Vue d’ensemble des recettes

As conclusões obtidas com o desenvolvimento do trabalho são apresentadas a seguir.

 A técnica de hidrodemolição é complexa e depende de vários parâmetros. Ela já é utilizada há muito tempo, para as mais diversas aplicações. Seu uso no setor de óleo e gás vem ganhando destaque;

 Os parâmetros que têm maior influência no processo de hidrodemolição são: pressão do jato, diâmetro do bico, distância de stand-off, movimento do bico, fluxo de massa do abrasivo, pressão ambiente e certas propriedades da rocha (resistência à compressão, dureza, elasticidade, porosidade e permeabilidade);

 Existem diversos modelos matemáticos para estimação da profundidade de corte da tecnologia de hidrodemolição, com base na quebra de concreto, materiais cerâmicos e rochas como granito e arenito.

 Não foi encontrado na literatura, um modelo específico para a aplicação da hidrodemolição na perfuração de poços em regiões de pré-sal;

 Entre os modelos estudados, o mais adequado para aplicação em perfuração em condições de pré-sal é o de Gnirk e Grams;

 Quanto à influência do diâmetro na profundidade de corte, os resultados da simulação do modelo apresentaram uma relação linear, enquanto era esperada uma relação de potência. Isso se deve ao fato de que Gnirk e Grams assumem essa relação como linear na modelagem, como pode ser observado na equação 5.3;

 Os resultados mostram que o efeito do diâmetro se torna mais intenso quando a pressão do jato aumenta, conforme previsto;

70

 Quanto à influência da pressão na profundidade de corte, os resultados da simulação do modelo apresentaram uma relação linear, conforme era esperado;

 Nos resultados de simulação não é observada a presença de valores de diâmetro e pressão críticos, pois eles não são considerados na modelagem de Gnirk e Grams;

 Os valores estimados de ROP com uso da hidrodemolição são muito maiores do que os apresentados por métodos convencionais. Não se pode afirmar que eles serão realmente atingidos. Porém, as perspectivas do uso dessa tecnologia são animadoras e se espera que os valores encontrados sejam significativamente maiores que os obtidos atualmente.

8.1: Propostas de melhorias

Aqui são apresentadas algumas propostas para futuras melhorias do trabalho.

 Realizar um aprimoramento do modelo de Gnirk e Grams para que sejam considerados os valores de diâmetro e pressão críticos e também alterar a relação entre o diâmetro e a profundidade de corte para corresponder aos resultados encontrados em experimentos;

 Desenvolver um protótipo físico, no qual possam ser alterados os principais parâmetros da técnica, como pressão do jato e diâmetro do bico, distância de stand-off e movimento do bico.

Com a utilização do protótipo para perfuração em rochas dispostas na configuração de camadas e condições do pré-sal seria possível obter resultados preliminares, mais realistas do que aqueles obtidos nesse trabalho. A partir desses resultados, seria possível:

 Realizar uma comparação dos valores para validação, ou não, do modelo proposto por Gnirk e Grams ou de um modelo aprimorado deste;

71

 Desenvolver um novo modelo baseado em modelagem matemática e comparar com os resultados experimentais;

 Desenvolver um modelo a partir dos dados experimentais, utilizando técnicas como redes neurais.

72

Bibliografia

[1] Silveira, B. M. O. (2012). Invasão de fluidos de perfuração e fluxo reverso de óleo em reservatórios de arenito e de carbonato. Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Estadual de Campinas, Dissertação de Mestrado.

[2] Kuehn, A. L. T. O. (2014). Técnicas de Perfuração com Gerenciamento de Pressão Aplicáveis aos Reservatórios Carbonáticos do Pré-sal Brasileiro. Universidade Federal do Rio de Janeiro.

[3] Medeiros, A. R. (2009). Pré-sal: desafios tecnológicos. Universidade Federal do Rio de Janeiro.

[4] Gonçalves, G. G. (2011). Estudo paramétrico da influência da temperatura na análise termomecânica durante a escavação em rochas salinas. Universidade Federal de Alagoas, Dissertação de Mestrado.

[5] Simões Filho, C. P. V. (2013). Simulação numérica de fluência em Rochas Gispsíferas da formação Ibubi Bacia do Araripe. Universidade Federal de Pernambuco, Dissertação de mestrado.

