MODELAGEM NUMÉRICA DE COLUNAS DE PRODUÇÃO E INJEÇÃO EM POÇOS DE PETRÓLEO PARA QUANTIFICAÇÃO DE ATRITO E ESFORÇOS AXIAIS

Colunas de produção e injeção, flambagem, atrito e esforços axiais.

Este trabalho propõe a modelagem numérica de colunas de produção e injeção (COP/COI) em poços de petróleo e gás para quantificação de atrito e esforços axiais. A partir de um modelo numérico unidimensional de flambagem com atrito, os demais efeitos envolvidos no problema em estudo são incorporados e modelados para uma previsão precisa dos esforços atuantes em COP/COI. Durante a vida útil de um poço é importante que as COP/COI suportem esse tipo de esforço. Assim, evita-se a necessidade de intervenções pós-completação e mantém-se íntegro um dos primeiros elementos do sistema de barreira de poço. A flambagem de COP/COI forma regiões de contato entre a coluna e o revestimento, bem como forças de atrito que impactam os esforços axiais. Devido à variedade de carregamentos, uma solução geral para o problema de atrito por flambagem requer soluções numéricas. Em poços direcionais naturalmente o peso e a trajetória da coluna geram forças de atrito junto ao revestimento. 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 fenômeno. Para atingir o objetivo proposto, a metodologia adotada é dividida em quatro macroetapas: i) estudo sobre modelos de atrito e aspectos sobre flambagem em colunas; ii) modelagem computacional de flambagem com atrito para COP/COI; iii) incorporação de novos efeitos à modelagem de flambagem com atrito; iv) realização de estudos de caso em poços direcionais. Ao final do trabalho espera-se quantificar o atrito nos esforços axiais, bem como compará-lo junto aos demais efeitos em poços direcionais com colunas de produção e injeção sob diferentes formas de restrição. Como principais contribuições deste trabalho destacam-se a adaptação de um modelo numérico de flambagem com atrito para avaliar outras formas de fricção, atualização dos critérios de flambagem para poços direcionais e desenvolvimento de uma estratégia para avaliar o efeito pistão ao longo da coluna no modelo numérico.