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Rafael Richie Lopez Chavez Ensaios em Célula Cúbica de Grandes Dimensões para Estudo de Medidas de Contenção de Sólidos em Poços de Petróleo Dissertação de Mestrado Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós- Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio. Orientadores: Prof. Eurípedes do Amaral Vargas Jr. Co-orientador: Dr. Mauro Bloch Rio de Janeiro, 04 de abril de 2011

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Rafael Richie Lopez Chavez

Ensaios em Célula Cúbica de Grandes Dimensões para

Estudo de Medidas de Contenção de Sólidos em Poços

de Petróleo

Dissertação de Mestrado

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio.

Orientadores: Prof. Eurípedes do Amaral Vargas Jr. Co-orientador: Dr. Mauro Bloch

Rio de Janeiro, 04 de abril de 2011

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Rafael Richie Lopez Chavez

Ensaios em Célula Cúbica de Grandes Dimensões para Estudo de

Medidas de Contenção de Sólidos em Poços de Petróleo

Dissertação apresentada como requisito parcial para obtenção do título de Mestre pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil da PUC-Rio. Aprovada pela Comissão Examinadora abaixo assinada.

Prof. Eurípedes do Amaral Vargas Jr. Orientador

Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Dr. Mauro Bloch Co-orientador

CENPES/Petrobrás

Profa. Michéle Dal Toé Casagrande Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Dra. Raquel Velhoso Departamento de Engenharia Civil – PUC-Rio

Prof. José Eugenio Leal Coordenador Setorial do Centro

Técnico Científico - PUC-Rio

Rio de Janeiro, 04 de abril 2011

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Todos os direitos reservados. É proibida a reprodução total ou parcial do trabalho sem autorização da universidade, do autor e do orientador.

Rafael Richie Lopez Chavez

Graduou-se em Engenharia Geológica pela Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa – Peru, em 2005. Ingressou no mestrado na Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro em 2008, desenvolvendo dissertação na linha de pesquisa de Mecânica das Rochas.

Ficha Catalográfica

Chavez, Rafael Richie Lopez

Ensaios em Célula Cúbica de Grandes Dimensões para Estudo de Medidas de Contenção de Sólidos em Poços de Petróleo / Rafael Richie Lopez Chavez; orientador: Eurípedes Vargas do Amaral Jr. – 2011,

111 f. :il;(color); 29,7 cm.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Pontifícia Universidade Católica de Rio de Janeiro, 2011 natureza da ficha catalográfica

Incluí referências bibliográficas.

1. Engenharia Civil – Teses. 2. Produção de Sólidos 3. Gravel Pack 4. Ensaios em Célula Cúbica 5. Amostras de grandes dimensões 6. Simulação Física 7. Poços de Petróleo I. Eurípedes Vargas do Amaral Jr. II. Pontifícia Universidade Católica do rio de Janeiro. III. Departamento de Engenharia Civil. IV. Título.

CDD: 624

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Aos meus pais America e Daniel, A minha família.

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Agradecimentos

A Deus, por sempre iluminar meu caminho.

Ao professor Eurípedes Vargas pela oportunidade de desenvolvimento deste

trabalho, pela orientação e confiança depositada desde o começo da dissertação.

Ao meu co-orientador, Mauro Bloch, pela orientação, paciência e sugestões ao

longo deste trabalho.

Ao pessoal do Laboratório de Simulação Física do CENPES/PETROBRAS,

Windson pela constante ajuda, a Luis pelas dicas, a Lincoln pelas conversas

técnicas, Silvio, William, Besa, ao pessoal do laboratório de Mecânica das

Rochas, Marcos Dantas, Marcos Soares, Rodrigo, Aline.

Ao pessoal do Laboratório de Estruturas da PUC-Rio, Euclides pelo suporte com

as instrumentações, Evandro, Jose, sempre dispostos para ajudar.

Ao pessoal do Laboratório de Estruturas da COPPE/UFRJ, Professor Romildo por

permitir o uso das instalações do laboratório, Dra Reila, senhor Julio pelos

conselhos e amizade, Alex, Adailton, Flavio, Clodoaldo, e ao Eduardo, que

contribuíram neste trabalho.

A empresa BJ Services, pelo fornecimento do Gravel Pack.

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Aos professores do Departamento de Engenharia Civil da PUC-Rio pelos

ensinamentos e constante disposição para esclarecer as muitas duvidas.

Aos meus colegas de pós-graduação, pelos bons momentos, discussões e luzes.

A minha colega Flavia pelas dicas, paciência e pela disposição do seu tempo para

minhas consultas.

A Rita pela eficiência profissional, apoio e paciência com o pessoal da pós-

graduação.

A CNPq pelo apoio financeiro.

A meus pais e irmãos por sempre confiar em mim.

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Resumo

Chavez, Rafael Richie Lopez; Vargas Jr., Eurípedes do Amaral (Orientador). Ensaios em Célula Cúbica de Grandes Dimensões para Estudo de Medidas de Contenção de Sólidos em Poços de Petróleo. Rio de Janeiro, 2011. 111p. Dissertação de Mestrado - Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.

Um dos maiores problemas na indústria do petróleo durante a extração de

hidrocarbonetos é a produção de sólidos, grãos de areia que usualmente são

gerados a partir de formações pouco consolidadas, como nos arenitos, podendo

causar erosão nas linhas de produção, equipamentos de elevação e de superfície,

colapso de revestimentos e obstrução do poço. Esses eventos e outros

relacionados representam para essa atividade, elevados custos ambientais e

econômicos. Nesta dissertação foi simulado experimentalmente o funcionamento

de sistemas de contenção de sólidos mais utilizados para poços horizontais sem

revestimento, estes ensaios foram executados em blocos de arenitos sintéticos de

grandes dimensões, através de uma célula cúbica que permitiu a aplicação de

cargas de forma independente em três dimensões, sendo submetidos os corpos de

prova a um estado plano de deformações, priorizando-se n os seguintes objetivos:

primeiro analisar o comportamento mecânico de sistemas de contenção de areia

em três casos, e segundo observar os efeitos físicos produzidos no gravel pack,

quando submetido a um estado anisotrópico de tensões em uma formação com

potencial de produção de sólidos. Os resultados foram satisfatórios mostrando em

cada caso comportamentos similares, verificando-se que a tela centralizada com o

gravel pack oferece melhores condições de suporte para a formação e para

estabilidade do poço.

Palavras-chave

Gravel Pack; Simulação Física; Amostras de Grandes Dimensões; Produção

de Sólidos.

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Abstract

Chavez, Rafael Richie Lopez; Vargas Jr., Eurípedes do Amaral (Advisor). Tests on a Large Cubic Cell for the Study of Solids Containment in Oil Wells. Rio de Janeiro, 2011. 111p. MSc. Dissertation - Departamento de Engenharia Civil, Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro.

A major problem in the oil industry during the extraction of hydrocarbons is

the production of solid sand grains that are usually generated from some

consolidated formations, as in sandstones, may cause erosion on production lines,

lifting equipment and surface coatings collapse and obstruction of the well. These

and other related events account for this activity, high environmental and

economic costs. In this dissertation was simulated experimentally the operation of

solid containment systems used to more horizontal wells without coating, these

tests were run on synthetic sandstone blocks of large dimensions, through a cubic

cell which allowed the application of loads independently in three dimensions,

and subjected the specimens to a state plan deformations, focusing on the

following objectives: first to analyze the mechanical behavior of systems

containing sand in three cases, and second to observe the physical effects

produced in the gravel pack, when subjected to an anisotropic state of stresses in a

formation with a production potential of solids. The results were satisfactory in

each case showing similar behavior, verifying that the central screen with gravel

pack offers better support for the formation and stability of the well.

Keywords

Gravel Pack; Physical Simulation; Large Scale Test; Solids Production.

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Sumário

Lista de Símbolos 17

Lista de Abreviaturas 19

1 Introdução 20

1.1. Relevância da Pesquisa e Objetivos 21

1.2. Organização do Trabalho 21

2 Produção de Sólidos e Sistemas de Contenção 22

2.1. Considerações iniciais 22

2.2. Produção de Sólidos 23

2.2.1. Problemas Relacionados à Produção de Sólidos 23

2.2.2. Mecanismos de Produção de Sólidos 25

2.2.2.1 Ruptura por Cisalhamento 25

2.2.2.2 Ruptura por Tração 25

2.3. Métodos de Controle de Sólidos 26

2.3.1. Métodos Mecânicos 27

2.3.1.1. Tubos Ranhurados 27

2.3.1.2. Tubos Telados 28

2.3.1.3. Gravel Pack 31

2.4. Completação de Poços 32

2.4.1 Completação Gravel Packing 32

2.4.2 Completaçaõ Frac Pack 33

2.4.3 Completação Stand Alone 34

3 Fundamentos Teóricos 35

3.1. Introdução 35

3.2. Ensaios de Laboratório 36

3.3. Modos de Ruptura 37

3.4. Modos de Ruptura induzidos 39

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4 Ensaios Poliaxiais 40

5 Procedimento Experimental 44

5.1. Introdução 44

5.2. Célula Cúbica 44

5.2.1. Sistema de Válvulas 47

5.3. Confecção dos Corpos de Prova 49

5.4. Especificações e Instrumentação dos Tubos 51

5.4.1. Propriedades Químicas e Mecânicas 51

5.4.2. Medição das Deformações Circunferênciais 51

5.4.3. Medição de Deslocamentos Radiais 53

5.4.3.1. Construção do Transdutor de Deslocamentos 53

5.5. Outras especificações 57

5.5.1. Interface atuador-cubo 57

5.5.2. Lubrificante 57

5.5.3. Propriedades do agente de contenção 58

5.6. Casos Estudados 58

5.7. Preparação do Ensaio 60

5.8. Execução do Ensaio 61

5.8.1.Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 600 psi 61

5.8.2.Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 1000 psi. 63

5.8.3.Tela Centralizada com gravel pack 66

5.8.4.Tela Encostada com gravel pack 70

5.8.5.Stand Alone 73

6 . Apresentação e Análise dos Resultados 78

6.1. Considerações Iniciais 78

6.2. Resultados obtidos 78

6.2.1. Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 600 psi 78

6.2.2. Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 1000 psi 79

6.2.3. Tela Centralizada com gravel pack 80

6.2.4. Tela Encostada com gravel pack 86

6.2.5. Stand Alone 91

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7 Conclusões e Sugestões para Trabalhos Futuros 98

7.1. Conclusões 98

7.2. Sugestões para Trabalhos Futuros 99

Referências bibliográficas 100

Apêndice A. Tabelas de tensão vs deslocamento e tensão vs deformação.

