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Type: Dissertação
Title: Carregamentos aleatórios no dimensionamento probabilístico de revestimentos de poços de petróleo
Author(s)/Inventor(s): Oliveira, Felipe Lima de
Advisor: Sagrilo, Luis Volnei Sudati
Abstract: A utilização de fatores de segurança, abordagem padrão da indústria atualmente, é consequência da incerteza ao redor do processo de dimensionamento de revestimentos. No entanto, a abordagem Working Stress Design (WSD) não quantifica formalmente o risco inerente a cada projeto. Por conseguinte, não permite comparação quantitativa entre dois projetos distintos, tanto em termos de risco quanto de custo. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia baseada em confiabilidade (Reliability Based Design) para calcular a probabilidade de falha de uma coluna de revestimentos de poços de petróleo, utilizando modelos de resistência e de solicitação probabilísticos. A grande vantagem da abordagem Reliability Based Design (RBD) é a facilidade de calibração do perfil de risco, o qual refletirá a aversão ao risco do tomador de decisão através da escolha da probabilidade de falha à qual o mesmo está disposto se sujeitar. Um modelo baseado no First Order Reliability Method (FORM) de normalização de distribuições de probabilidade foi proposto, e validado através de técnica de Simulação Monte Carlo. Mostrou-se que a probabilidade de falha pode diferir da probabilidade de falha determinística por um fator de mais de 50. A análise feita demonstrou também que a tensão de ruptura, a pressão de poros e o gradiente de fratura representam conjuntamente mais de 90% da variabilidade observada nos resultados das simulações, e que o diâmetro externo da junta tubular, sua espessura da parede, o peso do fluido invasor e a posição do topo do cimento representam conjuntamente menos de 0,3% da variabilidade observada.
Abstract: The use of safety factors, currently standard practice in the industry, stems from the uncertainty that surrounds the casing design process. However, the WSD approach doesn’t formally quantify the risk associated with each design. As such, it isn’t equipped to compare two different designs, neither from a risk perspective nor from a cost perspective. This dissertation develops an RBD methodology to calculate a casing string’s probability of failure using random resistance and load models. The largest advantage to the RBD approach is the ease of risk tolerance calibration, which decision makers can adjust to reflect their own risk aversion. A FORM-based model of normalization of probability distributions was proposed and validated using Monte Carlo Simulation. It was shown that the probability of failure can differ from the deterministic probability of failure by a factor of more than 50. The analysis has also shown that the most important variables from a variability standpoint are the material tensile strenght, the pore pressure and the fracture gradient, cumulatively responsible for more than 90% of the observed variability. On the other hand, the joint’s external diameter and wall thickness, as well as the weight of the reservoir fluid and the position of the top of cement column, are the least important, accounting for less than 0,3% of the observed variability.
Keywords: Engenharia civil
Revestimento de poços de petróleo
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil
Department : Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: May-2017
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Civil

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