[en] ANALYSIS OF INSTABILITY OF OIL WELLS ASSOCIATED WITH THE SAND PRODUCTION THROUGH A MODEL OF THE COSSERAT CONTINUUM
[pt] A produção de areia é um dos mais freqüentes e graves problemas observados durante a produção de um poço de petróleo, completado em arenitos mal consolidados. Este fenômeno pode causar obstrução do poço, abrasão dos equipamentos de elevação e de superfície, colapso do revestimento e problem...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2004
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=4631@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=4631@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.4631 |
| Summary: | [pt] A produção de areia é um dos mais freqüentes e graves
problemas observados durante a produção de um poço de
petróleo, completado em arenitos mal consolidados. Este
fenômeno pode causar obstrução do poço, abrasão dos
equipamentos de elevação e de superfície, colapso do
revestimento e problemas ambientais derivados da disposição
em superfície das areias contaminadas. Por outro lado, em
reservatórios de baixa produtividade que produzem óleo de
alta viscosidade, uma limitada produção de areia incrementa
a produtividade do poço. Nos estudos para previsão da
produção de areia é de fundamental importância definir-se
um modelo constitutivo capaz de reproduzir o
comportamento tensão-deformação do arenito e os mecanismos
de ruptura que provocam instabilidade do poço. Este é o
tema central desta tese. Em especial, o trabalho procurou
explorar modelos constitutivos baseados em meios contínuos
de Cosserat. Uma justificativa para isto está relacionada
ao fato de experimentos demonstrarem a influência da
microestrutura nos processos de ruptura que
ocorrem na vizinhança do poço. O modelo utilizado foi o
elastoplástico de Bogdanova-Bontcheva & Lippmann (1975)
incorporando as leis de fluxo associada e não associada.
Inicialmente são definidos alguns conceitos básicos
relevantes ao entendimento do fenômeno de produção de
sólidos. Uma revisão da teoria dos meios contínuos
generalizados de Cosserat é apresentada e em seguida é
discutido o modelo elastoplástico de Bogdanova-
Bontcheva e Lippmann com detalhes das implementações
computacionais necessárias. Finalmente, são feitas análises
de geometrias de poços, procurando-se identificar os
mecanismos de ruptura que provocam instabilidade e que são
uma potencial fonte de produção de areia. === [en] Sand production is one of the most frequent and serious
problems observed during the production of an oil well
completed in weak sandstones. This phenomenon can cause
wellbore plugging, surface and rise equipment abrasion,
casing collapse and environmental problems derived from the
disposal in surface of contaminated sands. On the other
hand, for reservoirs of low productivity, that
produce oil of high viscosity, a limited sand production
increase the productivity of the well.
In the studies for sand production prediction, it is of
basic importance to define a consitutive model capable of
reproducing the stress-strain behaviour of
the sandstones and the failure mechanisms that causes
wellbore instability. This is the central focus of the
present work. In order to represent the behaviour of the
rock masses, models based in Cosserat continuum were used.
Elastoplastic models (associated/not associated) under that
theory (Bogdanova-Bontcheva and Lippmann) were implemented.
Initially, basic concepts related to the understanding of
the phenomenon of solid production are presented.
A review of the theory of generalized Cosserat continuum is
presented, the elastoplastic model of Bogdanova-Bontcheva
and Lippmann is described, together with details of the
computational implementations. Finally, analyses of well
geometries with the implemented Cosserat based
elastoplastic models are shown,identifying the failure
mechanisms. |
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