Análise dos efeitos da razão de diâmetros aliado a outros parâmetros geométricos e operacionais sobre o processo de limpeza de poços horizontais

Abstract

A extração de petróleo e gás é uma atividade em constante desenvolvimento, necessitando sempre de novos avanços tecnológicos para enfrentar os desafios encontrados no processo. Na perfuração de poços horizontais, é muito importante uma remoção eficiente dos cascalhos provenientes da formação e, apesar de suas inúmeras funções, a principal função do fluido de perfuração é a retirada contínua dos fragmentos de rocha cortados pela broca. Vários parâmetros podem afetar o processo de perfuração de poços, entre eles estão: a geometria do poço, rotação da coluna de perfuração, taxa de escoamento axial e reologia do fluido de perfuração. O presente trabalho avaliou um parâmetro geométrico, com o objetivo de avaliar a influência da razão de diâmetros (κ) no processo de limpeza de poços horizontais. A razão de diâmetros é definida como a razão entre o diâmetro da coluna de perfuração e o diâmetro do poço. Para a realização deste estudo foi utilizado o software Ansys CFX 16.0, o fluido foi caracterizado pelo modelo de Herschel-Bulkley, com massa específica ρ = 1000 kg/m3 , tensão limite de escoamento τ0 = 17,81 P a.s, índice de consistência K = 0,26 P a.s e índice de comportamento n = 0,74. A geometria possui 2,5 metros de comprimento, definida como um espaço anular com excentricidade variável, o diâmetro interno (coluna de perfuração) foi fixado em 50,8 mm e o diâmetro externo (poço) foi determinado pela razão de diâmetros (κ). Foram analisados cinco valores de razão de diâmetro variando de 0,5 a 0,9. Além disto, os outros parâmetros de processo utilizados são: número de Reynolds (Re) de 200, 600 e 1000, rotação da coluna de perfuração (ω) de 0, 200 e 400 rpm e excentricidade(ε) de 0, 0,4 e 0,8. Foi observado que o aumento da razão de diâmetros provoca um aumento da velocidade axial, aumento dos efeitos da rotação sobre o escoamento, queda da viscosidade efetiva e aumento da queda de pressão do escoamento. A compreensão dos efeitos da razão de diâmetros sobre o comportamento do escoamento é muito importante para se obter parâmetros que melhorem a eficiência do processo de limpeza de poços horizontais.