Efeito do número de Reynolds sobre o desempenho do processo de limpeza de poços horizontais

Hóliver Zambon Zanete¹; Renato do Nascimento Siqueira¹

¹ Instituto Federal do Espírito Santo - Campus São Mateus

doi:10.20906/CPS/CON-2016-1071

Resumo

O processo de perfuração de poços constitui parcela significativa do custo total de exploração de um campo petrolífero. A técnica de perfuração horizontal permite o aumento da área de contato do poço com o reservatório, melhorando a eficiência da extração e vem sendo amplamente utilizada na indústria petrolífera. Apesar dos benefícios, alguns problemas são gerados a partir dessa técnica. Os principais problemas gerados são o deslocamento da coluna de perfuração, gerando uma excentricidade no anular formado entre o poço e a coluna e a sedimentação das partículas de cascalho, formando um leito sólido, que prejudica o carreamento do material rochoso para fora do poço. Entre os parâmetros que podem afetar o desempenho do processo de perfuração de um poço de petróleo encontram-se: a excentricidade e a velocidade de rotação da coluna, a taxa de escoamento axial e a reologia do fluido de perfuração. Embora o fluido de perfuração tenha várias funções, uma das principais é o carreamento do cascalho. O presente estudo analisa o efeito da taxa de escoamento axial através da variação do número de Reynolds sobre a dinâmica do escoamento em um espaço anular. Para análise do escoamento foi utilizada a técnica da dinâmica dos fluidos computacional (CFD), com o uso do aplicativo ANSYS® CFX 16.0 preview 4. A geometria analisada é composta por dois cilindros de 2,5 m de comprimento (L), sendo o raio do cilindro interno (ri) igual a 0,0254 m e o raio do cilindro externo (re) igual a 0,0508 m. A excentricidade (𝛆) e a rotação do cilindro interno (𝛚) foram fixados em 0,8 e 200 rpm, respectivamente. O número de Reynolds (Re) variou de 200 a 1000, garantindo a condição de escoamento laminar. O fluido de perfuração possui massa específica (ρ ) de 1000 kg/m³, tensão limite de escoamento (𝛕0) de 17,81 Pa, índice de consistência (K) de 0,26 Pa.s, índice de comportamento (n) igual a 0,74 e é representado pelo modelo reológico de Herschel-Bulkley. Os dados mostram que o aumento do número de Reynolds altera a dis

Palavras-chave: CFD; perfuração horizontal; escoamento axial