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Descrição do projeto

 

 

Título: Estratégias e ferramentas computacionais para previsão de desgaste mecânico em tubulares de revestimento 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 de poços
Linha de pesquisa: Modelagem computacional para a análise e projeto de poços
Vigência: 28/12/2017 – 26/12/2020

Motivação:

Objetivo geral:

Essa pesquisa tem por objetivo o desenvolvimento de estratégias e ferramentas computacionais para previsão de desgaste mecânico em tubulares de revestimento em poços de petróleo, a partir de estudos da trajetória do poço e da determinação do fator de desgaste do material.

Objetivos específicos:

  • Desenvolver uma metodologia para avaliação das trajetórias projetada e executada do poço, a partir da identificação de trechos com problemas operacionais;
  • Aplicar uma metodologia para avaliação de pontos e esforços de contato entre a coluna de perfuração e o revestimento, a partir da análise da trajetória do poço;
  • Desenvolver metodologias para determinação do fator de desgaste com base em dados experimentais e na norma API 7CW (2015);
  • Quantificar o desgaste mecânico de tubulares a partir de dados obtidos pela perfilagem ultrassônica em campo e calibração de fatores de desgaste considerando modelo de remoção de material da parede do tubo;
  • Incorporar os desenvolvimentos realizados no projeto numa ferramenta a ser integrada ao repositório POÇO WEB, considerando os requisitos de desempenho e usabilidade.

Justificativas:

O sistema de revestimento é fundamental para a garantia da integridade estrutural do poço, sendo responsável por grande parte dos investimentos necessários para sua construção. A avaliação da integridade mecânica do revestimento é realizada a partir de critérios determinísticos e probabilísticos, com base na API/TR 5C3 (2008) e apresenta como parâmetro importante de projeto a espessura da parede do tubo de revestimento. Durante o processo de construção do poço, a coluna de perfuração pode manter contato com as partes internas do sistema de revestimento, produzindo uma força lateral que, em conjunto com a rotação da coluna, pode provocar a remoção de volume de aço da parede do tubular, reduzindo sua resistência mecânica. Esse fenômeno pode ser mais crítico em poços direcionais e em poços verticais com tortuosidade elevada. Nesses casos, a norma técnica PETROBRAS N-2752b (2014) recomenda o uso de simuladores de desgaste a fim de se verificar o grau de desgaste previsto e com isso avaliar a necessidade de emprego de ações mitigatórias.
O modelo de previsão de desgaste a ser implementado terá como base os parâmetros de perfuração, levando-se em conta os cálculos das principais operações, bem como a configuração de componentes de fundo da coluna (BHA) e dos tubos de perfuração, além dos parâmetros do projeto direcional do poço. As ferramentas de perfilagem ultrassônica são usadas com o objetivo de medir a espessura e diâmetro interno do revestimento em pontos específicos e com esses parâmetros avaliar o padrão de distribuição de espessuras ao longo da coluna de  revestimento, e dessa forma prever a integridade do revestimento e a necessidade de tomada de ações mitigatórias. A análise da integridade do tubo com base em perfil ultrassônico seguirá a metodologia já desenvolvida pelo CENPES para análise inversa da correlação entre o perfil ultrassônico e a espessura da parede do tubo, e considerando a estratégia apresentada em SAMUEL et al. (2016).
Com base nessas colocações, considera-se relevante o desenvolvimento dessa pesquisa, a fim de incorporar técnicas robustas à prática de previsão de desgaste em revestimentos, impactando diretamente no processo de tomada de decisão do projetista. A implementação dos modelos aqui propostos no sistema POÇO WEB amplia seu potencial de análise, tornando-a mais aplicável à rotina de projeto de poços na PETROBRAS, de forma robusta e otimizada.  Espera-se ainda que os produtos gerados neste projeto auxiliem o projetista em processos de tomada de decisão, no sentido de melhorar o entendimento do comportamento mecânico de poços complexos, ou ainda permitir economia de recursos empregados em projetos de poços usuais.

Resultados esperados:

  • A continuidade de estudos relacionados a modelos de previsão de desgaste de revestimento de tubulares com base em dados de projeto, perfilagem ultrassônica e material de revestimento;
  • O desenvolvimento de metodologia de análise de trajetória com base em dados de acompanhamento de perfuração;
  • O desenvolvimento de modelo de previsão de desgaste e validação a partir de dados de perfilagem ultrassônica;
  • A determinação do fator de desgaste a partir de dados de perfilagem de integridade de campo e ensaios experimentais de desgaste de materiais de revestimento;
  • A implementação de ferramentas computacionais para previsão de desgaste mecânico em tubulares de revestimento de poços integrada ao Sistema POÇO WEB.

Benefícios do projeto:

O desenvolvimento de estratégias e ferramentas computacionais que permitam uma avaliação prévia do desgaste do revestimento trará maior confiabilidade ao projeto de revestimento, e resultará em ganhos representativos no que diz respeito à prevenção de acidentes, que podem envolver danos humanos, ambientais e técnicos.
De forma geral será possível estabelecer previsões para problemas de trajetória a partir de conhecimentos já  apreendidos em registro de dados de campo e ainda prever possíveis desgastes durante as operações de serviço, correlacionadas com os sistemas de perfuração, beneficiando com isso todo o setor de exploração de petróleo.