ANÁLISE NUMÉRICA ELASTOPLÁSTICA DA PERDA DE RESISTÊNCIA AO COLAPSO EM UM TUBO DE REVESTIMENTO SUBMETIDO A DESGASTE

Abstract

O desgaste mecânico interno de revestimentos em poços do petróleo é pertinente aos processos de perfuração, acontecendo devido ao atrito da coluna de perfuração rotativa com o tubo de revestimento. Esse tipo de evento pode levar a diminuição considerável da resistência, aumentando o risco de falha por colapso dos tubulares. O problema é mais acentuado em poços profundos e direcionais, pois o peso da coluna sobre a broca é maior, levando a grandes desvios do poço e acentuadas flexões, provocando cargas laterais elevadas. Modelos de previsão da resistência ao colapso de tubos não desgastados podem ser encontrados na norma API/TR 5C3 (2008), já para ensaios com tubos desgastados utiliza-se a norma API 7CW (2015). Para resolução de problemas de engenharia é comum o uso do Método dos Elementos Finitos (MEF), que é capaz de fornecer respostas com boa precisão em problemas de mecânica estrutural, a um custo computacional adequado, especialmente em problemas bidimensionais. Propõe-se uma análise paramétrica da resistência ao colapso de um tubo de grau de aço T-95, variando-se os níveis de desgaste entre 3% e 18%. O modelo numérico é validado para o tubo perfeito, e aplicado ao estudo de redução das resistências em função dos níveis de desgaste. Admite-se um modelo elastoplástico bilinear para o aço. Os níveis de tensão no tubo são verificados no início do escoamento e na iminência de ruptura por tração. Observa-se um decaimento não linear da resistência ao colapso em função dos níveis crescentes de desgaste, nas duas condições analisadas.