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dc.creatorVieira Neto, José Luiz
dc.date.accessioned2016-06-22T18:41:21Z-
dc.date.available2011-10-11
dc.date.available2016-06-22T18:41:21Z-
dc.date.issued2011-05-31
dc.identifier.citationVIEIRA NETO, José Luiz. Estudo Experimental e de Simulação por CFD de Escoamentos em Seções Anulares. 2011. 180 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.por
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/15056-
dc.description.abstractThe increasing activity of oil and gas extraction in deep water has stimulated several studies to solve problems encountered in drilling wells. During the drilling operation, a fluid (drilling mud) is pumped through the column to the bottom, carrying to the surface the drill cuttings generated, through the annular space formed between the column and the borehole wall. In this type of flow may appear a kind of hydrodynamic instability characterized by the appearance of toroidal vortices. This type of instability (Taylor-Couette) may profoundly alter the pressure drop of the flow, the shear stress at the borehole wall and the ability of carrying the solids. Moreover, during the process of drilling a well it is necessary promotes the well cementing and coating to provide a mechanical support, as well as, to isolate it from different rock formations traversed. For this step to be successful, the drilling mud must be completely removed from the annular space, and this removal may be impaired in wells which have varying eccentricity along the tube. Due to high costs of correction transactions and loss of drilling time, it is crucial to predict the mud flow around the annular. The effects of this variation of the eccentricity have not been much discussed in the literature, and they may have great influence on the displacement of the mud in the annular space. As an initial phase of work, numerical simulations were performed to study the flow and the emergence of Taylor- Couette instabilities in a concentric annular section, in order to compare them with literature data. Numerical simulations were developed in annular periodic sections, concentric and eccentric (E = 0.5) in order to obtain average profiles of axial and tangential velocities using different turbulence models, aiming at a comparison of simulated results with experimental data from literature. Later, it was made an experimental study and simulation to assess the effect of internal axis rotation on the pressure drop in the flow of non-Newtonian fluids (aqueous solutions of xanthan gum and carboxymethyl cellulose with 0.2% by weight) in a section annular concentric and the other with fixed eccentricity (E = 0.75). Finally, it was elaborated an experimental design (3k) with four variables, such as, xanthan gum concentration (0.05%, 0.10% and 0.15% by weight), eccentricity (0.0, 0.23 and 0.46), fluid flow rate (5, 7 and 9 m3/h) and internal rotation axis (0, 100 and 200 rpm). Following this planning, experimental data of pressure drop were collected, as well as, numerical simulations (CFD) in periodic annular sections to get results of axial velocity, in order to evaluate the effect of variable eccentric rotation on the fluid dynamics of non-Newtonian flows in annular spaces.eng
dc.description.sponsorship
dc.formatapplication/pdfpor
dc.languageporpor
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapor
dc.rightsAcesso Abertopor
dc.subjectEscoamento anularpor
dc.subjectFluidos não-newtonianospor
dc.subjectExcentricidadepor
dc.subjectAnnular floweng
dc.subjectNon-newtonian fluidseng
dc.subjectEccentricityeng
dc.subjectDinâmica dos fluidospor
dc.subjectEscoamentopor
dc.titleEstudo Experimental e de Simulação por CFD de Escoamentos em Seções Anularespor
dc.typeTesepor
dc.contributor.advisor-co1Ataide, Carlos Henrique
dc.contributor.advisor-co1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787952H6por
dc.contributor.advisor1Barrozo, Marcos Antonio de Souza
dc.contributor.advisor1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4787095J7por
dc.contributor.referee1Duarte, Claudio Roberto
dc.contributor.referee1Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4708473P5por
dc.contributor.referee2Vieira, Luiz Gustavo Martins
dc.contributor.referee2Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4767723D6por
dc.contributor.referee3Taranto, Osvaldir Pereira
dc.contributor.referee4Martins, André Leibsohn
dc.contributor.referee4Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4705599D4por
dc.creator.Latteshttp://buscatextual.cnpq.br/buscatextual/visualizacv.do?id=K4702175Z3por
dc.description.degreenameDoutor em Engenharia Químicapor
dc.description.resumoA crescente atividade de extração de petróleo e gás em águas cada vez mais profundas tem impulsionando diversos estudos para solucionar problemas encontrados na perfuração de poços. Durante a operação de perfuração, um fluido (lama de perfuração) é bombeado através da coluna até o fundo do poço, retornando à superfície carreando os cascalhos gerados pela broca, passando pelo espaço anular formado entre a coluna e a parede do poço. Neste tipo de escoamento pode ocorrer um tipo de instabilidade hidrodinâmica caracterizada pelo aparecimento de vórtices toroidais. Este tipo de instabilidade (Taylor-Couette), pode alterar profundamente a perda de carga do escoamento, a tensão cisalhante na parede do poço e a capacidade de carreamento de cascalho. Além disto, durante o processo de perfuração de um poço é necessário promover o revestimento e a cimentação do poço para fornecer a sua sustentação mecânica, bem como, para isolá-lo das diferentes formações rochosas atravessadas. Para esta etapa ser bem sucedida, a lama de perfuração deve ser completamente removida do anular, sendo que, esta remoção pode ser prejudicada em poços que apresentem excentricidade variando ao longo do tubo. Devido aos altos custos das operações de correção e a perda de tempo de perfuração, é fundamental prever este deslocamento da lama ao redor do anular. Os efeitos desta variação da excentricidade ainda não foram muito abordados na literatura e podem apresentar grande influência no deslocamento da lama no espaço anular. Como etapa inicial do trabalho, foram realizadas simulações numéricas para estudar o escoamento com surgimento de instabilidades do tipo Taylor-Couette em uma seção anular concêntrica, com intuito de compará-las com trabalhos da literatura. Depois foram desenvolvidas simulações numéricas em seções anulares periódicas, concêntrica e excêntrica (E = 0,5), a fim de obter perfis médios de velocidades axial e tangencial usando diferentes modelos de turbulência, visando uma comparação dos resultados simulados com os dados experimentais da literatura. Posteriormente, foi feito um estudo experimental e de simulação para avaliar o efeito da rotação do eixo interno sobre a queda de pressão no escoamento de fluidos não-Newtonianos (soluções aquosas de Goma Xantana e de Carboximetilcelulose a 0,2% em peso) numa seção anular concêntrica e outra com excentricidade fixa (E = 0,75). Finalmente, elaborou-se um planejamento fatorial de experimentos do tipo 3k com quatro variáveis, tais como, concentração de Goma Xantana (0,05%, 0,10% e 0,15%), excentricidade (0,0; 0,23 e 0,46), vazão volumétrica (5, 7 e 9 m3/h) e rotação do eixo interno (0, 100 e 200 rpm). Seguindo este planejamento foram levantados dados experimentais de queda de pressão, bem como, simulações numéricas (CFD) em seções periódicas para obtenção de resultados de velocidade axial, com intuito de avaliar efeito do movimento de rotação excêntrica variável sobre a dinâmica do escoamento de fluidos não-Newtonianos em espaços anulares.por
dc.publisher.countryBRpor
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Químicapor
dc.subject.cnpqCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICApor
dc.publisher.departmentEngenhariaspor
dc.publisher.initialsUFUpor
dc.orcid.putcode81757097-
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