Efeitos da rotação da coluna de perfuração no desempenho do processo de limpeza de poços horizontais

Abstract

O presente trabalho utiliza a ferramenta de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) Ansys CFX 16.0 para obtenção de respostas em relação ao aumento da rotação da coluna interna e suas consequências sobre o comportamento de um escoamento laminar de fluido Herschel-Bulkley em um espaço anular formado entre a parede do poço e a coluna de perfuração. O escoamento possui características de um fluido de perfuração geralmente utilizado por uma grande empresa do ramo petrolífero brasileiro. Muitas são as análises de situações práticas encontradas em operações de perfuração de poços de petróleo e gás. Nos últimos anos, muitos são os estudos que buscam uma melhor compreensão a respeito da relação entre os diversos parâmetros operacionais e o escoamento presente no interior de um poço de perfuração. Os poços horizontais tomaram grande fatia deste mercado de pesquisa, tendo em vista o aumento de sua utilização devido ao aumento de produtividade gerado pelos mesmos. Os processos operacionais podem prejudicar ou ajudar no processo de remoção de cascalhos do interior do poço e consequentemente no processo de limpeza do mesmo. A rotação da coluna de perfuração é um dos processos operacionais que tem apresentado bastante influência no comportamento dos escoamentos de poços de perfuração de acordo com a literatura. Foram avaliados cinco valores de rotação da coluna interna (ω = 0 até ω = 400 rpm), aliados a outros parâmetros operacionais, tais como excentricidade ε, variando de 0 a 0,8, número de Reynolds Re, variando de 200 a 1000 e razões de diâmetro κ, variando de 0,5 a 0,9. Através de perfis de velocidades adimensionais (axial e tangencial) e de curvas de perda de carga ao longo do poço, chegou-se a conclusão de que, para o fluido e as condições geométricas e operacionais utilizadas, a rotação da coluna interna não gera alterações tão marcantes quanto outros parâmetros operacionais, tais como a excentricidade e a razão de diâmetros. Sua influência se limita à alterações nas magnitudes de velocidades totais, mas seu efeito foi mais intenso sempre quando outro parâmetro operacional estava atrelado à análise.