[pt] MODELO MATEMÁTICO SIMPLIFICADO PARA MIGRAÇÃO DE BOLHAS DE GÁS EM FLUIDO VISCOPLASTICO

[en] SIMPLIFIED MATHEMATICAL MODEL FOR MIGRATION OF GAS BUBBLES IN VISCOPLASTIC

[pt] WILLIAM FERNANDO LOPEZ CANDELA

[pt] FLUIDO VISCOPLASTICO

[pt] MODELO MATEMATICO SIMPLIFICADO

[pt] BOLHA DE GAS

[en] VISCOPLASTIC FLUID

[en] SIMPLIFIED MATHEMATICAL MODEL

[en] GAS BUBBLE

[pt] Neste trabalho, um estudo do deslocamento ascendente de uma única bolha de gás num fluido não newtoniano é realizado ,a fim de simular o escoamento de bolhas de gás em pasta de cimento durante a cimentação de poços de petróleo. O fluido é modelado como um fluido não Newtoniano tipo Herschel-Bulkley com reologia variável no tempo. A partícula imersa no fluido não necessariamente é gasosa, também pode ser sólida ou liquida, fazendo algumas considerações para cada caso. Para desenvolver o modelo matemático foi feita uma analise dinâmica da partícula esférica imersa no fluido, e junto com as equações de Ansley e Plesley (1967), foi finalizado o modelo. O sistema de equações foi solucionado usando um método numerico de Runge Kutta de baixa ordem. O modelo numérico foi implementado usando o programa Matlab da empresa Mathworks. Os cálculos foram feitos para bolha esférica, numero de Reynolds baixo (menor 3), temperatura constante, efeito de parede desprezível e sem efeito de população. O modelo foi validado comparando os resultados numéricos com os resultados experimentais de multiples autores. Foram consultados os dados experimentais dos autores Raymond (2000), Hervé Tabuteau (2007) e Neville Dubash (2003). Foi analisado o efeito da massa da bolha e da tensão superficial da interface liquido-gás na cinemática da partícula, a fim de definir em que condições é possível desprezar seus efeitos. Finalmente, os efeitos dos parâmetros reológicos na cinemática da partícula são analisados. Além disso, considerou-se a dependência da reologia com o tempo a fim de analisar o processo de deslocamento da bolha durante a cura do cimento.

[en] In this work, a study of the rising movement of single gas bubble in non- Newtonian fluid is performed, in order to simulate the behavior of a gas bubble in a cement paste during oil well cementing. The fluid is modeled as a non- Newtonian fluid type Hershchel-bulkley with varying rheology in the time. The particle immersed in the fluid is not necessarily gaseous, it also could be liquid or solid, with some restrictions for each case. To develop the mathematical model, it was done a dynamic analysis of the spherical particle immersed in the fluid, and also, using the Ansley and Plesley’s equations (1967), was finished the model. The equation systems was solved using a low order numerical method of Runge Kutta. The numerical model was implemented using Matlab program of the Mathworks Company. The calculations were made for spherical bubble, low Reynolds number (less than 3), constant temperature, wall effect neglected and without effect population.The model was validated comparing the numerical data with experimental results of multiple authors. Experimental data was consulted of Raymond and Rosant (2000), Hervé Tabuteau (2007) and Neville Dubash (2003) authors. It was analyzed the bubble mass effect and the surface tension of the liquid-gas interface in the kinematic particle, to define under what conditions it is possible to neglected its effects. Finally,the effects of rheological parameters on particle kinematics was analized. furthermore, the dependence of the rheology in the time to determine the bubble displacement process in the curing cement was analized.

MONICA FEIJO NACCACHE

MONICA FEIJO NACCACHE

PAULO ROBERTO DE SOUZA MENDES

ANDRE LEIBSOHN MARTINS

2014-05-02

2013-04-22

[pt] TEXTO

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