Sandra Liliana Carvajal García
Título
Modelagem Numérica do Processo de Corte de Rochas por Brocas de Diamantes Policristalino Compactado
Resumo
Um dos maiores problemas na indústria do petróleo esta associado às baixas taxas de penetração gerando importantes perdas econômicas. Neste contexto, nos últimos anos vem se desenvolvendo diferentes pesquisas para otimizar as operações de perfuração de poços, sendo que, um dos temas de interesse é o mecanismo de corte das brocas de perfuração. Este trabalho tem como objetivo principal analisar o processo de corte em rocha por um cortador afiado de uma broca de policristalino diamantado compactado (PDC), através da modelagem bidimensional com o método dos elementos finitos utilizando o software ABAQUS 6.10®. Os modelos numéricos são baseados num ensaio de cortador único “Single Cutter Test”, usado para entender a interação rocha-cortador. Esta dissertação estuda o comportamento da Energia Mecânica Especifica (MSE), variando parâmetros tais como: pressão de confinamento, ângulo e profundidade de corte. Para o comportamento da rocha é utilizado um modelo constitutivo elostoplástico e um critério de falha de Drucker- Prager, com degradação após falha. Os resultados obtidos concordam em forma geral com os disponíveis na literatura.
Abstract
One of the most challenging problems in the oil industry is associated with low penetration rates during drilling, with important economic losses consequences .During recent years there have been developed different approaches to optimize the drilling processes, giving special attention to the understanding of the mechanics of cutting by drilling bits. This dissertation has as main objective, the analysis of the cutting process of rock with a sharp cutter of a polycrystalline diamond compact (PDC) bit. This analysis is made through a two-dimensional (FEM) numerical model implemented on ABAQUS® 6:10. The numerical model is based on a “Single Cutter Test”, and is used to understand the rock-cutter interaction. This dissertation includes the parametric analysis of the variation of the Mechanical Specific Energy (MSE), by varying parameters such as: confining pressure, angle and depth of cutting. An elasto-plastic Drucker-Prager failure envelope with strain-softening is assumed as the constitutive model for the rock. The results obtained in this dissertation agree with those available in the literature.