[6] Hbaieb, S., & Azar, M. (2013). Innovative hybrid bit mitigates geological uncertainties, improves drilling performance in Brazilian pre-salt formations. SPE/IADC Drilling Conference.

[7] Lomba, R. F. T., Teixeira, G. T., Pessanha, R. R., Lomba, B. S., Folsta, M. G., Cardoso, W. F., & Gonçalves, J. T. (2013). Lessons learned in drilling pre-salt wells with water based muds. Proceedings of the Annual Offshore Technology Conference, 2, 726–736.

[8] Lu, Y., Tang, J., Ge, Z., Xia, B., & Liu, Y. (2013). Hard rock drilling technique with abrasive water jet assistance. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 60, 47–56.

[9] Melo, C. G. M. (2009). Avaliação da influência do NaCl em pastas de cimento Portland para cimentação de poços de petróleo em zonas evaporíticas. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Dissertação de Mestrado.

73

[10] Farmer, P. et al. (1996) Exploring the subsalt. Oilfield Review v. 8, no. 1, p. 50- 64.

[11] Ferreira, Y. A. (2014). Análise numérica da perfuração e cimentação de poços de petróleo em evaporitos. Universidade de São Paulo, Dissertação de Mestrado. [12] Papaterra, G. E. Z. (2010). Pré-sal: Conceituação Geológica sobre uma Nova Fronteira Exploratória no Brasil. Instituto de Geociências, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Dissertação de mestrado.

[13] Milani, E. J., Brandão J. A. S. L., Zalán P. V. & Gamboa, L. A. P. (2000). Petróleo na margem continental brasileira: geologia, exploração, resultados e perspectivas. Revista Brasileira de Geofísica, vol.18, n. 3, p. 351-396.

[14] Botelho, F. V. C. (2008). Análise Numérica do Comportamento Mecânico do Sal em Poços de Petróleo. Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, Dissertação de Mestrado.

[15] Thomas, J. E. et al. (2001). Fundamentos de engenharia de petróleo. Rio de Janeiro: Interciência.

[16] Falcão, J. L. (2008). Perfuração de formações salíferas. Sal: geologia e tectônica. São Paulo: Editora Beca.

[17] Costa, A. M. (1984). Uma aplicação de métodos computacionais e princípios de mecânica das rochas no projeto e análise de escavações destinadas à mineração subterrânea. Universidade Federal do Rio de Janeiro. Tese de Doutorado.

[18] Munson, D. E. (1997). Constitutive model of creep in rock salt applied to underground room closure. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, vol. 34, no. 2, p. 233 - 247.

[19] Hunsche, U.; Hampel, A. (1999). Rock salt - the mechanical properties of the host rock material for a radioactive waste repository. Engineering Geology, Amsterdam, v.52, n.3/4, p. 271-291.

[20] Pourmohammadi, S. et al. (2007). Fluid flow properties of different carbonate pore class. SPE/EAGE Reservoir Characterization Simulation in Abu Dhabi, UEA, 28-31 October.

74

[21] Pereira, A. Z. I.; Fernandes, P. D. (2009). Estimulação de carbonatos. III ENAHPE – Encontro Nacional de Hidráulica de Poços, Campos do Jordão, 07-10 Jun. 2009.

[22] Coker, I. C. (2004). Managed Pressure Drilling Index. Offshore Technology Conference, Houston, Texas, USA, 3-6 May.

[23] Momber, M. (2005). Hydrodemolition of Concrete Surfaces and Reinforced Concrete Structures.

[24] Li, G., Huang, Z., Tian, S., & Shen, Z. (2010). Research and application of water jet technology in well completion and stimulation in China. Petroleum Science, 7(2), 239–244.

[25] Shen, Z. H. (1997). Water Jet Technique in Petroleum Engineering. University of Petroleum Press, 390-440.

[26] Li, G. S., Shen, Z. H., Zhou, C. S., et al. (2005). Investigation and application of self- resonating cavitating water jet in petroleum engineering. Petroleum Science and Technology. 23(1): 1-15.

[27] Ozcelik, Y. & Engin, I. C. (2012). Development of cuttability chart in abrasive water jet cutting. Rock Engineering and Technology for Sustainable Underground Construction.

