaggio foi selecionado para caracterizar a área plastificada da formação conforme a inclinação e direção do poço. A fim de melhorar a acurácia das simulações, é possível aumentar a ordem polinomial da aproximação e/ou o número de elementos. A solução numérica demonstrou taxas de convergência ótimas

Abstract: One of the greatest concerns in drilling operations is wellbore stability. Stuck pipe, hole collapse, cavity enlargement, formation fracturing, time loss and substantial expenditures are some of the consequences caused by unstable wells. Drilling through a formation affects its state of stress. Although the drilling mud temporarily supports the borehole wall during the operation, an unavoidable new stress distribution occurs around the cavity. This new state of stress may lead to rock failure. The formation response after drilling is even less favorable when dealing with inclined wellbores. Thus, a two-dimension numerical modeling was developed to simulate stress state around inclined wells. The present model assumes linear elastic and isotropic rock material behavior with plane strain state. This geomechanical model was elaborated using the finite elements method. The method was implemented in the NeoPZ environment, which is an open-source library for the development of finite element simulations. The simulation provides the user a view of the solution over the plane perpendicular to the inclined hole and/or projected over a horizontal cross section. The Sandler-Dimaggio yield criterion was selected to describe the formation yield surface according to wellbore inclination and direction. In order to improve the accuracy of the simulation, it is possible to increase the polynomial order of the approximation and/or the number of elements. The numerical solution demonstrated optimal convergence rates
Subject: Poços de petroleo
Elasticidade
Método dos elementos finitos
Editor: [s.n.]
Date Issue: 2017
Appears in Collections:FEM - Dissertação e Tese

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