[en] ANALYSIS OF INSTABILITY OF OIL WELLS ASSOCIATED WITH THE SAND PRODUCTION THROUGH A MODEL OF THE COSSERAT CONTINUUM

• Main Author: ANGELA ROCIO BAYONA MENDOZA
• Other Authors: EURIPEDES DO AMARAL VARGAS JUNIOR
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2004
• Subjects: [pt] PRODUCAO DE AREIA; [en] SAND PRODUCTION; [pt] MODELO ELASTOPLASTICO; [en] ELASTOPLASTIC MODEL
• 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

[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.