Estudo da perda de carga no escoamento de fluidos Newtonianos em coiled tubing

Abstract

O sistema coiled tubing tem várias utilidades no ramo do petróleo, dentre elas o abandono de poços por meio da cimentação. Esse sistema é composto, principalmente de um tubo de aço longo, contínuo e flexível que tem parte do seu comprimento enrolado em um carretel enquanto outra parte é direcionada ao poço por meio de um injetor e uma mesa rotatória. O uso do coiled tubing no abandono de poços é de suma importância por reduzir o tempo de operação, pelo fato do tubo ser contínuo, o que leva a uma redução do custo. Devido à perda de carga por atrito e troca de calor que ocorre durante o escoamento do fluido nesse sistema, as propriedades físico-químicas e reológicas da pasta de cimento se alteram ao longo do tempo. Para que não haja risco da pasta curar antes de atingir o local desejado, aditivos, como retardador de pega, são adicionados em excesso. Visto isso, destaca-se a importância da previsão da perda de carga dada à sua influência no perfil de temperatura e, consequentemente, nas propriedades reológicas dos fluidos. Além disso, o conhecimento da perda de carga permitirá um melhor planejamento da pressão de bombeio necessária. Porquanto, o objetivo desse trabalho é prever a perda de carga no escoamento de fluidos Newtonianos em sistema coiled tubing. Com o intuito de estudar o escoamento de fluidos no sistema coiled tubing, uma unidade experimental com 375 metros de tubo de cobre enrolado com diâmetro de ½ in e similaridade a um sistema coiled tubing real foi construída. Nessa unidade foram instalados transmissores de pressão a fim de acompanhar a pressão ao longo do comprimento do tubo. Foram realizados testes com escoamento de água, fluido Newtoniano, na faixa de vazão entre 0,05 e 0,65 m3/h, com o objetivo de prever a perda de carga nesse sistema coiled tubing. Os dados de vazão e queda de pressão obtidos na unidade experimental permitiram a avaliação do Reynolds crítico, de correlações de fator de atrito no regime laminar e turbulento e da influência da curvatura e do comprimento do tubo na queda de pressão. Uma metodologia de previsão da perda de carga na região enrolada de um sistema coiled tubing foi proposta e o erro percentual entre os valores de queda de pressão experimentais e calculados foi menor que 5%.