[pt] DESLOCAMENTO DE FLUIDOS COMPLEXOS EM ESPAÇOS ANULARES IRREGULARES
[pt] O deslocamento de um líquido por outro em espaços anulares é comumente encontrado na indústria do petróleo, e a maioria deles envolve materiais não newtonianos. O espaço anular muitas vezes apresenta irregularidades causadas pela erosão, onde quantidades consideráveis de fluido de perfuração po...
| Autor: | |
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| Formato: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2021 |
| País: | Brasil |
| Recursos: | Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro (PUC-RIO) |
| Repositorio: | Repositório Institucional da PUC-RIO (Projeto Maxwell) |
| Idioma: | portugués |
| OAI Identifier: | oai:MAXWELL.puc-rio.br:56290 |
| Acesso em linha: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=56290&idi=1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=56290&idi=2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.56290 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palavra-chave: | [pt] FLUIDOS NAO-NEWTONIANOS [pt] GEOMETRIAS COMPLEXAS [pt] DESLOCAMENTO DE FLUIDOS [en] NON-NEWTONIAN FLUIDS [en] COMPLEX GEOMETRIES [en] FLUID DISPLACEMENT |
| Resumo: | [pt] O deslocamento de um líquido por outro em espaços anulares é comumente encontrado na indústria do petróleo, e a maioria deles envolve materiais não newtonianos. O espaço anular muitas vezes apresenta irregularidades causadas pela erosão, onde quantidades consideráveis de fluido de perfuração podem ser deixadas para trás durante o processo de deslocamento, comprometendo a qualidade da operação de cimentação. Motivados por esse processo industrial, testes de deslocamento entre líquidos a vazão constante foram realizados em espaços anulares cuja parede externa possui, em uma determinada posição axial, um aumento repentino de diâmetro seguido de uma diminuição repentina de diâmetro mais a jusante. O objetivo dos experimentos era determinar a eficiência do deslocamento em função da vazão, reologia dos fluidos e geometria da cavidade. Os resultados revelaram forte influência desses parâmetros na eficiência de deslocamento. Ao mesmo tempo, um estudo numérico foi desenvolvido. Simulações numéricas das equações de Navier-Stokes em geometria axissimétrica para fluidos incompressíveis foram acopladas ao método Level-Set para captura da interface. Fluidos com viscosidade constante e o modelo newtoniano generalizado com função viscosidade de Carreau-Yasuda foram utilizados. Isso permitiu simular deslocamentos entre dois fluidos newtonianos e entre um fluido newtoniano e outro não-newtoniano. Este foi utilizado tanto como fluido deslocador quanto como deslocado. Foram realizadas simulações para várias razões de diâmetros, viscosidades, tempos de relaxação, e números de capilaridade e de Reynolds. Identificamos quando a aproximação do espaço anular por duas placas paralelas pode ser aplicada e calculamos como a forma da interface depende dos parâmetros investigados. |
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