Janaína Villela
Título
Avaliação da sensibilidade de um modelo elastoplástico em elementos finitos para análise de estabilidade em poços de petróleo
Resumo
Este trabalho de simulação computacional é uma contribuição aos esforços desenvolvidos para a melhoria dos conhecimentos técnicos de engenharia e projeto de perfuração, especialmente aqueles relacionados à estabilidade de poços. O código implementado faz uma análise não linear baseada na teoria da plasticidade. A utilização de uma envoltória de fechamento (cap) associada ao modelo de ruptura de Mohr-Coulomb evita pontos de singularidade tornando o modelo mais eficiente. A implementação das forças de escavação simula a perfuração de um modo mais realista possibilitando a análise de estabilidade nas formações vizinhas Apresenta-se uma análise de sensibilidade deste código, denominado PoroNL, com casos publicados na literatura em análise de estabilidade de poços equivalentes ao modelo implementado para sua validação, incluindo critérios sugeridos de estabilidade como a área plastificada e o fechamento do poço devido a deformação plástica. São realizados experimentos numéricos em um poço direcional tridimensional perfurado no calcarenito Quissamã, localizado na Bacia de Campos. Inserido no contexto das recentes descobertas de megacampos em rochas carbonáticas (porosas e pouco consolidadas) são realizadas simulações relacionadas ao porocolapso, fenômeno típico deste tipo de rocha. Os resultados mostram que este tipo de falha provoca o aparecimento de regiões plastificadas diferentes daquelas causadas por falha ao cisalhamento.
Abstract
This work about computer simulation is a contribution to efforts to improve the expertise of engineering and drilling project, especially those related to the stability of wells. The implemented code does a nonlinear analysis based on the theory of plasticity. The use of an envelope closure (cap) associated with Mohr-Coulomb yield surface. This smooth cap avoids singularity points, making the model more efficient. The implementation of the digging forces simulating the drilling represents more realistically the drilling and the analysis of stability in the surrounding formations. It presents a sensibility analysis of this code, called PoroNL, with cases reported in the literature on stability analysis of wells that are equivalent to the model implemented for its validation, including suggested criteria for stability as the plastic area and well closure because of plastic deformation. Numerical experiments are conducted in a three-dimensional directional well drilled in calcarenite Quissamã, located in the Campos Basin. Placed in the context of recent discoveries in carbonate rocks (porous and poorly consolidated) simulations in these kind of rocks are performed. Results show that this type of failure causes compactive deformation areas different from those caused by shear failure.