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Lista de figuras

Figura 2.1 – Esquema do transporte dos sólidos (Mendoza, 2003). 23

Figura 2.2 – Efeitos de erosão de choke, decorrentes da produção de sólidos (Da

Silva, 2008). 24

Figura 2.3 – Diagrama de estabilidade para uma cavidade Morita (1989). 26

Figura 2.4 – Disposição de ranhuras no tubo (Borges, 2007) 28

Figura 2.5 – Tubo Telado Wire-wrapped 28

Figura 2.6 – Tubo Telado Premium. 29

Figura 2.7 – Tubo Telado Pré-empacotado. 30

Figura 2.8 – Detalhes de seções do Tubo Telado Pré-empacotado. 30

Figura 2.9 – Telado Expansível. 31

Figura 2.10 – Gravel Pack em poço revestido. 31

Figura 2.11 – Instalação do Gravel Pack do espaço anular. 32

Figura 3.1 – Tipos de ensaio (GMI, 2006). 36

Figura 3.2 – Representação esquemática das rupturas frágeis a dúcteis (adaptado

Griggs e Handin, 1960). 38

Figura 3.3 – Modo de ruptura Breakout. 39

Figura 3.4 – Tipos de ruptura (a) frágil, (b) dúctil (Papamichos, 2008). 39

Figura 4.1 - Detalhes do esquema do sistema de ensaio poliaxial (Haimson e

Chang, 2000). 41

Figura 4.2 – Equipamento utilizado por Haimson (2007). 42

Figura 4.3 – Célula cúbica para ensaios de estabilidade (Morita at el. 2002) 43

Figura 4.4 – Célula Cúbica do CENPES/PETROBRAS. 43

Figura 5.1 – Detalhes da célula cúbica (Bloch, 2003). 46

Figura 5.2 - Válvulas para acionamento da Célula Cúbica. 47

Figura 5.3 – Esquema do funcionamento das válvulas (Bloch, 2003). 48

Figura 5.4 – Válvulas da bomba secundária. 48

Figura 5.5 – Direções de aplicação de cargas no bloco e posição do furo. 49

Figura 5.6 – Corpos de prova sintéticos com as respectivas formas. 50

Figura 5.7 – Strain gage colados na superfície interna do tubo. 52

Figura 5.9 – 1° transdutor de deslocamento e dispositivo de calibração. 54

Figura 5.10 – Transdutor de deslocamentos. 54

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Figura 5.11 (a) – Curva e constante da calibração do clip gages 1. 55

Figura 5.11 (b) – Curva e constante da calibração do clip-gages 2. 56

Figura 5.12 – Câmara filmadora Borescope, transdutor e tubos instrumentados. 56

Figura 5.14 – Cerâmica comercial Carbolite, malha 16/20. 58

Figura 5.15 – Retenção do gravel pack nos extremos nos furos do bloco. 60

Figura 5.16 – Transdutor de deslocamento no interior do tubo instrumentado. 61

Figura 5.17 - Vista das direções de aplicação de cargas no bloco. 62

Figura 5.18 – Câmara filmadora e led de iluminação instalada na placa do atuador.

62

Figura 5.19 - Bloco fraturado depois de encostar os atuadores. 64

Figura 5.20 - Tubo centralizado com o gravel pack 16/20. 67

Figura 5.21 – Tampa utilizada para manter o gravel pack. 68

Figura 5.23 – Tubo encostado com o gravel pack. 71

(a) – Instalação do tubo instrumentado e o tradutor de deslocamento. 72

Figura 5.24 (b) – Preenchimento com o gravel pack. 73

Figura 5.25 – Bloco com o sistema de contenção instrumentado. 74

(a) – Passagem de câmara filmadora através de um conduto de 13 mm de diâmetro

76

Figura 5.26 (b) – Instalação da câmara filmadora dentro do bloco. 76

Figura 6.1 – “Caso Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 600psi”,

no minuto 22’00. 79

Figura 6.2 – “Caso Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 1000psi”,

no minuto 19’00. 79

Figura 6.3 - Curvas dos deslocamentos no eixo Z e Y. 81

Figura 6.4 - Curvas dos deslocamentos no eixo “Z” e “Y”. 82

(a) – Fratura interna do bloco. 82

Figura 6.5 (b) – Fraturas no bloco A-1b. 83

Figura 6.6 - Esmagamento do tubo pelo fraturamento. 83

Figura 6.7 – Curva Tensão VS Deslocamento. 84

Figura 6.8 – Curva Tensão vs Deslocamento. 84

Figura 6.9 – Curva Tensão vs Deformação. 85

Figura 6.10 - Deformação do tubo pelas cargas aplicadas, segundo as curvas

obtidas. 86

Figura 6.11 – Fraturamento do bloco B-1. 87

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Figura 6.12 – Curva Tensão vs Deslocamento. 87

Figura 6.13 – Grãos de gravel pack mobilizados embaixo do tubo. 88

Figura 6.14 – Fraturamento do bloco B-2. 88

Figura 6.15 – Tensão vs Deslocamento. 89

Figura 6.16 – Tensão vs Deslocamento. 89

Figura 6.17 – Tensão vs Deformação. 90

Figura 6.18 – Bloco sem fraturas no final do ensaio. 91

Figura 6.19 – Interior do furo fraturado do bloco C-1. 91

Figura 6.20 – Tensão vs Deslocamento do bloco C-2. 92

Figura 6.21 – Tensão vs Deformação do Strain-lateral no bloco C-2. 93

Figura 6.22 – Tubo ovalizado pelos sólidos produzidos. 93

Figura 6.23 – Formato (Breakout) depois dos carregamentos. 94

Figura 6.24 – Bloco C-2 depois dos carregamentos. 94

Figura 6.25 – Sólidos produzidos no interior do furo. 95

Figura 6.26 – Curvas de tensão vs deformação do bloco C-3 95

Figura (a) – Bloco C-3 no final do ensaio. 96

Figura 6.27(b) – Bloco C-3 retirado da Câmara Cúbica. 96

Figura 6.28 – Tubo pressionado no bloco. 97

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Lista de tabelas

Tabela 5.1 – Propriedades do arenito sintético 50

Tabela 5.2 – Propriedades do tubo de latão (Villarroel, 2009). 51

Tabela 5.3 - Seqüência de carregamentos aplicados no bloco. 63

Tabela 5.4 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco. 65

Tabela 5.5 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco. 66

Tabela 5.6 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco. 67

Tabela 5.7 – Nova seqüência dos carregamentos aplicados no bloco. 68

Tabela 5.8 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco . 69

Figura 5.22 - Seção transversal do tubo com o posicionamento dos strain gage 70

Tabela 5.9 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco. 70

Tabela 5.10 - Seqüência dos carregamentos aplicados no bloco. 71

Tabela 5.11 - Seqüência dos carregamentos aplicados no bloco. 72

Tabela 5.12 - Seqüência dos carregamentos aplicados no topo. 73

Tabela 5.14 - Seqüência dos carregamentos aplicados no bloco. 77

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Lista de quadros

Quadro 5.1 – Definição das linhas hidráulicas de acionamento da Célula Cúbica

(Bloch, 2003). 47

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Lista de Símbolos

Romanos

C Coesão

E Módulo de elasticidade

P

X

Y

Z

Pressão

Eixo principal menor

Eixo principal intermediário

Eixo principal maior

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Gregos

ε Deformação

φ Ângulo de atrito

σ Tensão

1σ Tensão principal maior

2σ Tensão principal intermediária

3σ Tensão principal menor

θ Ângulo entre o ponto escolhido e a direção da tensão

ν Coeficiente de Poisson

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Lista de Abreviaturas

CP Corpo de prova

CPs Corpos de prova

TEP

RGO

RAO

Gerência de Tecnologia e Engenharia de Poços

Razão Gás Óleo

Razão Água Óleo

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1 Introdução

A produção de areia durante a produção de hidrocarbonetos é uma das

maiores preocupações na indústria do petróleo, este problema introduz limitações

operacionais para um eficiente consumo do reservatório (Morita e Boyd, 1991).

O influxo de areia no poço pode levar a vários problemas, como a erosão de

válvulas e tubulações, entupimento das linhas de produção e depósito nos

separadores de areia. No pior dos casos a súbita erosão do equipamento de

produção representa um maior risco de segurança (Tronvoll e Halleck, 1994).

Reservatórios de arenitos pouco consolidados são susceptíveis à produção

de areia ou “produção de sólidos”, termo indicado por Dusseault e Santarelly

(1989), termo que será utilizado neste trabalho por ser mais abrangente. Como nos

calcários, a produção de sólidos pode ocorrer em arenitos consolidados, sendo

fatores fundamentais as tensões concentradas nas paredes do poço que levam à

degradação do cimento dos grãos, favorecendo o arraste de sólidos e as condições

de fluxo que darão origem a forças de percolação.

São utilizados métodos de contenção para controlar a produção de sólidos,

no método mecânico podemos encontrar uma variedade de sistemas que serão

aplicados dependendo das características e condições da formação,

fundamentalmente.

As células cúbicas vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de simular o

estado de tensões reais in situ, onde o estado de tensões é anisotrópico, condição

que não pode ser representada nas células triaxias convencionais.

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1.1. Relevância da Pesquisa e Objetivos

Esta dissertação pretende contribuir ao trabalho feito de Villarroel (2009),

na analise do comportamento de sistemas de contenção de sólidos em poços de

petróleo, por ser um dos principais problemas nesta indústria.

Os objetivos específicos são avaliar o comportamento mecânico da tela

centralizada, tela encostada e o stand alone, e também observar os efeitos

produzidos no gravel pack, quando submetidos a um estado plano de tensões

durante a produção do hidrocarbonetos em uma formação com potencial de

produção de sólidos.

Neste estudo será utilizada uma célula cúbica de grandes dimensões, por

ser uma ferramenta que permite simular um estado de tensões anisotrópico, que

pode se considerar o mais próximo do que acontece no campo.

1.2. Organização do Trabalho

O presente trabalho está dividido em sete capítulos. O capítulo 2 caracteriza

o fenômeno de produção de sólidos e apresenta os sistemas de contenção

disponíveis.

No capítulo 3 são apresentados os principais fundamentos teóricos

necessários para o entendimento dos resultados.

O capítulo 4 descreve os ensaios em células cúbicas, realizado por outros

autores análogos aos deste trabalho.

O capítulo 5 descreve o procedimento experimental deste trabalho,

confecção, das amostras e execução dos ensaios realizados na célula cúbica.

O capítulo 6 apresenta os resultados obtidos na simulação física do sistema

de contenção gravel-tela em duas configurações, tela centralizada e tela

encostada, e por ultimo caso o stand alone, onde se descreve os fenômenos

observados.

Finalmente, no capítulo 7 são apresentadas as conclusões e sugestões para

futuras pesquisas.

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2 Produção de Sólidos e Sistemas de Contenção

2.1. Considerações iniciais

A extração em formações pouco consolidadas pode resultar na produção de

sólidos junto com os hidrocarbonetos. A Produção de sólidos é indesejável, pois

este é abrasivo para os componentes dentro do poço, para tubulações, bombas,

válvulas, e que posteriormente deve ser removido do fluido na superfície. Este

pode parcialmente ou completamente entupir o poço, assim sendo necessário um

trabalho muito caro. Em adição, os sólidos produzidos a partir da formação podem

levar ao desenvolvimento de cavidades resultando no colapso do poço (Chambers

et al,1995).

Os reservatórios de arenitos pouco consolidados se apresentam como os

mais susceptíveis à produção de sólidos, também pode comprometer rochas

consolidadas e calcárias, sendo fatores importantes para a ocorrência deste

processo, o estado de tensões e as condições de fluxo nas vizinhanças do poço.

Técnicas de controle de sólidos são utilizadas para minimizar a produção de

sólidos. Dentre elas podemos citar o Stand Alone, Telas com Gravel Pack, e

outros que são projetados de acordo com as características e condições da

formação, fundamentalmente.

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2.2. Produção de Sólidos

2.2.1. Problemas Relacionados à Produção de Sólidos

Diversos problemas estão relacionados com a produção de sólidos, sendo

um dos mais graves a longo prazo: (i) a redução da produtividade pelo aumento do

diferencial de pressão necessário para a produção, que vai reduzindo a vida útil do

poço, (ii) a erosão e acumulação de sólidos, que vai desde o fundo do poço até os

equipamentos de superfície, e (iii) o colapso da formação. A Figura 2.1 mostra um

esquema do transporte dos sólidos produzidos desde a formação até a superfície.

Figura 2.1 – Esquema do transporte dos sólidos (Mendoza, 2003).

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No caso de se ter uma produção elevada de sólidos, essa quantidade

produzida é capaz de colapsar localmente a formação e criar cavidades que

continuamente aumentarão de tamanho e que, eventualmente se tornam instáveis

induzindo ao colapso do poço e corte da produção de petróleo.

