Título: Estratégias e ferramentas computacionais para projeto de coluna de perfuração em poços de petróleo.
Coordenação: Aline da Silva Ramos Barboza – Professora do magistério superior;
Currículo Lattes: http://lattes.cnpq.br/4857672279132119
Dados gerais:
Tipo de investimento: Pesquisa aplicada
Financiador: Petróleo Brasileiro SA – PETROBRAS
Área tecnológica: Engenharia oceânica
Linha de pesquisa: Modelagem computacional de linhas de ancoragem e de produção
Vigência: 6/05/2022 – 04/05/2025
Motivação:
Objetivo geral:
Este projeto tem como objetivo geral desenvolver estudos físicos e matemáticos sobre o comportamento da coluna de perfuração em diversas operações de construção de poços de petróleo, quais sejam: etapas de contato lateral coluna-poço, alargamento e estemunhagem; e com isso propor estratégias e ferramentas computacionais de análises para avaliação dos esforços estáticos e dinâmicos dos elementos tubulares que compõem a coluna, considerando lições aprendidas em poços semelhantes e dados aquisitad
Objetivos específicos:
- Desenvolver estudos físicos e matemáticos sobre o comportamento dinâmico da Coluna de Perfuração;
- Desenvolver estudos físicos e matemáticos para quantificação de parâmetros de fadiga na Coluna de Perfuração;
- Desenvolver estudos físicos e matemáticos para análise do comportamento da coluna de perfuração sob a ação conjunta de forças laterais e esforços de torção nas operações de de testemunhagem e alargamento;
- Desenvolver estudos de técnicas computacionais para análise em tempo real e retroanálise de dados executados nas operações de perfuração;
- Propor e desenvolver estratégias e ferramentas computacionais, para análise de esforços na etapa de projeto da coluna de perfuração, com modelos desenvolvidos a partir de lições aprendidas em poços semelhantes e dados aquisitados em tempo real, e utilizando uma versão digital da coluna de perfuração, em plataforma WEB.
Justificativas:
A coluna de perfuração é o equipamento responsável por realizar a construção do poço de petróleo. Através de uma broca posicionada em sua extremidade inferior, faz a destruição das rochas até alcançar a profundidade da jazida de petróleo ou gás. É constituída por elementos tubulares vazados, para condução do fluido de perfuração que irá substituir a rocha perfurada, e com diversos componentes. Alguns componentes são eletrônicos para aquisição de informações do poço e por isso são extremamente sensíveis a choques provocados pelas vibrações da coluna. Outros componentes são mecânicos, com objetivos de melhorar a qualidade e estabilidade do poço. Dependendo da necessidade, alguns componentes especializados são utilizados como: alargadores, canhões, protetores e batedores, para fornecer outras funcionalidades necessárias.
Durante as diversas operações de construção de poço como perfuração, alargamento, repasse, e ocorrências não previstas como prisão, flambagem e leito de cascalhos, a coluna de perfuração sofre diversos esforços de tração, compressão, torção e choques, podendo estes esforços serem distribuídos em toda extensão ou localizados devido a componentes especiais ou devido a pontos da trajetória do poço construído.
Por se tratar de um equipamento rotativo, a coluna de perfuração está sujeita a vibrações e choques com a parede do poço, que causam esforços e agravamento de trincas que podem causar rompimento da tubulação por fadiga, que é uma causa comum de falhas ocorridas na operação. Os esforços de torção elevados, como em operações de perfuração repasse e alargamento, são danosos principalmente as conexões rosqueados entre os tubos.
Os prejuízos causados pela quebra da coluna de perfuração são elevados pois dependem da retirada do trecho rompido do poço construído, uma operação que necessita de dias para ser realizada e ainda possui alto índice de insucesso. Uma avaliação mais segura para a coluna na etapa de perfuração, pode ser feita com a implantação de análises na etapa de projeto, que utilizem modelos desenvolvidos com dados aquisitados em tempo real da operação de perfuração, bem como com implementação automática das lições aprendidas em poços semelhantes, criando assim uma versão digital da coluna. Desta forma, justifica-se a proposição do presente projeto como forma de avaliação mais segura para a etapa de perfuração, aumentando conhecimento sobre os esforços atuantes sobre a coluna de perfuração. A versão digital permitirá suporte adequado as decisões operacionais que visam melhorar eficiência da perfuração e proporcionar redução de custos a construção de poços.
Resultados esperados:
- Desenvolver estudos físicos e matemáticos sobre o comportamento dinâmico da Coluna de Perfuração nas operações de perfuração de testemunhagem e alargamento
- Desenvolver estudos físicos e matemáticos para quantificação de parâmetros de fadiga na Coluna de Perfuração
- Desenvolver estudos de técnicas computacionais para análise em tempo real e retroanálise de dados executados nas operações de perfuração
- Desenvolvimento e implantação de framework em Plataforma WEB utilizando Inteligência Artificial e Linguagem Natural aplicado a Poço para implementação automática de itens de conhecimento e análise e retro análise do comportamento da Coluna de Perfuração em tempo real – (CAESAR 2.3)
- Desenvolvimento de metodologia e ferramenta para análise do comportamento dinâmico e quantificação de fadiga da Coluna de Perfuração – (Caesar 2.0)
- Desenvolvimento de metodologia para análise de comportamento e otimização de parâmetros de projeto da Coluna de Perfuração considerando forcas laterais do contato coluna-poço e impactos torcionais – (CAESAR 2.1)
- Desenvolvimento de metodologia e ferramenta para otimização de projeto da Coluna de Perfuração considerando operações de alargamento e testemunhagem – (CAESAR 2.2)
Benefícios do projeto:
