Revista de Engenharia Mecânica Aplicada

Abstrato

Modelação Matemática de Ferramentas de Oscilação Axial em Poços de Alto Ângulo

Emmanuel Omojuwa, Ramadan Ahmed e James Acquaye

Estudos experimentais e de campo continuam a demonstrar que as vibrações de fundo de poço induzidas pelas ferramentas de oscilação axial (AOTs) na coluna de perfuração são o método mais eficiente para reduzir o atrito e melhorar a transferência de força axial em poços de alto ângulo e alcance alargado. A modelação da resposta dinâmica de sistemas de coluna de perfuração envolvendo AOT é de grande importância para validar testes funcionais de ferramentas de oscilação e prever o seu desempenho em condições de fundo de poço. Este estudo apresenta um modelo matemático utilizado para prever a resposta dinâmica de sistemas de coluna de perfuração suportada por oscilação axial (AOSD) em condições de superfície e de fundo de poço. O modelo é útil para realizar análises de posicionamento de ferramentas de oscilação axial dentro da composição de fundo. As equações não lineares de movimento e a introdução de excitação por deslocamento no desenvolvimento do modelo tornam-no diferente dos modelos existentes. A taxa de mola da ferramenta de oscilação axial é uma entrada crítica na determinação da excitação do deslocamento. As equações de movimento não lineares resultantes são linearizadas e as soluções são obtidas através do método de superposição de funções próprias. O modelo é validado utilizando medições publicadas obtidas a partir de experiências conduzidas com ferramentas de oscilação axial à escala de campo. Os resultados mostram uma concordância razoável entre as previsões e as medições em diferentes deslocamentos axiais, frequências de vibração e quedas de pressão do sistema. A usabilidade do modelo matemático foi validada com dados experimentais publicados com um desvio médio observado de aproximadamente 14,5%. Ao contrário dos modelos existentes, o novo modelo tem em conta o efeito combinado da queda de pressão de excitação e da frequência de vibração no deslocamento axial.