Se a velocidade da corrente de produção não for grande o suficiente para

transportar os sólidos, estes serão depositados no fundo do poço podendo obstruir

parcialmente as cavidades perfuradas ou formar bloqueios (bridges) o que pode

implicar seu abandono. Em outros casos será necessária uma intervenção no poço,

fazendo a limpeza nesse intervalo. No caso de uma elevada produção de sólidos

no interior do poço, a medida a ser tomada será o inicio de uma rotina de

operações no poço.

Em poços com alta vazão, a velocidade de transporte dos sólidos carregados

pode ocasionar a erosão dos equipamentos, que tem contato direto com o fluxo de

produção, como mostra a Figura 2.2. Esses equipamentos danificados podem ser

de superfície ou de fundo de poço. A substituição dos equipamentos se faz

necessária nesse tipo de situação, onde, a níveis inaceitáveis, deve-se suspender a

produção.

Figura 2.2 – Efeitos de erosão de choke, decorrentes da produção de sólidos (Da Silva,

2008).

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2.2.2. Mecanismos de Produção de Sólidos

Vários trabalhos publicados sobre a produção de sólidos coincidem em

definir dois mecanismos básicos para o fenômeno: ruptura por tração e ruptura por

cisalhamento; sendo a ocorrência desses mecanismos função da diferença entre a

poropressão na formação e a pressão do fluido no interior do poço (drawdown),

das forças de percolação e das propriedades do meio poroso (Mendoza, 2003).

2.2.2.1 Ruptura por Cisalhamento

Esta ruptura é induzida pela ação conjunta das tensões in-situ que chegam a

valores que ultrapassam a resistência à compressão da rocha e quando as pressões

de drawdown são elevadas devidas às baixas pressões de produção do poço, estas

condições levam à ruptura por cisalhamento na parede da cavidade, criando

deformações ao redor da mesma, propagando um processo de produção de sólidos

instável, que pode produzir quantidades catastróficas, caso essa zona se expanda.

2.2.2.2 Ruptura por Tração

Esta ruptura é devida às forças de percolação que na corrente do fluxo

geram tensões de tração promovendo o arrancamento das partículas do

reservatório, sendo mais susceptíveis as formações pouco consolidadas.

Este tipo de instabilidade é mais freqüente em poços com altas taxas de

produção que levam à desagregação dos sólidos e à perda de das interações

mecânicas entre as partículas.

Morita et al. (1989) propuseram que o gradiente da poro pressão e da

pressão de drawdown são parâmetros principais que governam a estabilidade das

cavidades. Pode ser observado na Figura 2.3 que, para elevados valores de

drawdown associados às tensões in-situ, predominam as rupturas por

cisalhamento, ao passo que para um alto gradiente de poropressão próximo às

cavidades, predominam as rupturas por tração. Por outro lado, para uma pressão

de drawdown e gradiente de poropressão relativamente baixos, observa-se uma

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região segura de operação do poço com relação à produção de sólidos (Mendoza,

2003).

Figura 2.3 – Diagrama de estabilidade para uma cavidade Morita (1989).

2.3. Métodos de Controle de Sólidos

Os métodos de Controle de Sólidos fundamentam-se em três princípios:

• Controle da produção;

• Reforço, ou melhor condicionamento da formação;

• Restrição de sólidos (ou Método mecânico).

A exclusão de sólidos por contenção mecânica tem sido o método

rotineiramente utilizado pela indústria para controlar a produção de areia em

campos off shore, sendo considerada umas das soluções mais seguras e eficientes

para viabilizar a produção de hidrocarbonetos em arenitos friáveis, permitindo a

produção do poço em vazões econômicas sem os inconvenientes associados à

produção de areia (Malbrel, 1999).

Deve-se considerar que controlar a produção de sólidos não significa a

exclusão total das partículas solidas em prejuízo da vazão total de produção.

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Segundo Benett (2000) com uma adequada metodologia, pode ser

determinado quando deve ser instalado o sistema de controle de areia, qual deve

ser instalado e como deve ser instalado, no caso da completação de um poço

horizontal aberto.

Devem ser reconhecidos fatores específicos que afetam “quando”: são as

tensões in situ, o declínio da poropressão, expectativa de vida do poço, taxa de

produção, tipo de poço e de hidrocarboneto, capacidade de suporte de areia,

limitações ambientais e capacidade de intervenções, enquanto que a integração de

todos estes fatores tem um impacto em toda a análise de risco.

Em adição à maioria dos fatores prévios, níveis críticos que afeta “qual”:

são identificados como arquitetura do poço, propriedades petrofísicas, litológicas

do reservatório, e equipamento. Parâmetros adicionais impactam “como”: são os

fluidos de perfuração de reservatório, metodologias de deslocamento e limpeza,

tipo de tela, execução operacional, administração de riscos, análises de torque e

arraste e simulações de colocação do gravel.

2.3.1. Métodos Mecânicos

Os métodos mecânicos, ou restrição ao fluxo de sólidos são baseados no

principio de retenção dos sólidos que formam pontes ou arcos através do

embricamento de partículas que impedem a entrada de mais sólidos da formação

para o poço (Machado, 2004). Os mesmos que são aplicados em poços revestidos

ou aberto, verticais, direcionais ou horizontais. Na continuação serão vistos os

tipos mais usados nos poços.

2.3.1.1. Tubos Ranhurados

Tubos ranhurados são tubos com aberturas que estão posicionadas

alternadamente para evitar uma menor perda da resistência mecânica do tubo,

como mostra a Figura 2.4. São utilizados para poços com baixas vazões, sendo

inadequado para altas vazões, devido ao carregamento de grãos que pode originar

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o entupimento das aberturas. O custo de instalação é baixo, e são os mais

indicados para poços horizontais.

Figura 2.4 – Disposição de ranhuras no tubo (Borges, 2007)

2.3.1.2. Tubos Telados

Estes são classificados pelos componentes e as funções que desempenham

no poço, sendo os seguintes:

Tubo Telado Wire-wrapped, composto basicamente de um tubo de base

perfurada envolvido por uma camada de arame com espaçamento apropriado para

reter a areia da formação, como mostra a Figura 2.5. Estes são indicados para

completação de poços abertos de reservatórios homogêneos com granulometria

bem graduada.

Figura 2.5 – Tubo Telado Wire-wrapped

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Tubo Telado Premium, composto por camadas de telas com malha de

diferentes aberturas, shroud (camada externa, de proteção para o meio filtrante),

meio filtrante (três camadas, para captação de partículas, livre passagem e

suporte) e tubo base (sustentação e rigidez do sistema). Como mostra a Figura 2.6,

estas telas têm maior abertura ao fluxo e suas aplicações incluem poços com alta

pressão, completação de poços abertos ou fechados, poços com raio de curvatura

pequeno, sidetracks multilaterais e poços em reservatórios compactados.

Figura 2.6 – Tubo Telado Premium.

Tubo Telado Pré-empacotado, composto por um modulo de gravel pack

empacotado de granulometria selecionada que esta alocada no espaço anular entre

as duas camadas concêntricas de telas de arame, como mostra a Figura 2.7.

Bastante utilizado em poços revestidos, sendo uma alternativa mais econômica

que o gravel pack. Este apresenta a possibilidade de um maior tamponamento por

finos. A Figura 2.8 mostra os detalhes da tela em seções.

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Figura 2.7 – Tubo Telado Pré-empacotado.

Figura 2.8 – Detalhes de seções do Tubo Telado Pré-empacotado.

Telado Expansível, na instalação é utilizado um cone de expansão no

interior da tela que aumenta o diâmetro até ficar em contato com o contorno do

poço, nesta forma favorece para um empacotamento dos grãos da rocha.

Apresenta como vantagens um diâmetro final que é superior a outros métodos,

dando como resultado uma melhora da produtividade do poço. A tela é de fácil

instalação, e como desvantagem, os custos são consideravelmente altos e não se

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teve bons resultados na aplicação nos campo do Brasil. A Figura 2.9 mostra uma

parte expandida da tela.

Figura 2.9 – Telado Expansível.

2.3.1.3. Gravel Pack

O gravel pack é um agente de retenção, podendo ser de cerâmica ou areia,

de granulometria bem selecionada que forma um pacote compacto. O principio é o

arqueamento criado pelo gravel, que sustentará é formará um segundo arcabouço

para os grãos da formação, sendo importante que seja o mais permeável possível.

A Figura 2.10 mostra o esquema de um gravel pack em poço revestido. (A) tubo

telado, (B) gravel, (C) casing, (D) cimento, (E) formação.

Figura 2.10 – Gravel Pack em poço revestido.

Para o preenchimento do gravel pack, no caso do espaço anular entre um

tubo telado e a formação ou revestimento, é bombeada uma onda α que depositará

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o gravel na parte inferior do anular, enquanto a parte superior é preenchida com a

onda β, como mostra a Figura 2.11.

Figura 2.11 – Instalação do Gravel Pack do espaço anular.

2.4. Completação de Poços

No término da perfuração, o poço é equipado para uma operação econômica

e seguro, de acordo com a estratégia de construção prevista no projeto. As

seguintes são as completações utilizadas.

2.4.1 Completação Gravel Packing

Método mais utilizado em poços direcionais e horizontais, sendo este

sistema semelhante a um filtro de areia instalado em um poço.

Segundo Tiffin (1998) o gravel packing apresenta um bom desempenho na

contenção de sólidos de formação quando utilizado em arenitos com distribuição

granulométrica uniforme.

Basicamente o gravel tem a função de reter a areia da formação e a tela a

função de reter o gravel. Sendo o principio deste método, que o gravel atuará

como segundo arcabouço, altamente permeável, evitando a movimentação dos

grãos da formação e sendo o fluxo ao longo de 360°, eliminando a elevada perda

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de carga associada ao fluxo linear garantindo uma maior produção quando

comparados com poços revestidos com túneis canhoneados.

Segundo Bianco (2003), as principais desvantagens na utilização do gravel

packing são:

• A grande sensibilidade à obstrução por finos, levando a perdas

consideráveis de vazão durante a vida produtiva do poço

(principalmente em arenitos não uniformes);

• A distribuição heterogênea de fluxo ao longo do trecho horizontal;

• A impossibilidade de retirada do conjunto telado no caso de falha

durante a vida produtiva do poço;

• A impossibilidade de isolamento de intervalos devido ao aumento da

RAO (Razão Água Óleo) e RGO (Razão Gás Óleo) ao longo da vida

produtiva do poço.

2.4.2 Completaçaõ Frac Pack

Método que combina as técnicas de gravel e fraturamento hidráulico,

indicado para reservatórios com altas taxas de produção de hidrocarbonetos, cuja

convergência do fluxo radial pode se tornar um agravante para a produção de

sólidos. O método somente pode ser utilizado em poços revestidos e cimentados e

consiste na criação de uma pequena fratura condutora que terá a função de um

canal entre a formação e o poço, transformando o fluxo radial em fluxo linear, e

por conseqüência reduzindo o gradiente de pressão (Silvestre, 2004).

A aplicação bem sucedida deste método não deve apenas conter o fluxo de

sólidos, mas deve estabelecer uma fratura larga que permanece aberta devido à

disposição de gravel nas regiões vizinhas ao poço (Edwars, 1999).

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2.4.3 Completação Stand Alone

Completação bastante utilizada nos primeiros poços horizontais, consistindo

na instalação de tubos ranhurados ou telas de contenção. Este sistema é eficaz se

for instalado em formações de granulometria homogênea e com pouca quantidade

de finos, do contrário as partículas mais finas podem causas a redução da

permeabilidade do sistema e por conseqüência redução da produtividade do poço

(Machado, 2004).

