Colunas de produção e injeção, flambagem, atrito, esforços axiais e carrega- mentos operacionais.

Este trabalho propõe a modelagem numérica de colunas de produção e injeção (COP/COI) em poços de petróleo submetidos a carregamentos operacionais para determinar a contribuição do atrito nos esforços axiais. As colunas de produção e injeção sofrem diferentes combinações de esforços ao longo de sua vida útil, os quais podem estar relacionados a variações térmicas, pressões, peso próprio, flambagem e atrito. A correta previsão desses esforços e dimensionamento da coluna é essencial para garantir a segurança do poço sem a necessidade de intervenções pós-completação e para manter íntegro um dos primeiros elementos do sistema de barreira de poço. As forças de atrito, que impactam os esforços axiais, são geradas quando ocorre a flambagem da COP/COI por causa da formação de regiões de contato entre a coluna e o revestimento. Em poços direcionais, o peso e a trajetória da coluna também geram forças de atrito junto ao revestimento. Devido à variedade de carregamentos operacionais, uma solução geral para o problema de atrito por flambagem requer soluções numéricas. Na literatura, há modelos que avaliam isoladamente essas formas de atrito, enquanto outros até propõem uma análise conjunta, porém apenas para casos específicos e sem avaliar o histórico de carregamento. Nesta direção, um modelo com todos esses critérios permite uma análise mais realista do atrito. Para atingir o objetivo proposto, a metodologia adotada é dividida em cinco macroetapas: i) estudos sobre COP/COI e carregamentos operacionais; ii) estudos sobre modelos de atrito e aspectos sobre flambagem em tubulares; iii) modelagem computacional de atrito por flambagem em COP/COI de poços verticais; iv) incorporação de novos efeitos à modelagem de atrito por flambagem; v) realização de estudos de caso. Com base nos estudos de caso realizados, a inclusão do atrito através do efeito capstan resulta em um notável aumento nas forças de atrito, mesmo em poços com uma inclinação mínima. A combinação deste efeito com a ocorrência de flambagem helicoidal em cenários de produção representa a forma mais crítica do atrito, podendo impactar de maneira substancial os esforços axiais em comparação com análises sem o atrito. No caso do poço injetor horizontal investigado, a influência do atrito devido ao peso se torna relevante, e durante a avaliação da operação de shut-in, nota-se um aumento na compressão a ser suportada pela coluna. A principal contribuição deste trabalho é o aprimoramento de uma modelagem numérica para cálculo de esforços axiais considerando, além da temperatura, do peso próprio e do efeito balão, o atrito e diferentes modos de flambagem em COP/COI de poços direcionais.