[28] Fu, J., Li, G., Shi, H., Niu, J., & Huang, Z. (2012). A Novel Tool To Improve the Rate of Penetration – Hydraulic Pulsed Cavitating Jet Generator. SPE Drilling & Completion, 27, 354–361.

[29] Crow, S. C. (1973). A theory of hydraulic rock cutting. Int. J. of Rock Mech. And Min. Sci. 10, 567-584.

[30] Hagan, P.C. (1992). The Cuttability of rock using a high pressure water jet. Proceedings of Western Australia Conference on Mining Geomechanics.

[31] Zhongwei, H., Gensheng, L., Huaizhong, S., Jilei, N., Xianzhi, S. & Shangqi, S. Abrasive Water Jet Perforating Experiments under Ambient Pressures. China University of Petroleum.

75

[32] Hossain, M. E., Ketata, C., & Islam, M. R. (2009). A Scaled Model Study of Waterjet Drilling. Petroleum Science and Technology, 27:12, 1261–1273.

[33] Momber, a. W., & Kovacevic, R. (1997). Test parameter analysis in abrasive water jet cutting of rocklike materials. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34(1), 17–25.

[34] Hashish, M. (1988). Visualization of the Abrasive Waterjet Cutting Process. Eng. Mech.,159–169.

[35] Xu, S. (2005). Modelling the Cutting Process and Cutting Performance in Abrasive Waterjet Machining with Controlled Nozzle Oscillation. Queensland University of Technology.

[36] Lemma, E., Chen, L., Siores, E. & Wang, J. (2002). Optimising the AWJ cutting process of ductile materials using nozzle oscillation technique. International Journal of Machine Tools & Manufacture 42, 781-789.

[37] Fang, Y., & Wang, X. (2009). Study on the Applications of Extra-high Pressure Water Jet Technology.

[38] Hashish, M., Steele, D. E. & Bothell, D. H. (1996). Machining with super- pressure (690MPa) waterjets.

[39] Aydin, G., Karakurt, I. & Aydiner, K. (2010). Assesment of the surface quality of the granite cut by abrasive waterjet. Technology, 13(1), 41-48.

[40] Ramulu, M. & Arola, D. (1994). The influence of abrasive waterjet cutting conditions on the surface quality of graphite/epoxy laminates. Int. J. Mach. Tools Manufact. Vol. 34. No. 3. pp. 295-313.

[41] Gupta, A., Summers, D. A., & Chacko, S. V. (2002). Feasibility of Fluid-Jet Based Drilling Methods for Drilling Through Unstable Formations. SPE / Petroleum Society of CIM / CHOA 78951.

[42] Leach, S. J. and Walker, G. L. (1966). Some aspects of rock cutting by high- speed water jets. Phil. Trans. R. Soc. A260, 29 p. 308.

[43] Maurer, W. C. & Heilhecker, J. K. (1969). Hydraulic Jet Drilling. Drilling and Rock Mechanics Symposium, 213–225.

76

[44] Farmer, I. W. & Attewell, P. B. (1964). Rock penetration by high velocity water jet. Int. J. Rock Mech. Mining Sci. Vol. 2, pp. 135-153.

[45] Chen, L., Siores, E. & Wong, W.C. K. (1996). Kerf characteristics in abrasive waterjet cutting of ceramic materials. Int. J. Mach. Tools Manufact. Vol. 36, N. 11, pp. 1201-1206.

[46] Alberts, D. G. & Hashish, M. (1996). Evaluation of Submerged High-Pressure Waterjets for Deep Ocean Applications. Proceedings of the Sixth International Offshore and Polar Engineering Conference.

[47] Wang, J. & Guo, D.M. (2002). A predictive depth of penetration model for abrasive waterjet cutting of polymer matrix composites. Journal of Materials Processing Technology 121, 390–394.

[48] Momber, A. W. Eusch, I. & Kovacevic, R. (1996). Machining refractory ceramics with abrasive water jets. Journal of Materials Science 31, 6485-6493.

[49] Hurlburt, G. H., Crow, S. C. & Lade, P. V. (1975). Experiments in Hydraulic Rock Cutting. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 12, pp. 203-212.