Logo de instalado o sistema com o inicio da produção espera-se o colapso

da formação sobre o conjunto telado, preenchendo o espaço anular com sólidos

produzidos. Bennet (2000) recomenda a utilização deste tipo de completação

inferior em poços onde o colapso da formação geraria um pacote com distribuição

granulométrica uniforme, minimizando os riscos de erosão do conjunto telado.

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3 Fundamentos Teóricos

3.1. Introdução

Neste capítulo serão vistos os fundamentos teóricos necessários para a

análise dos resultados apresentados no Capítulo 6.

O procedimento mais comum para a determinação da resistência e

deformabilidade das rochas é o ensaio de compressão simples, que é utilizado para

classificar as rochas, entre branda e resistente.

Há fatores que influenciam a resistência uniaxial que podem ser: fatores

internos, onde é destacada a mineralogia, o tamanho dos grãos e a porosidade da

rocha; e fatores externos, como o atrito entre os atuadores e a face do corpo de

prova, geometria da amostra (forma e tamanho), taxa de carregamento,

temperatura, taxa de deformação, trajetória de carregamento e pressão confinante.

No ensaio de compressão triaxial, o corpo de prova é submetido a uma

pressão de confinamento que é mantida constante no ensaio, estas representam as

duas tensões principais horizontais atuantes na amostra. Na direção axial, a tensão

vertical é aumentada até a ruptura, ou não, que é aumentada com controle de

deformação, submetida a uma taxa de deformação constante, o que possibilita a

continuação do ensaio na região pós-ruptura. Estes ensaios são principalmente

para determinar o critério de ruptura da rocha.

No ensaio triaxial verdadeiro, as três tensões principais aplicadas no corpo

de prova são independentes e diferentes, de essa maneira se faz possível a

simulação de condições de tensão reais de campo, caso sejam conhecidas as

magnitudes e orientação das tensões.

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3.2. Ensaios de Laboratório

As propriedades da rocha intacta podem ser determinadas através de ensaios

de resistência das rochas em laboratório. Entre eles estão os ensaios uniaxial,

triaxial e poliaxial. A figura 3.1 mostra os tipos de cargas aplicadas em corpos de

prova sólidos.

Figura 3.1 – Tipos de ensaio (GMI, 2006).

O ensaio uniaxial é de execução simples, consistindo na aplicação de uma

carga axial em corpos de prova de relação altura/diâmetro aproximadamente 2,5.

A partir deste ensaio é possível obter a carga de ruptura da amostra, expressa por:

(Equação 3.1)

resistência a compressão uniaxial máxima

carga de ruptura

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área inicial da amostra

O ensaio triaxial convencional consiste na aplicação de um carregamento

axial e de confinamento que é obtido por médio da aplicação de óleo sobre

pressão na câmara triaxial, onde é colocada a amostra envolvida por uma

membrana impermeável. Quanto maior a pressão confinante, maior a resistência.

Na ruptura o estado de tensões é dado por:

(Equação 3.2)

carga axial aplicada na amostra

pressão aplicada

: tensão desviadora

O ensaio triaxial verdadeiro realizado neste trabalho com a célula cúbica, foi

possível ter controle das três tensões que foram diferentes e independentes no

corpo de prova, nessas condições permitiu alcançar um estado anisotrópico

.

3.3. Modos de Ruptura

A deformação das rochas pode levar a dois modos de ruptura:

Ruptura frágil é aquela que rompe sem significativa deformação, sem

alteração permanente na estrutura do material.

Ruptura dúctil é aquela que se deformam plasticamente antes da ruptura,

processo no qual os grãos deslizam ou rotacionam uns sobre os outros.

Considerando os efeitos da pressão confinante, na maioria das rochas sofrem

enrijecimento pelo confinamento, principalmente aquelas fissuradas. O

deslizamento ao longo das fissuras é possível se a rocha está livre para se deslocar

normalmente à superfície de ruptura; sob confinamento é necessária energia

adicional para que haja deslizamento. Com aumento da pressão de confinamento,

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a expansão radial é impedida, assim como a fissuração, e com isso a resistência da

rocha aumenta (Azevedo e Marquez, 2006).

Com o continuo aumento da pressão de confinamento, o rápido declínio na

capacidade de carga após a carga de pico torne-se cada vez menos acentuado, até

que, atingindo um determinado valor de confinamento, conhecido como pressão

de transição frágil – dúctil, a rocha passa a ter comportamento plástico. Então

após o ponto de pico, a rocha continua a se deformar sem que haja qualquer

acréscimo no valor da tensão.

O aumento da pressão de confinamento induz à formação de varias

superfícies de ruptura e reduz o efeito de dilatancia do corpo de prova.

A ruptura macroscópica de rochas submetidas a ensaios de compressão

triaxial estará de acordo com a tensão confinante a que estas foram sujeitas

(Santarelli e Brown, 1989). Griggs e Handin (1960) descrevem a deformação

macroscópica de rochas submetidas a ensaios de laboratório de rupturas frágeis e

dúcteis com suas respectivas deformações típicas e curvas de tensão-deformação

para compressão uniaxial e tração, em cinco estágios, como mostra a Figura 3.2.

Figura 3.2 – Representação esquemática das rupturas frágeis a dúcteis (adaptado

Griggs e Handin, 1960).

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σ1, σ2 e σ3 são as tensões máxima, intermediária e mínima, respectivamente.

3.4. Modos de Ruptura induzidos

Breakouts são alongamentos de seções transversais em perfurações ou poços

resultantes de uma falha preferencial na parede da rocha e atrás dela. Muita

evidência de campo e ensaios em laboratórios sugerem que a orientação ao longo

do perímetro de perfurações verticais, seja geralmente alinhada com a direção da

tensão mínima horizontal in-situ. (Haimson e Song, 1996). A Figura 3.3 mostra

um exemplo de breakout.

Onde: (L) comprimento ou profundidade; Ɵb extensão ou amplitude angular; (σh)

tensão horizontal mínima; (σH) tensão horizontal maior.

Figura 3.3 – Modo de ruptura Breakout.

Tipos de falhas em arenitos, Papamichos (2008). observados na seguinte Figura

3.4

Figura 3.4 – Tipos de ruptura (a) frágil, (b) dúctil (Papamichos, 2008).

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Ensaios Poliaxiais

Os efeitos de pressões confinantes a grandes profundidades sobre as

propriedades mecânicas das rochas são comumente simuladas em laboratórios,

executando compressões triaxiais em amostras cilíndricas da rocha. Uma

limitação significante destes métodos convencionais e que as tensões principais,

intermédia e mínima, são iguais durante o ensaio, enquanto as tensões reais in situ

estão normalmente sujeitas a um estado de tensões anisotrópico, onde as tensões

principais máxima, intermédia e mínima, são diferentes (Walsri et

al., 2009). Tem sido encontrado usualmente que a resistência a compressão,

obtidas nos ensaios triaxiais convencionais não podem representar as tensões reais

in situ onde a rocha suporta um estado de tensões anisotrópico (Haimson, 2006).

Uma variedade de dispositivos tem sido desenvolvidos para ensaiar

amostras de rocha sobre um estado de tensões verdadeiro. Alguns dos mais

recentes incluem os propostos por Reddy et al. (1992), Smart (1995), et al.,

Wawersik. (1997) Haimson & Chang (2000) e Alexeev et al. (2004). Estes

dispositivos são projetados principalmente para testar amostras de rochas sob

compressão.

Uma célula poliaxial que foi desenvolvida na Universidade de Wisconsin

(Haimson e Chang, 2000), adota corpos de prova retangulares prismáticos de 19 x

19 x 38 mm. A célula apresenta capacidade máxima de aplicação de tensão de

1600 MPa para e e, 400 MPa para . Este sistema esta integrado em duas

partes principais, que são o equipamento de carregamento biaxial e uma câmara

de pressão poliaxial, como mostra a Figura 4.1.

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Figura 4.1 - Detalhes do esquema do sistema de ensaio poliaxial (Haimson e Chang,

2000).

O sistema biaxial tem como função a aplicação de cargas laterais,

perpendiculares e independentes (σ1 e σ2), sendo que o carregamento da tensão

principal menor (σ3) é aplicada hidraulicamente. Esta célula foi usada em uma

extensiva série de ensaios por Haimson e Chang (2000) no granito Westerley,

obtendo um novo critério de resistência poliaxial, o qual levou em consideração o

efeito da tensão principal intermediária.

Haimson e Lee (2004) fizeram ensaios de formação de breakout em

amostras de (12.7 x 12.7 x 17.8 cm), e (15 x 15 x 23 cm), em uma célula que

permite cargas de 150 MPa biaxialmente. A célula é colocada dentro de um

equipamento equipado com uma perfuratriz centralizada no topo e na base com

um intensificador hidráulico, com capacidade de carregamento de 1.3 MN, que

aplica tensão vertical e no topo, como mostra figura 4.2. Para minimizar o atrito

entre os pistões e as faces do bloco foram instaladas placas finas de metal, untadas

com acido esteárico.

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Figura 4.2 – Equipamento utilizado por Haimson (2007).

Morita et al. (2002) utilizou uma célula de grandes dimensões, como mostra

a Figura 4.3, para simular e analisar a estabilidade de um reservatório de um

calcário. Esta célula é equipada com uma capa de quadrados flexíveis que servem

para conter a mostra cúbica com dimensões de (26.7 x 26.7 x 44.4) cm. Desde que

uma tensão hidrostática (dois horizontais e uma vertical) é aplicada através da

capa por meio de óleo, uma elevada pressão confinante de até 25 kpsi pode ser

aplicada na amostra. Depois de aplicar a tensão hidrostática, uma carga poliaxial

pode ser acrescentada na mostra através do carregamento de placas instaladas nas

quatro faces do revestimento com pistões de carga atrás da capa. As deformações

são medidas em duas direções perpendiculares (normalmente nas direções da

maior e menor tensão horizontal como no caso de um poço vertical) em duas

posições com um instrumento medidor de deformações.

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Figura 4.3 – Célula cúbica para ensaios de estabilidade (Morita at el. 2002)

Neste trabalho foi utilizada uma célula cúbica, como mostra a Figura 4.4,

instalada na Gerência de Tecnologia de Engenharia de Poços (TEP), do CENPES/

PETROBRÁS. O equipamento foi utilizado por Villarroel (2009), este mesmo

permite ensaiar corpos de provas cúbicos de até 30 cm de aresta, podendo-se

aplicar cargas de até 62.54 MPa em cada pistão. Pela dificuldade de obter

amostras reais de grandes dimensões foram confeccionados blocos de arenitos

sintéticos, preparados a base de cimento, areia e água.

Umas das vantagens de se utilizar amostras de grandes tamanhos, é que se

reduz os efeitos da bordas e permite a instalação de acessórios para estudar o

comportamento dos sistemas de contenção de sólidos.

Figura 4.4 – Célula Cúbica do CENPES/PETROBRAS.

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5 Procedimento Experimental

5.1. Introdução

Blocos sintéticos de grandes dimensões com um furo centralizado foram

utilizados para a execução dos ensaios, sendo o primeiro o breakout, depois o

sistema gravel-tela centralizada e encostada, ambas com um tipo determinado de

granulometria de gravel pack, e no ensaio final o tipo stand alone com o tubo

encostado dentro do furo. O sistema de contenção foi constituído basicamente por

um empacotamento de gravel pack, tubos instrumentados com sensores, e para a

medição dos deslocamentos foi instalado um transdutor de deslocamentos radiais

alinhado ao eixo do furo.

