[pt] DESLOCAMENTO SEQUENCIAL DE FLUIDOS ATRAVÉS DE REGIÕES ALARGADAS EM DUTOS ANULARES

[en] SEQUENTIAL DISPLACEMENT OF FLUIDS THROUGH ENLARGED REGIONS OF ANNULAR DUCTS

[pt] MATHEUS PINTO XAVIER

[pt] REOLOGIA

[pt] ZONA ERODIDA

[pt] DUTO ANULAR

[pt] DESLOCAMENTO DE FLUIDO

[pt] FLUIDO DE PERFURACAO

[en] RHEOLOGY

[en] ERODED REGION

[en] ANNULAR DUCT

[en] FLUID DISPLACEMENT

[en] DRILLING FLUID

[pt] Para garantir o sucesso da operação de cimentação em poços de petróleo, é essencial que a pasta de cimento efetivamente desloque o fluido de perfuração do espaço anular entre o poço e o revestimento. Este processo é altamente complexo devido ao comportamento não newtoniano dos fluidos, adicionalmente complicado pela presença de regiões erodidas. A eficiência de deslocamento depende de vários parâmetros, incluindo as propriedades reológicas e densidades dos fluidos, vazão e parâmetros geométricos. Este estudo apresenta uma investigação experimental abrangente do processo de deslocamento em poços de petróleo com zonas erodidas, acompanhada por uma análise de sua eficiência de deslocamento. O conjunto de fluidos compreende três fluidos newtonianos ou não newtonianos representativos daqueles encontrados em processos de cimentação reais. Diferentes conjuntos de fluidos, vazões, inclinação e excentricidades foram investigados. Caracterizações reológicas dos fluidos foram conduzidas usando um reômetro rotacional, e as densidades foram medidas com um densímetro digital. A seção de teste de acrílico consiste em uma geometria anular com uma expansão-contração adrupta, apresentando dimensões fixas e excentricidade variando de 0 a 100 por cento. Uma bomba de parafuso único foi utilizada para impor uma taxa de injeção constante por meio de garrafas de transferência. Um medidor de vazão Coriolis foi instalado na saída da seção de teste para medir a taxa de vazão, o volume bombeado e a densidade dos fluidos que saem da seção de teste. Os resultados sugerem que a faixa de vazão e excentricidades exploradas não afeta significativamente a eficiência do deslocamento. Além disso, é mostrado que a razão entre viscosidade e densidade desempenha um papel importante no deslocamento os fluidos. Mais investigações são necessárias para compreender as interações entre os parâmetros em estudo.

[en] To ensure the success of the cementing operation in oil wells, it is essential that the cement slurry effectively displaces the drilling fluid from the annular space between the well and the casing. This process is highly complex due to the fluids non-Newtonian behavior, additionally complicated by the presence of eroded regions. The displacement efficiency depends on several parameters, including the fluids rheological properties and densities, flow rate, and geometrical parameters. This study presents a comprehensive experimental investigation of the displacement process in oil wells with eroded zones accompanied by an analysis of its displacement efficiency. The fluid ensemble comprises three Newtonian or non-Newtonian fluids representative of those encountered in actual cementation processes. Different sets of fluids, flow rates, inclination, and eccentricities were investigated. Rheological characterizations of the fluids were conducted using a rotational rheometer, and the densities were measured with a digital densimeter. The Plexiglass test section consists of an annular geometry whose external wall possessed a sudden expansion contraction, featuring fixed dimensions and variable eccentricity ranging from 0 to 100 percent. A single screw pump was utilized to impose a constant flow rate via transfer bottles. A Coriolis flowmeter was installed at the test section outlet to measure the flow rate, pumped volume, and density of the fluids leaving the test section. The results suggest that the range of explored flow rates and eccentricities do not significantly affect displacement efficiency. Moreover, it is shown that the viscosity and density ratio play a major role on the flow displacement. Further investigation is required to comprehend the interactions among the parameters under study.

MONICA FEIJO NACCACHE

PRISCILLA RIBEIRO VARGES

MONICA FEIJO NACCACHE

PRISCILLA RIBEIRO VARGES

ANDRE LEIBSOHN MARTINS

RODRIGO LIPPARELLI FERNANDEZ

2025-12-11

2025-10-06

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PORTUGUÊS

https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=74521@1

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https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.74521