[50] Surjaatmadja, J. B., Bailey, A. & Sierra, S. (2010). Hydrajet Testing Under Deep- Well Conditions Points to New Requirements for Hard-Rock Perforating. SPE Rocky Mountain Petroleum Technology Conference, Denver.

[51] Aydin, G., Karakurt, I. & Aydiner, K. (2012). Prediction of the Cut Depth of Granitic Rocks Machined by Abrasive Waterjet (AWJ). Rock Mech Rock Eng (2013) 46:1223–1235.

[52] Crow, S. C. (1974). The Effect of Porosity on Hydraulic Rock Cutting. Int. J.

Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 11, pp. 103-105 .

[53] Hood, M., Nordlund, R., & Thimons, E. (1990). A study of rock erosion using

high-pressure water jets. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts, 27(2), 77–86.

[54] Rehbinder, G. (1977). Slot Cutting in Rock with a High Speed Water Jet. Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Abstr. Vol. 14, pp. 229-234.

77

[55] Rehbinder, G. (1980). A theory about cutting rock with a water jet. Rock

Mechanics, 12(3-4), 247–257.

[56] Harris H. D. and Mellor M. (1974). Cutting rock with water jets. Int. J. Rock Mech. Min, Sci. & Geomech. Abstr. II, 343-358

[57] Groppetti, R., & Jovane, F. (1993). Hydro- abrasive jet machining modeling for computer control and optimization. Journal of Materials Engineering and Performance, 2(3), 421–436.

[58] Paul, S., Hoogstrate, A. M., van Luttervelt, C. A., & Kals, H. J. J. (1998). Analytical modelling of the total depth of cut in the abrasive water jet machining of polycrystalline brittle material. Journal of Materials Processing Technology, 73(1-3), 206–212.

[59] Wang, J. (2009). A new model for predicting the depth of cut in abrasive waterjet contouring of alumina ceramics. Journal of Materials Processing Technology, 209(5), 2314–2320.

[60] Abdel-Rahman, A. A. (2011). A Closed-form Expression for an Abrasive Waterjet Cutting Model for Ceramic Materials. International Journal of Mathematical Models and Methods in Applied Sciences.

[61] J. Zeng, and T.J. Kim. (1992). Development of an abrasive waterjet kerf cutting model for brittle materials. 11th Int. Conference on Jet Cutting Technology, St. Andrews, Scotland, pp. 483-501.

[62] Gnirk, P. F., & Grams, W. H. (1972). Rock Drilling with Pulsed High-Velocity Water Jets, 589–612. South Dakota School of Mines and Technology.

[63] Kubota, S., Ogata, Y., Wada, Y., Simangunsong, G., Shimada, H., & Matsui, K. (2008). Estimation of dynamic tensile strength of sandstone. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 45(3), 397–406.

[64] Liu, S., Liu, Z., Cui, X., & Jiang, H. (2014). Rock breaking of conical cutter with assistance of front and rear water jet. Tunnelling and Underground Space Technology, 42, 78–86.

[65] Sriapai, T., Walsri, C., & Fuenkajorn, K. (2012). Effect of temperature on compressive and tensile strengths of salt. ScienceAsia, 38, 166–174.

78

[66] Yavuz, H., Tufekci, K., Kayacan, R., & Cevizci, H. (2013). Predicting the Dynamic Compressive Strength of Carbonate Rocks from Quasi-Static Properties. Experimental Mechanics, 53(3), 367–376.

[67] Lourenço, A., Curry, D., Bland, R., Lutes, P., Lomba, R., Marques De Sa, C. H. & Fonseca, C. E. (2014). Full-scale laboratory study of the impact of drilling fluid composition and properties on penetration rates in Brazilian pre-salt carbonates. EAGE/SPE Subsalt Imaging Workshop 2014: Challenges of Subsalt Exploration and Imaging in the Middle East and North Africa Deep Water, 54–58.

[68] Pantoja, R., Britto, G., Vieira, A. M., Laroca, F., & Appelshaeuser, G. (2015). Pioneer Turbodrilling With 16 1/2” Impregnated Bit in Deep Pre-Salt Well in Santos Basin. SPE/IADC Drilling Conference, London, 17-19 March 2015.