5.2. Célula Cúbica

O equipamento para a aplicação de cargas consiste de seis pistões cada um

com um atuador ou placa, que permitem a aplicação de carregamentos que são

independentes nos três eixos da célula, sendo a carga máxima por cada pistão de

62,54 MPa. Possui duas unidades de bombas, a principal que permite aplicar

carregamentos maiores e a secundaria que é utilizada para cargas menores, como

médio de controle são utilizadas válvulas que permitem o fluxo de entrada e saída

de líquidos no sistema. A câmara foi projetada para suportar corpos de prova

cúbicos de até 30×30×30 cm. Um esquema do projeto da célula está apresentado

nas Figuras 5.1 (a) a (d), Bloch (2003).

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(a) Vista superior da célula fechada.

(b) Vista superior da célula aberta.

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(c) Vista frontal e corte.

(d) Vista lateral e corte.

Figura 5.1 – Detalhes da célula cúbica (Bloch, 2003).

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5.2.1. Sistema de Válvulas

O sistema de controle está composto por 26 válvulas que são utilizadas tanto

com a bomba principal como com a bomba secundária, como mostra a Figura 5.2

e o esquema na Figura 5.3. As válvulas são operadas manualmente, o Quadro 5.1

mostra as linhas de acionamento da Célula Cúbica.

Quadro 5.1 – Definição das linhas hidráulicas de acionamento da Célula Cúbica (Bloch,

2003).

Linha de alta pressão Linha de baixa pressão

Eixos de direção Linha de Dreno

Movimentação dos pistões Movimentação de retorno

para comprimir a amostra dos pistões

X Xᶧ ₑ ; X⁻ₑ Xᶧᵣ ; X⁻ᵣ Xᶧd ; X⁻d

Y Yᶧ ₑ ; Y⁻ₑ Yᶧᵣ ; Y⁻ᵣ Yᶧd ; Y⁻d

Z Zᶧ ₑ ; Z⁻ₑ Zᶧᵣ ; Z⁻ᵣ Zᶧd ; Z⁻d

Figura 5.2 - Válvulas para acionamento da Célula Cúbica.

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Figura 5.3 – Esquema do funcionamento das válvulas (Bloch, 2003).

A célula cúbica dispõe de duas bombas, uma secundaria que é utilizada no

inicio do ensaio por ser mais rápida para encostar os atuadores nas faces do bloco,

além de aplicar pressão de até 1000 psi aproximadamente, o manômetro desta

bomba permite leituras com precisão de ± 20psi (Figura 5.4), e a bomba principal

que é utilizada para aplicar pressões a mais de 1000 psi, este sistema admite

realizar leituras com precisão de ± 200psi.

Figura 5.4 – Válvulas da bomba secundária.

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5.3. Confecção dos Corpos de Prova

Corpos de prova (CP) sintéticos foram utilizados para representar o material

em estudo, devido á falta de amostras reais de grandes dimensões de arenito

provenientes de formações a grandes profundezas, e pelos elevados custos para

sua aquisição.

Para a confecção dos corpos de prova (CP) foi utilizado o traço de Villarroel

(2009) com a mesma porcentagem granulométrica de areia, tamanho de cubo com

30 cm de aresta e furo centralizado de 6 cm de diâmetro, as dimensões tinham

como finalidade amenizar a influencia do furo na alteração do estado de tensão

original da formação; reduzida a partir de distâncias 4 a 8 vezes o seu raio.

Figura 5.5 – Direções de aplicação de cargas no bloco e posição do furo.

No total 18 CPs foram confeccionados, o primeiro grupo de três foi no

CENPES e os seguintes no Laboratório de Estruturas do Departamento de

Engenharia Civil da COPPE/UFRJ, onde se tinha disponibilidade do equipamento

apropriado para a fabricação dos CPs. A figura 5.6 mostra os moldes e os CPs.

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Figura 5.6 – Corpos de prova sintéticos com as respectivas formas.

Villarroel (2009) para determinar o traço mais representativo de um arenito

pouco consolidado, testou vários traços executando ensaios de resistência à

compressão uniaxial, obtendo o seguinte traço em volume: 1,0: 5,0: 2,4 de cimento,

areia e água respectivamente. A areia com intervalo granulométrico variando de

muito fina a grossa, a granulometria e quantidade de areia para cada bloco foi

material retido na peneira (#100 - 50%), (#50 - 30%) e (#30 - 20%), e o cimento

utilizado foi o MAUÁ CPII-F-32.

Cada grupo de bloco confeccionado teve os respectivos corpos de prova

cilíndricos para os ensaios de caracterização, com dimensões de 5 cm de diâmetro

e 10 cm de altura. Os ensaios foram de resistência à compressão uniaxial, ensaio

triaxial convencional e o brasileiro.

Os valores considerados na seguinte tabela são dos corpos de prova cúbicos

utilizados e foram ensaidos no Laboratório de Mecânica das Rochas do CENPES.

Estes valores encontram-se na Tabela 5.1.

Tabela 5.1 – Propriedades do arenito sintético

Parâmetro Resultado Ângulo de Atrito 28 º Coesão 5,51 MPa Módulo de Elasticidade 8,4 GPa Coeficiente de Poisson 0,27

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Os corpos de prova cúbicos foram preparados e moldados na COPPE/UFRJ

no Laboratório de Estruturas do Departamento de Engenharia Civil, os

equipamentos utilizados foram betoneira, mesa vibradora e ambiente climatizado,

cada bloco teve três camadas, sendo cada uma vibrada, depois foram deixados

para a cura com os respectivos corpos de provas cilíndricos.

5.4. Especificações e Instrumentação dos Tubos

5.4.1. Propriedades Químicas e Mecânicas

As propriedades químicas e mecânicas foram obtidas de Villarroel (2009),

devido a ter sido utilizado o mesmo tipo de tubo neste trabalho. A composição

química do latão cromado apresenta a seguinte proporção entre os materiais

constituintes: (Cu = 63.17%); (Pb = 0.0371%); (Fe = 0.0294%); Zn% = restante.

As propriedades mecânicas são indicadas na Tabela 5.2, que foram

resultados de uma série de ensaios realizados nos tubos por Villarroel (2009).

Tabela 5.2 – Propriedades do tubo de latão (Villarroel, 2009).

Tensão de Ruptura 491,1 MPa Escoamento 483,9 MPa Espessura 0,52 mm Módulo de Elasticidade 90,64 GPa Coeficiente de Poisson 0,32 Diâmetro interno 38 mm

5.4.2. Medição das Deformações Circunferênciais

As medições de deformações circunferenciais foram feitas utilizando strain

gage, colados na superfície interna do tubo. Para essa colagem foi criado um

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dispositivo que foi testado inúmeras vezes para garantir a correta aderência, nele

foram usados dois strain gage, um no topo e o outro na lateral esquerda do tubo.

O ideal seriam 4, mas pela dificuldade inicial se optou por dois para uma leitura

válida.

O strain gage utilizado foi do modelo unidirecional simples-forma

tradicional PA-06-250BA-120L da Excel Sensores, codificação que obedece às

seguintes características:

PA: Base de polymida com filme metálico de constatan.

O6: Auto-compensação de temperatura, para aço.

250BA: Tamanho e forma da grelha.

120L: Resistência elétrica em ohms.

Na Figura 5.7, pode se observar os sensores instalados dentro do tubo onde

os fios também foram colados para evitar danos nos sensores, por possíveis

extensões dos mesmos fios.

Figura 5.7 – Strain gage colados na superfície interna do tubo.

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5.4.3. Medição de Deslocamentos Radiais

Para medir os deslocamentos radiais do tubo foi empregado um transdutor

que foi construído no Laboratório de Estruturas do Departamento de Engenharia

Civil-PUC Rio.

5.4.3.1. Construção do Transdutor de Deslocamentos

Neste instrumento foi empregado um suporte de metal em barra de seção

circular. Para cada extremo foi fixado 4 lâminas alinhadas perpendicularmente a

seu eixo, a cada 90 graus, que serviram de apoio no momento de introduzi-lo

dentro do tubo. Outro grupo de 4 laminas com dois extensometros cada uma

foram alocadas no médio do suporte, com a finalidade de medir as deformações

radias no interior do tubo.

Os 8 strain gage axiais foram do modelo PA-06-060CA-350L, onde:

PA: Base de polymida com filme metálico de constantan.

O6: Auto-compensação de temperatura, para aço.

060CA: Comprimento ativo da grelha e forma geométrica.

350L: Resistência elétrica em ohms.

Os sensores foram posicionados nas laminas de modos a estarem

submetidos a deformações de sinais contrários, como mostra a Figura 5.8. Para

que estes possam somar-se eletricamente, considerando que os componentes de

medição suportaram esforços de flexão. O circuito utilizado para os strain gages

foi “Ponte de Wheaststone” por ter uma ligação de 4 sensores por cada clip-gage.

Figura 5.8 – Configuração de strain gage nas laminas dos clip-gage.

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Foram construídos dois transdutores, o primeiro com uma base de tubo de aço

inox com rasgos como mostra a Figura 5.9, com o sistema de calibração.

Figura 5.9 – 1° transdutor de deslocamento e dispositivo de calibração.

O segundo transdutor utilizado nos ensaios foi construído com uma barra

sólida de alumínio de menor diâmetro, que permitiu posteriormente uma melhor

acomodação dos cabos do transdutor e dos strain gages colados no tubo. A Figura

5.10 mostra o 2° transdutor que foi utilizado nos ensaios.

Figura 5.10 – Transdutor de deslocamentos.

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Os strain gages foram colados sobre lâminas de aço mola que antes foram

dobrados em um ângulo de 14° para ter uma abertura suficiente para medir os

deslocamentos radiais, sejam positivos ou negativos, dentro do tubo.

Principais componentes do sistema de aquisição de dados:

• Programa LabView

• Cartão NI 9237

• Slots (Compaq Daq)

• 2 conectores de 350 ohms

5.4.3.1. Calibração do Transdutor de deslocamentos

A calibração foi feita com uma seqüência de pequenos deslocamentos por

médio de um micrômetro adaptado, os quais foram registrados fazendo uso do

sistema de aquisição de dados e com programa LabView, com as leituras dos

pontos medidos se obteve a seguinte curva, e constante para o clip-1 e clip-2,

como mostra a Figura 5.11.(a) e (b), respectivamente.

Figura 5.11 (a) – Curva e constante da calibração do clip gages 1.

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Figura 5.11 (b) – Curva e constante da calibração do clip-gages 2.

5.4.4. Câmara Filmadora

Uma câmara filmadora Borescope BR-250 de 9mm de diâmetro, como

mostra a Figura 5.12, foi utilizada para filmar o processo de produção de areia do

caso Stand Alone, a mesma que foi colocada no espaço vazio entre o tubo e a

superfície interna do furo.

Figura 5.12 – Câmara filmadora Borescope, transdutor e tubos instrumentados.

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5.5. Outras especificações

5.5.1. Interface atuador-cubo

Para minimizar os efeitos de borda provocados pelo contato entre o atuador

e o cubo, e melhor distribuir a tensão aplicada na face, foram utilizadas folhas de

papel cartão, como foi usado por Villarroel (2009).

5.5.2. Lubrificante

Segundo Villarroel (2009) o lubrificante que apresenta melhores resultados

é a mistura de ácido esteárico e vaselina, que foi utilizada para facilitar a

aplicação. Para preparar a mistura, colocaram-se em um béquer porções de

vaselina e cristais de ácido esteárico na proporção de 1:1 em peso. Estas foram

aquecidas em banho termostatico ou com estufa até a temperatura de 70°C, ponto

de liquefação dos cristais de ácido esteárico, como mostra a Figura 5.13 a

temperatura ambiente a mistura tem aspecto uniforme e de coloração branca.

Figura 5.13 – Mistura de acido esteárico e vaselina em banho termostatico.

