APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DISCRETOS NA SEDIMENTAÇÃO POLIDISPERSA DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO

Roberto Fontes de Almeida Cordeiro; Allan Barbosa Geoffroy Motta; Luiz Augusto da Cruz Meleiro; Luis Americo Calçada; Cláudia Miriam Scheid

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Trabalho

Título do Trabalho

APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DISCRETOS NA SEDIMENTAÇÃO POLIDISPERSA DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO

Autores

Roberto Fontes de Almeida Cordeiro
Allan Barbosa Geoffroy Motta
Luiz Augusto da Cruz Meleiro
Luis Americo Calçada
Cláudia Miriam Scheid

Modalidade

Resumo

Área temática

Engenharias - Engenharia Química

Data de Publicação

27/03/2026

País da Publicação

Brasil

Idioma da Publicação

pt-BR

Página do Trabalho

https://www.even3.com.br/anais/xii-reuniao-anual-iniciacao-cientifica-da-ufrrj-raic/1323376-aplicacao-do-metodo-dos-elementos-discretos-na-sedimentacao-polidispersa-de-fluidos%a0de%a0perfuracao

ISBN

978-65-272-2302-3

Palavras-Chave

Método dos Elementos Discretos, Derivação numérica, Sedimentação, Fluidos de Perfuração, Annular Pressure Build-Up, Simulação Numérica, Integridade de Poço, Cimentação de Poços.

Resumo

Após a cimentação de um poço, uma parcela do fluido de perfuração se mantém confinado na região anular entre a formação rochosa e o revestimento. Com o aumento da temperatura em uma região com volume constante, ocorre um aumento significativo de pressão, fenômeno conhecido como Annular Pressure Build-Up (APB). Como solução, manter a sapata aberta pode ser uma estratégia eficaz para mitigar este fenômeno, que consiste realizar uma conexão entre o fluido presente no anular e a formação rochosa que está presente ao redor do poço. Contudo, essa abordagem pode ter sua eficácia limitada pelo acúmulo de sedimentos na região anular, que pode obstruir a drenagem e impedir o alívio da pressão para a região rochosa. Isso faz com que o fluido sob pressão migre para a rocha quando sua pressão ultrapassa a resistência da formação. A sedimentação é o processo físico em que a gravidade faz com que sólidos suspensos, por serem mais densos que o líquido, se depositem no fundo e formem um leito compactado, o que influencia diretamente as técnicas de mitigação do APB . O modelo proposto com embasamento no Método dos Elementos Discretos (MED) foi utilizado para descrever um conjunto finito de partículas polidispersas, neste caso de forma esférica, havendo interação entre elas e suas vizinhanças. Tendo como base a Segunda Lei de Newton do Movimento, as partículas apresentam dois movimentos básicos: translação e rotação, que se descrevem através de um conjunto de forças e torques. Para resolução do sistema de equações diferenciais do movimento, é necessário um método de integração adequado. Para tal, tendo em vista o cálculo com grandes números de partículas, foi utilizado o modelo de Verlet graças à sua integração rápida para sistemas com partículas densas, fator que influencia no cálculo dos valores de posição, velocidade e aceleração ao longo do tempo. Foram realizados experimentos laboratoriais para observar a sedimentação de esferas de vidro. Para que as simulações representassem de forma fiel o que acontece nestes experimentos, foi fundamental garantir que as condições usadas no modelo numérico fossem as mesmas observadas em laboratório. Por isso, aspectos como o formato da proveta, as proporções da mistura e as propriedades do fluido e das partículas foram cuidadosamente inseridos no algoritmo, de modo análogo a sua área bidimensional, havendo adaptação quando necessária de propriedades tridimensionais, de modo a minimizar o erro. Essa correspondência entre os parâmetros físicos e os dados simulados permitiu uma comparação direta entre os dois cenários, ajudando a validar o modelo e a entender melhor como ocorre a sedimentação no sistema estudado. Sendo possível observar padrões no comportamento do sistema em que ocorre o fenômeno da sedimentação. Durante o primeiro terço do ensaio, observou-se uma fase inicial de sedimentação com velocidade aproximadamente constante, refletindo a baixa interferência entre as partículas distantes umas das outras. À medida que a concentração de partículas aumentava na região inferior da proveta, passou-se para uma fase intermediária em que a taxa de sedimentação começou a diminuir gradualmente, devido ao aumento das interações entre as partículas. Na etapa final, o movimento das partículas tornou-se cada vez mais lento, indicando o esgotamento do processo sedimentar ativo e a aproximação de um estado de equilíbrio dinâmico no sistema. Os resultados mostram que o modelo numérico proposto reproduz bem o comportamento da sedimentação observado em experimentos realizados laboratorialmente, de modo a haver uma verificação factível do processo de sedimentação utilizando MED, diferentemente de pesquisas anteriores.

Título do Evento: XII Reunião Anual de Iniciação Científica da UFRRJ (RAIC 2025) & VI Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação (RAIDTec 2025)
Cidade do Evento: Seropédica
Título dos Anais do Evento: Anais da Reunião Anual de Iniciação Científica e Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da UFRRJ - Justiça climática: por um mundo mais sustentável, justo e igualitário
Nome da Editora: Even3
Meio de Divulgação: Meio Digital

Como citar

CORDEIRO, Roberto Fontes de Almeida et al.. APLICAÇÃO DO MÉTODO DOS ELEMENTOS DISCRETOS NA SEDIMENTAÇÃO POLIDISPERSA DE FLUIDOS DE PERFURAÇÃO.. In: Anais da Reunião Anual de Iniciação Científica e Reunião Anual de Iniciação em Desenvolvimento Tecnológico e Inovação da UFRRJ - Justiça climática: por um mundo mais sustentável, justo e igualitário. Anais...Seropédica(RJ) UFRRJ, 2025. Disponível em: https//www.even3.com.br/anais/xii-reuniao-anual-iniciacao-cientifica-da-ufrrj-raic/1323376-APLICACAO-DO-METODO-DOS-ELEMENTOS-DISCRETOS-NA-SEDIMENTACAO-POLIDISPERSA-DE-FLUIDOS%a0DE%a0PERFURACAO. Acesso em: 30/05/2026