[en] FLOW OF NON-NEWTONIAN FLUID IN ANNULAR SPACE WITH VARYING ECCENTRICITY
[pt] Na perfuração de poços é necessária a utilização de um fluido de perfuração que apresenta diversas funções. Esse fluido retorna para superfície pelo anular formado entre a coluna de perfuração e o poço, sendo fundamental a correta previsão desse escoamento. Uma análise dessa situação é extremam...
| Main Author: | |
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| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2010
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=15404@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=15404@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.15404 |
| Summary: | [pt] Na perfuração de poços é necessária a utilização de um fluido de perfuração
que apresenta diversas funções. Esse fluido retorna para superfície pelo anular
formado entre a coluna de perfuração e o poço, sendo fundamental a correta
previsão desse escoamento. Uma análise dessa situação é extremamente
complexa, uma vez que o fluido tem comportamento não Newtoniano, a coluna de
perfuração apresenta rotação e é excêntrica, sendo que a excentricidade pode não
ser constante ao longo do poço. Os trabalhos disponíveis na literatura estudam os
efeitos da rotação e do comportamento do fluido, mas consideram a
excentricidade constante. No presente trabalho as equações de conservação de
quantidade de movimento e massa que governam o escoamento serão
simplificadas utilizando a teoria da lubrificação, resultando em um problema com
solução mais simples e baixo custo computacional. Modelos similares desprezam
o efeito de curvatura, sendo válidos somente para razões de raio próximas da
unidade. A formulação desenvolvida considera todos os termos, dando origem a
uma teoria de lubrificação em coordenadas cilíndricas. A simplificação resulta em
uma equação diferencial para o campo de pressão. O comportamento do fluido
será avaliado através do método da Viscosidade Newtoniana Equivalente. A partir
da solução é possível avaliar o perfil de velocidade que varia ao longo da
coordenada axial. Os resultados foram validados a partir de soluções disponíveis
na literatura (excentricidade constante). Além disso, os efeitos da variação da
excentricidade no fator de atrito foram estudados e a existência de escoamento
azimutal mesmo sem rotação da coluna foi observada. === [en] In drilling operation of wells it is necessary to use a drilling fluid that has
many functions. Flow in the annular space between the drill pipe and the well
occurs during the return to the surface. The correction prediction of this flow is
important and the complete study is very complex: the fluid has non-Newtonian
behavior, the drill pipe is rotating and a varying eccentricity of the drill pipe is
possible. Previous analyses in the literature study effects of the rotation and the
rheological behavior of the fluid, but consider a constant eccentricity along the
axial coordinate. In this work, the equations of momentum and mass conservation
that govern the flow is simplified by the lubrication approximation and a twodimensional
problem that has simple solution and lower computational cost is
obtained. Similar models available neglect the curvature and are only accurate for
radius ratio close to one. The formulation developed in this work considers all
terms, leading to a lubrication approximation in cylindrical coordinates. The
consequence of this approximation is a differential equation for the pressure field.
The rheological behavior of the fluid will be evaluated using the method of
Equivalent Newtonian Viscosity. With pressure field is possible to determinate
the velocity that varies along axial coordinate. The accuracy of the model was
analyzed using solutions available in literature (constant eccentricity case). The
results show the effects of the variation of the eccentricity on the friction factor
and the existence of azimuthal flow even without rotation of the drill pipe. |
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