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5.5.3. Propriedades do agente de contenção

O gravel pack utilizado foi do tamanho malha 16/20 (fig. 5.14), fornecida

pela companhia de serviços BJ.

Características do gravel pack (Carbolite)

• Densidade 1.57 (Gr/cm3) e peso específico aparente 2.71, similar á areia.

• Tamanho de peneira 16/20

• Diâmetro médio da partícula 1001 µm

• Circularidade 0.9

• Esfericidade 0.9

Composição Química: Al2O3 (51%); SiO2 (45%); TiO2 (2%); Fe2O3 (1%);

Outros 1%.

(Referência: Carbo Ceramics)

Figura 5.14 – Cerâmica comercial Carbolite, malha 16/20.

5.6. Casos Estudados

a) Caso Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 600psi: A

finalidade deste ensaio foi de representar o fenômeno do Breakout, o furo foi

instrumentado com a câmara filmadora para verificar o início da ruptura e a

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produção dos sólidos, em uma formação de baixa resistência sujeita a condições

anisotrópicas de tensão. Neste ensaio procurou-se seguir o procedimento feito por

Villarroel (2009).

b) Caso Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 1000psi:

Neste caso foi aplicada uma carga maior no eixo “Y” com a finalidade de observar

o inicio da produção de sólidos e estabelecer o comportamento mecânico a

maiores cargas no mesmo tipo de material utilizado no caso anterior.

c) Caso Tela Centralizada com gravel pack: A finalidade deste ensaio foi

observar as deformações transmitidas à tela e o comportamento do gravel pack na

mesma formação, sob condições anisotrópicas de tensão. Para medir as

deformações em cada ensaio foi colocado o transdutor de deslocamentos dentro

do tubo, já para o ultimo ensaio foi instrumentado o tubo com sensores de

deformação colados no interior do tubo.

d) Caso Tela Encostada com gravel pack: A finalidade foi observar as

deformações transmitidas à tela e o comportamento do gravel pack, com a tela em

encostada para estabelecer as possíveis diferenças com o caso de tela

centralizada. Para medir as deformações, no interior dos tubos foi colocado o

transdutor de deslocamentos, já para o ultimo ensaio foi instrumentado o tubo com

sensores de deformação colados no interior do tubo.

e) Caso Stand Alone: A finalidade deste ensaio foi observar processo da

produção de sólidos no espaço que fica vazio entre a formação e a tela que é

encostada na base do poço, para assim avaliar as deformações transmitidas à tela,

sob condições anisotrópicas de tensão. Para medir as deformações, no interior dos

tubos foi colocado o transdutor de deslocamentos, e também foram

instrumentados com sensores de deformação colados no interior de cada tubo.

Cabe indicar que nos casos avaliados os carregamentos foram aplicados

fazendo uso unicamente dos pistões da câmara cúbica.

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5.7. Preparação do Ensaio

Os corpos de prova cúbicos foram preparados com antecedência para

realizar os ensaios. Em cada um deles foi untada a mistura de ácido esteárico e

vaselina na proporção de 1:1, espalhado de maneira uniforme em todas as faces, e

adicionalmente foram utilizados os seguintes materiais:

• Fundo de garrafas plásticas pet para manter o gravel pack (Fig.

5.15).

• Silicone adesivo para colar os fundos de garrafa nos extremos dos

tubos.

• Papelão para reduzir o atrito entre os atuadores e o bloco.

Figura 5.15 – Retenção do gravel pack nos extremos nos furos do bloco.

O sistema de aquisição de dados se manteve ligado por um tempo mínimo

de meia hora, com a finalidade de estabilizar todos os dispositivos em conjunto

para em seguida testar os componentes e verificar o correto funcionamento do

transdutor de deslocamentos e os strain gage do tubo, as conexões são mostradas

na Figura 5.16, uma vez terminado esta fase eram instalados dentro dos CPs, para

depois calibrar novamente os strain gage e dar um tempo de estabilização do

sistema para logo zerar as leituras e iniciar os ensaios. Neste processo foi

determinada a posição do tubo com relação aos strain gage, um no topo e outro na

lateral do tubo.

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Figura 5.16 – Transdutor de deslocamento no interior do tubo instrumentado.

5.8. Execução do Ensaio

5.8.1. Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 600 psi

No bloco é aplicado carregamento no eixo “Y” e “Z” até os 600 psi, para

logo acrescentar carregamento só no eixo “Z”. O atuador do eixo “X” é mantido

encostado no bloco sem carregamento ou sem deslocamento algum no transcurso

do ensaio.

Bloco-1

O ensaio foi iniciado com o encostamento dos atuadores nas 6 faces do

bloco para logo acrescentar as cargas até os 600 psi no eixo Y e Z, depois foram

aplicadas cargas só no eixo Z até se desenvolver o breakout. A Figura 5.17 mostra

as direções de aplicação de cargas na Câmara Cúbica e na Tabela 5.3 é mostrada a

seqüência de carregamentos no bloco.

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Figura 5.17 - Vista das direções de aplicação de cargas no bloco.

Para os ensaio de breakout foi instalada uma câmara filmadora e um led de

iluminação, como mostra a figura 5.18, Desta forma se registrou o processo de

formação deste fenômeno no interior do furo.

Figura 5.18 – Câmara filmadora e led de iluminação instalada na placa do atuador.

Bloco-2

O procedimento deste bloco é mostrado na tabela 5.3, que foi o mesmo do

Bloco 1 e 3.

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Tabela 5.3 - Seqüência de carregamentos aplicados no bloco.

Bloco -2 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Aplicação de carga 1 Alivio

no eixo "Y" e "Z" 2 400

3 Alivio

4 600

5 "Y" restrito

Fase 2 5'30 700

Aplicação de carga 6'30 800

no eixo "Z" e 7'30 900

deslocamento 8'30 1000

restrito no eixo 9'30 1100

“Y” 10'30 1200

11'30 1300

Inicio do breakout 12'30 1400

13'30 1600

14'30 1800

15'30 2000

16'30 2100

17'30 2200

18'30 2300

19'30 2400

20'30 2500

21'30 2600

22'30 2800

Final 23'30 3000

5.8.2. Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 1000 psi.

No bloco é aplicado carregamento no eixo Y e Z até os 1000 psi, para logo

acrescentar carregamento só no eixo Z. O atuador do eixo X é mantido encostado

no bloco sem aplicação de carregamento no transcurso do ensaio.

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Bloco-1

O bloco-1, no momento de encostar os atuadores nas faces do bloco este

ficou fraturado, isto pode ter acontecido por um algum golpe sofrido no processo

de desmoldagem ou no transporte do bloco da COPPE para o CENPES. O ensaio

não foi executado. A Figura 5.19 mostra o bloco depois do encostamento dos

atuadores.

Figura 5.19 - Bloco fraturado depois de encostar os atuadores.

Bloco-2 (7 dias de cura)

Os atuadores foram encostados no eixo “X” do bloco, logo é carregado no

eixo “Z” e “Y” até uma carga de 1000 psi, a válvula do eixo “Y” é fechada para

restringir o deslocamento, esta seqüência é mostrada na Tabela 5.4, o ensaio

finalizou com uma carga de 3400 psi.

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Tabela 5.4 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco.

Bloco-2 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Aplicação 1 Alivio

de cargas 2 400

no eixo 3 Alivio

"Y" e "Z" 4 600

5 Alivio

6 800

7 Alivio

8 1000

Fase 2 9 1200

Aplicação 12 1400

de cargas 13 1600

no eixo 14 1800

"Z" e 15 2000

deslocamento 16 2200

restrito no 17 2400

eixo “Y” 18 2600

19 2800

20 3000

21 3200

Final 22 3400

Bloco-3 (15 dias de cura)

O ensaio do bloco não chegou a ser completado devido a uma desconexão

no sistema de pressões da câmara cúbica, parte do processo do ensaio é mostrado

na Tabela 5.5.

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Tabela 5.5 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco.

Bloco-3 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Aplicação 1 Alivio

de cargas 2 400

no eixo 3 Alivio

"Y" e "Z" 4 600

5 Alivio

6 800

7 Alivio

8 1000

Fase 2 9 1200

Aplicação 10 1400

de cargas 11 1600

no eixo 12 1800

"Z" e 13 2000

deslocamento 14 2200

restrito no 15 2400

eixo “Y” 16 2600

17 2800

18 3000

Final 19 3200

Depois de concertada a conexão aos 35 dias, o ensaio foi feito com o mesmo

bloco desde o inicio ,até atingir à carga de 4400 psi no minuto 25.

5.8.3. Tela Centralizada com gravel pack

Equipamento e material adicional utilizado:

• 3 tubos de 3.8 cm de diâmetro com 29 cm de comprimento.

• 1 transdutor de deslocamentos

• Gravel pack com tamanho de malha 16/20.

Em cada bloco foi instalado o tubo centralizado com o fundo de garrafa pet no

extremo, em seguida foi preenchido o espaço anular com o gravel pack 16/20,

como mostra a Figura 5.20, depois se colocou o transdutor de deslocamentos no

interior do tubo, alinhando-se com os eixos da câmara cúbica.

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Figura 5.20 - Tubo centralizado com o gravel pack 16/20.

Bloco A-1a ( 7 dias de cura)

Neste ensaio inicialmente se seguiu a seqüência de Villarroel (2009). O

atuador do eixo “X” foi encostado na correspondente face do bloco, para logo

aplicar as cargas nos eixos “Y” e “Z”com os respectivos tempos de alivio, até os

600 psi, para depois aplicar carga só no eixo “Z” até os 1200 psi como mostra a

tabela 5.6.

Tabela 5.6 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco.

Bloco A-1a Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Aplicação 1 Alivio

de cargas 2 400

no eixo 3 Alivio

"Y" e "Z" 4 600

5 "Y" restrito

Fase 2 6 700

Cargas no 7 800

eixo "Z" e 8 900

“Y” restrito 9 1000

10 1100

Final 11 1200

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Bloco A-1b (17 dias de cura)

Utilizou-se o bloco A-1a para testar a nova seqüência de carregamentos, os

incrementos eram feitos quando se tinha uma estabilização do carregamento

anterior, este procedimento foi controlado pelas leituras e curvas geradas no

programa LabView. A tabela 5.7 mostra a nova rotina do ensaio.

Tabela 5.7 – Nova seqüência dos carregamentos aplicados no bloco.

Bloco A-1b Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Cargas em 2 400

"Y" e "Z" 4 600

Fase 2 10 800

Cargas em 15 900

"Z" e 22 1000

deslocamento 29 1100

restrito em 34 1200

“Y” 41 1300

51 1400

75 1500

Final 100 1600

Bloco A-2 (22 dias de cura)

A Figura 5.21 mostra o selamento no extremo do furo para evitar a saída

dos grãos de gravel pack.

Figura 5.21 – Tampa utilizada para manter o gravel pack.

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Os atuadores foram encostados no eixo “X” nas faces do bloco, logo foram

aplicadas as cargas, como mostra a Tabela 5.8.

Tabela 5.8 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco .

Bloco A-2 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Carga em 2 400

"Y" e "Z" 5 600

Fase 2 8 700

Cargas em 10 800

“Z” e 18 900

deslocamento 26 1000

restrito em 35 1100

“Y” 50 1200

59 1300

70 1400

84 1500

Final 104 1600

Bloco A-3 Para este ensaio foi utilizado o tubo instrumentado com os dois strain gage

colados na superfície interna, com a finalidade de registrar as deformações

circunferênciais. A Figura 5.22 mostra a posição deles. Os sensores foram testados

fora do bloco para garantir o correto funcionamento, e depois calibrados dentro da

câmara cúbica junto com o transdutor de deslocamentos. A seqüência de

carregamentos é como mostra a Tabela 5.9.

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Figura 5.22 - Seção transversal do tubo com o posicionamento dos strain gage

Tabela 5.9 - Seqüência da aplicação de carregamentos no bloco.

Bloco A-3 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Cargas em 2 400

"Y" e "Z" 6 600

Fase 2 10 700

Cargas em 14 800

“Z” e 25 900

deslocamento 36 1000

restrito em 47 1100

“Y” 60 1200

71 1300

83 1400

96 1500

Final 108 1600

5.8.4. Tela Encostada com gravel pack

Para este ensaio foram utilizados os mesmos materiais, equipamentos e

procedimento anterior, o tubo foi encostado na parede do furo.

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Bloco B-1

Com o tubo encostado foi preenchido o espaço vazio com o gravel pack, a

Figura 5.23 mostra o disposição dos elementos.

Figura 5.23 – Tubo encostado com o gravel pack.

O primeiro passo do ensaio foi encostar o atuador no eixo “X”, para logo

aplicar os carregamentos nos eixos “Y” e “Z” para logo aplicar cargas unicamente

no eixo “Z”, como mostra a tabela 5.10.

Tabela 5.10 - Seqüência dos carregamentos aplicados no bloco.

Bloco B-1 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Cargas em 2 400

"Y" e "Z" 4 600

Fase 2 7 700

Cargas em 9 800

“Z” e 12 900

deslocamento 17 1000

restrito em 22 1100

“Y” 40 1200

56 1300

75 1400

87 1500

Final 100 1600

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Bloco B-2

O procedimento foi o mesmo do bloco B-1. A tabela 5.12 mostra a

seqüência do ensaio.

Tabela 5.11 - Seqüência dos carregamentos aplicados no bloco.

Bloco B-2 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Cargas em 2 400

"Y" e "Z" 4 600

Fase 2 6 700

Cargas em 9 800

“Z” e 14 900

deslocamento 19 1000

restrito em 24 1100

“Y” 36 1200

44 1300

55 1400

62 1500

Final 69 1600

Bloco B-3

Foi utilizado um tubo instrumentado com os strain gages posicionados nos

correspondentes eixos “Y” e “Z” do bloco, com o transdutor de deslocamentos

alinhado nessas direções, como mostra a figura 5.24 (a) e (b).

(a) – Instalação do tubo instrumentado e o tradutor de deslocamento.

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Figura 5.24 (b) – Preenchimento com o gravel pack.

O procedimento é o mesmo que no caso precedente. A Tabela 5.13 mostra

a seqüência do ensaio.

Tabela 5.12 - Seqüência dos carregamentos aplicados no topo.

Bloco B-3 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Cargas em 2 400

"Y" e "Z" 4 600

Fase 2 10 800

Cargas em 20 900

“Z” e 30 1000

deslocamento 44 1100

restrito em 55 1200

“Y” 66 1300

79 1400

90 1500

Final 100 1600

5.8.5. Stand Alone

Equipamento adicional utilizado:

• Câmara Filmadora “Vídeo Borescope 685-BR250” de 9 mm.

• Tubo instrumentado com dois strain gage, no topo e na lateral no interior

da seção circular, com angulo aproximado de 90 graus.

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Dentro do furo horizontal do bloco foi instalado o tubo instrumentado e o

transdutor de deslocamento, como mostra a Figura 5.25, que foi alinhado com os

as direções dos eixos “Y” e “Z”, lembrando que no caso do Stand Alone só é

utilizado a tela como agente de retenção de sólidos.

Bloco C-1

Neste bloco foram aplicados carregamentos seguindo a mesma seqüência

dos casos anteriores, a carga nos eixos foi até os 600 psi nos eixos “Y” e “Z”, para

depois acrescentar só no eixo “Z”, chegando aos 1800 psi, o bloco não gerou os

detritos esperados.

Figura 5.25 – Bloco com o sistema de contenção instrumentado.

Bloco C-2

Neste ensaio foi aplicada a carga nos eixos “Y” e “Z” até os 1000 psi, com

o objetivo de aumentar a resistência do bloco, para produzir os sólidos necessários

para o caso Stand Alone, a Tabela 5.14 mostra a seqüência do ensaio. Cada carga

no eixo “Z” foi aplicada até ter uma estabilização do bloco para logo acrescentar

mais carga.

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Tabela 5.13 - Seqüência dos carregamentos aplicados no bloco

Bloco C-2 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Cargas em 1 400

"Y" e "Z" 2 600

3 800

4 1000

Fase 2 6 1200

Cargas em 7 1400

“Z” e 10 1600

deslocamento 12 1800

restrito em 14 2000

“Y” 16 2200

18 2400

20 2600

22 2800

24 3000

26 3200

28 3400

30 3600

32 3800

34 4000

36 4200

38 4400

40 4600

42 4800

Final 44 5000

Bloco C-3

O processo de produção de detritos foi filmado com uma câmara instalada

dentro do bloco, como mostra figura 5.26 (a) e (b).

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(a) – Passagem de câmara filmadora através de um conduto de 13 mm de diâmetro

Figura 5.26 (b) – Instalação da câmara filmadora dentro do bloco.

Neste último ensaio não foi utilizado os transdutor de deslocamento devido

ao mesmo ficar danificado no ensaio precedente. A seqüência do ensaio é

mostrada na Tabela 5.14.

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Tabela 5.14 - Seqüência dos carregamentos aplicados no bloco.

Bloco C-3 Tempo Carga

(min) (psi)

Fase 1 0 200

Cargas em 1 400

"Y" e "Z" 2 600

3 800

4 1000

Fase 2 7 1200

Cargas em 10 1400

“Z” e 12 1600

deslocamento 14 1800

restrito em 16 2000

“Y” 18 2200

20 2400

22 2600

24 2800

26 3000

28 3200

30 3400

32 3600

34 3800

36 4000

38 4200

40 4400

42 4600

44 4800

46 5000

48 5200

50 5400

52 5600

54 5800

56 6000

58 6200

60 6400

62 6600

64 6800

Final 66 7000

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6 Apresentação e Análise dos Resultados

6.1. Considerações Iniciais

No presente trabalho os CPs cúbicos foram submetidos a um estado plano

de tensões e o processo de preparação dos arenitos sintéticos foi com o uso de

equipamentos e condições recomendados por Villarroel (2009), assim foi utilizada

uma mesa vibradora para tirar os vazios da mistura, e a cura foi em um ambiente

climatizado a 21°C.

6.2. Resultados obtidos

6.2.1. Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 600 psi

O inicio do breakout foi a partir do minuto 12’30 na carga no eixo “Z” de

1400 psi, processo observado por médio da câmara filmadora instalado dentro do

furo, onde as paredes laterais foram alterando-se por efeitos de concentração de

tensões até produzir os sólidos que foram preenchendo parcialmente o furo, como

mostra a Figura 6.1, onde foi observado o breakout desenvolvido na carga de 2600

psi no minuto 22 do ensaio. Este comportamento se apresentou de forma similar

nos três ensaios executados.

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Figura 6.1 – “Caso Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 600psi”, no

minuto 22’00.

6.2.2. Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 1000 psi

O inicio do breakout no bloco-2 foi a partir do minuto13’00 na carga de

1600 psi, este fenômeno foi registrado pela câmara filmadora, já no minuto 19’00

na carga de 2800 psi se teve uma imagem do processo de produção de sólidos

como mostra a Figura 6.2.

Figura 6.2 – “Caso Breakout com aplicação de carga no eixo “Y” até os 1000psi”, no

minuto 19’00.

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O ensaio do bloco-3 apresentou uma maior resistência aos carregamentos,

que pode ser atribuída ao tempo de cura que foi de 15 dias, periodo em que a

mistura de argamassa ficou mais consolidada. Na carga aplicada de 2200 psi se

teve o inicio do breakout, mas não se conseguiu terminar o ensaio porque se teve

uma desconexão no sistema de pressões da câmara cúbica, na carga de 3200 psi.

Depois de 20 dias foi feito o ensaio com o mesmo bloco e notou-se uma

produção de sólidos em toda a superfície interna do furo mostrando que o bloco

ficou bem danificado.

Das comparações dos dois casos, observa-se que o breakout de cargas em

“Y” e “Z” de 600psi, tem menor resistência aos carregamentos, mas o tempo do

processo do desenvolvimento do breakout é mais longo. Já no segundo caso de de

cargas em “Y” e “Z” de 1000 psi a resistência foi maior, mas o tempo do

desenvolvimento do breakout foi mais curto, para um mesmo tipo de breakout,

como mostram as Figuras 6.1 e 6.2 com os respectivos tempos.

6.2.3. Tela Centralizada com gravel pack

Bloco A-1a

A Figura 6.3, mostra a seqüência de deslocamentos, o clip-vertical tem uma

deformação por compressão onde o deslocamento foi em torno de 0,43 mm, já o

clip-horizontal tem uma deformação por tração onde o deslocamento foi de -0,34

mm, esses deslocamentos indicam uma pequena ovalização do tubo até a carga de

1200 psi.

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Figura 6.3 - Curvas dos deslocamentos no eixo Z e Y.

Na Figura 6.3, pode se notar que durante as cargas nos eixos “Y” e “Z” o

clip-gage Z teve uma ligeira deformação por extensão e no clip-gage Y por

compressão, este fenômeno pode ser ocasionado pela primeira vez de uso do

transdutor, também pelo encostamento inicial dos atuadores no eixo “Y” e “Z”

com cargas possivelmente desiguais.

Bloco A-1b

Neste ensaio se reutilizou o bloco A-1a denominado A-1b.O procedimento

foi realizado considerando a nova seqüência com incremento de cargas depois da

ultima leitura estabilizada do carregamento anterior, obtendo-se o seguinte

gráfico, como mostra a Figura 6.4.

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Figura 6.4 - Curvas dos deslocamentos no eixo “Z” e “Y”.

As curvas indicam uma ruptura no bloco na carga de 1300 psi

aproximadamente, que também foi percebido no momento de acrescentar as

cargas, não oferecendo resistência alguma. O bloco ficou fraturado como mostra a

Figura 6.5 (a) e 6.5 (b)

(a) – Fratura interna do bloco.

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Figura 6.5 (b) – Fraturas no bloco A-1b.

Produto das pressões aplicadas foi observado marcas dos grãos do gravel

pack na superfície externa do tubo e do mesmo modo um esmagamento devido á

fratura sofrido pelo bloco, como mostra a Figura 6.6.

Figura 6.6 - Esmagamento do tubo pelo fraturamento.

Bloco A-2

Com a nova seqüência de carregamentos definidos foi executado o ensaio,

tendo como resultado uma curva mais estável, como mostra a Figura 6.7, o clip-

gage Z tem um deslocamento por compressão de 0,64 mm que é maior que o

deslocamento por tração de -0,58 mm do clip-gage Y.

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Figura 6.7 – Curva Tensão VS Deslocamento.

Bloco A-3

Nas curvas de tensão vs deslocamento, como mostra a Figura 6.8 se

apresenta similar á curva do bloco A-2, tendo ambas um deslocamento por

compressão em “Z” que é maior que da tração em “Y”.

Figura 6.8 – Curva Tensão vs Deslocamento.

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A Figura 6.9 mostra as deformações sofridas do tubo nas regiões onde

foram colados os strain gage.

Figura 6.9 – Curva Tensão vs Deformação.

Na fase de carregamento nos eixos “Z” e “Y” o transdutor e os strain gage

indicaram uma estabilidade contínua segundo as curvas mostradas nos gráficos,

até que se deu inicio aos carregamentos desviadores, onde os deslocamentos em

“Z”, por compressão eram maiores que os deslocamentos em “Y” por extensão,

em quanto o extesômetro no topo mostraram-se quase estável até os 1100psi,

depois com os incrementos de cargas a curva mostrou deformações por

compressão, já no caso do extrensômetro lateral mostrou uma curva continua de

deformação por compressão.

As curvas do transdutor indicam uma ovalização do tubo com um maior

deslocamento por compressão no eixo “Z” resultante das cargas desviadoras, já no

caso dos strain gages são devidas à resistência do tubo que tem ante as cargas

aplicadas e ao comportamento do gravel pack que é provável que se reacomoda

dependendo das cargas. A figura 6.10, mostra a interpretação das leituras por

médio de um esboço.

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Figura 6.10 - Deformação do tubo pelas cargas aplicadas, segundo as curvas obtidas.

6.2.4. Tela Encostada com gravel pack

Bloco B-1

Do ensaio foi observado que segundo as trajetórias das curvas mostradas

na figura 6.12, elas têm quase a mesma proporção, sendo um pouco maiores os

deslocamentos do clip-gage Z, o que indica que no final se tem uma forma

ovalizada do tubo, com o eixo “Z” de menor comprimento, este comportamento é

atribuído á deformação do furo e aos grãos do gravel que possivelmente tem um

reacomodo no inicio dos carregamentos.

Na Figura 6.11, observa-se a fratura sofrida pelo bloco, provavelmente

esta teve maior desenvolvimento no intervalo da curva de 1400 psi a 1500 psi,

como mostra a Figura 6.12, onde tem um deslocamento maior que nos outros

intervalos de cargas aplicadas, como mostra as curvas na mesma figura.

Z

Y

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Figura 6.11 – Fraturamento do bloco B-1.

Figura 6.12 – Curva Tensão vs Deslocamento.

No final do ensaio, foi observado que os grãos do gravel pack tinham se

mobilizado para a base do tubo e a tampa de selagem que no resistiu as pressões,

como mostra a Figura 6.13.

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Figura 6.13 – Grãos de gravel pack mobilizados embaixo do tubo.

Bloco B-2

O comportamento do bloco foi o similar ao bloco prévio B-1, o

fraturamento foi muito parecido, como mostra a Figura 6.14, mas as curvas foram

um pouco mais estáveis, se pode atribuir esse desempenho ao maior cuidado para

o preenchimento e selado do gravel pack, que reteve melhor os grãos dentro do

bloco.

Figura 6.14 – Fraturamento do bloco B-2.

Como no ensaio anterior se obteve no intervalo da carga de 1400 psi a

1500 psi o maior deslocamento dos clips nas curvas, e no final, como observado

anteriormente, o deslocamento na vertical foi o maior, como mostra a Figura 6.15.

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Figura 6.15 – Tensão vs Deslocamento.

Bloco B-3

Neste ensaio se teve uma pequena variação nas curvas de confinamento,

este efeito pode ser causado no momento de encostar os atuadores no inicio do

ensaio, antes de aplicar a cargas nos eixos “Z” e “Y”, mas o comportamento deste

bloco foi similar aos casos anteriores, como mostra a Figura 6.16, também o

deslocamento no eixo vertical foi maior que do eixo horizontal.

Figura 6.16 – Tensão vs Deslocamento.

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O tubo utilizado teve dois extensometros como no caso do bloco A-3, estes

registraram as deformações suportadas pelo tubo, segundo as curvas pode-se

interpretar no inicio das cargas desviadoras, que o tubo por estar encostado na

base do furo teve maior deslocamento vertical motivando como indica o strain

gage Z uma deformação de tração, que depois com os incrementos nas cargas de

1100 psi e 1400 psi aproximadamente, se teve uma deformação constante até que

passou a ter uma deformação por compressão, como mostra a figura 6.17. Pelas

curvas mostradas se pode entender que as pressões no contorno do tubo vão

aumentado e produzindo alterações que foram desde o inicio com um possível

reacomodo dos grãos do gravel até uma posterior rigidez dando uma deformação

no eixo de maior carga.

Figura 6.17 – Tensão vs Deformação.

Neste ensaio não se teve essa curva pronunciada deslocamentos de

1400psi até 1500 psi. Finalizado o ensaio o bloco não teve fratura alguma, como

mostra a Figura 6.18.

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Figura 6.18 – Bloco sem fraturas no final do ensaio.

6.2.5. Stand Alone

Bloco C-1

Este bloco não chegou a gerar detritos para preencher o espaço vazio entre o

furo e o tubo, o que foi notado é que a partir da carga 1400 psi o bloco precisou de

um continuo aumento de pressão para que seja mantida uma determinada carga no

bloco, o que pode indicar uma redução da resistência do material devido ao

fraturamento do mesmo.

Pode-se observar na Figura 6.19 o interior do furo, depois dos

carregamentos no bloco C1, que atingiram os 1800 psi.

Figura 6.19 – Interior do furo fraturado do bloco C-1.

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Bloco C-2

Neste ensaio observou-se o processo de produção dos sólidos que foram

preenchendo os espaços laterais entre o furo e o tubo, e com os contínuos

incrementos de cargas o tubo foi pressionado até dar uma forma ovalada, até a

queda de pressão com carga de 5000 psi, ocasionada por uma desconexão no

sistema de pressões da câmara cúbica.

A produção de sólidos começou aos 9 min de ensaio na carga de 1400 psi

como mostra o vídeo SA-2, e o inicio das deformações do tubo foi a partir do

minuto 24 na carga de 2800 psi como mostra a Figura 6.20. No eixo “Z” o

deslocamento (por extensão) foi menor, e no eixo “Y” o deslocamento (por

compressão) foi maior produzindo a ovalização.

Figura 6.20 – Tensão vs Deslocamento do bloco C-2.

Na carga de 4400 psi, (Figura 6.21) teve-se uma mudança na direção da

curva devido a que as tensões de tração ocasionadas pelas pressões laterais

gradualmente passaram a ser de compressão devido a que as cargas maiores

começaram a ser aplicadas no eixo vertical do tubo pelos arcos do topo e base do

furo como mostra o vídeo AS-2 até que na carga de 5000 psi muda outra vez a

direção, mas nesta vez é ocasionada pela queda de pressão. Deve-se notar que os

strain gage são mais sensíveis em comparação com o transdutor de deslocamento.

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Figura 6.21 – Tensão vs Deformação do Strain-lateral no bloco C-2.

No final do ensaio, o tubo ficou ovalizado como conseqüência da pressão

exercida pelos sólidos produzidos nas laterais, como mostra a Figura 6.22.

Figura 6.22 – Tubo ovalizado pelos sólidos produzidos.

O tubo foi retirado do furo junto com os sólidos produzidos e o formato é

como se mostra na Figura 6.23.

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Figura 6.23 – Formato (Breakout) depois dos carregamentos.

O bloco depois de retirado da câmara se manteve inteiro, não tinha fraturas,

mas apresentou fissuras quase paralelas aos eixos “Z” e “Y”, como mostra a

Figura 6.24.

Figura 6.24 – Bloco C-2 depois dos carregamentos.

Na Figura 6.25, mostra os sólidos produzidos de diferentes formas e tamanhos

extraídos do interior do furo.

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Figura 6.25 – Sólidos produzidos no interior do furo.

Bloco C-3

O transdutor de deslocamento ficou danificado no ensaio anterior, o que o

causou a utilização unicamente do tubo instrumentado. A figura 6.26, mostra as

deformações sofridas pelo tubo, que deram começo na carga de 3600 psi, onde o

strain horizontal teve deformações por extensão até os 6000 psi para logo passar

gradualmente para deformações por compressão, do mesmo modo o strain vertical

teve uma mudança gradual de deformação de compressão para extensão na carga

de 5800 psi,

Figura 6.26 – Curvas de tensão vs deformação do bloco C-3

O tubo foi analisado visualmente para conferir as curvas de deformações

da Figura 6.26, e especificamente a curva gerada na carga de 6400 psi do strain

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7 Conclusões e Sugestões para Trabalhos Futuros

7.1. Conclusões

Nos ensaios do breakout nos dois casos com aplicação de carga no eixo “Y”

até os 600 psi e de1000 psi, foi observado em ambos um formato largo e

superficial, que é característica do tipo de ruptura dúctil, sendo também observado

que a resistência foi maior para o caso do bloco com 1000 psi, mas o tempo de

formação do breakout foi mais rápido comparado com uma carga de 600 psi onde

o tempo da formação do breakout é mais longo.

Na análise do comportamento do caso tela centralizada com o gravel pack

foram observadas as deformações que sofreram os tubos com os incrementos de

cargas, também foi verificado o suporte que fornece ao bloco junto com o gravel

pack,onde a estabilidade foi até os 1600 psi aproximadamente, não sendo assim

comparado com um bloco sem tela que suportou até os 1400 psi de carga, para

logo dar inicio ao breakout.

No caso da tela encostada foi observado que no strain gage no topo, teve

uma curva de deformação por tração, que depois de ser estabilizada muda para

compressão, este fenômeno se pode atribuir em parte ao comportamento do gravel

pack, que se reacomoda dependendo do nível de carga aplicada. Este tipo de

configuração da tela tem como desvantagem que a resistência do sistema de

contenção e do bloco diminui comparado com a tela centralizada. Também as

curvas de deslocamentos mostram uma ovalização muito maior do tubo.

Para o caso do Stand Alone foi observado uma produção de sólidos que

preenchem de forma irregular o espaço anular entre o tubo e o furo do bloco onde

a deformação começa na carga de 2800 psi, ovalizando o tubo nas laterais pela

produção de detritos, o teto e a base do furo foram deslocando se para o centro do

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furo até encostar ambas paredes no tubo produzindo deformações no contorno do

tubo, preferencialmente na parte superior do tubo devia à acumulação de sólidos

de maior tamanho produzidos desde o inicio.

7.2. Sugestões para Trabalhos Futuros

Parâmetros da formação/ensaio

� Trocar os espaçadores de aço por outros que não tenham rasgos, devido a

que originam deformações e até fraturamento do bloco como foi percebido

nos ensaios realizados com cargas mais elevadas.

� Fazer uma caracterização do gravel pack depois de concluído os ensaios,

para avaliar a integridade dos grãos.

� Instalar na célula cúbica controladores de pressão digital, para uma maior

precisão na aplicação de cargas e nos registros de leituras.

Instrumentação

Os tubos utilizados neste trabalho tiveram dois extensometros como únicos

medidores das deformações circunferências o ideal seria colocar quatro alinhados

no contorno do tubo a cada 90 graus, para ter uma maior representação do

comportamento do tubo.

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Apêndice A. Tabelas de tensão vs deslocamento e tensão vs deformação.

Pressão Clip gage-

Eixo Y Clip gage-

Eixo Z Tempo(s) T(min)

(psi) (mm) (mm)

0 0,00 0,00 0 0,00

200 0,01 -0,01 59 0,99

400 0,04 -0,04 179 2,99

600 0,04 -0,05 300 4,99

700 0,00 0,01 419 6,99

800 -0,05 0,07 480 7,99

900 -0,12 0,14 539 8,99

1000 -0,18 0,22 600 9,99

1100 -0,25 0,30 660 10,99

1200 -0,34 0,43 720 11,99

Bloco A-1a

Pressão Clip gage-

Eixo Y Clip gage-

Eixo Z Tempo (s) T(min)

(psi) (mm) (mm)

0 0,00 0,00 0 0,00

200 0,00 0,01 120 2,00

400 0,01 -0,02 240 3,99

600 0,00 -0,02 600 9,99

800 -0,05 0,03 900 14,99

900 -0,09 0,06 1320 22,00

1000 -0,12 0,09 1740 29,00

1100 -0,14 0,12 2039 33,99

1200 -0,18 0,16 2459 40,99

1300 -0,26 0,24 3060 50,99

1400 -0,79 1,24 4500 74,99

1500 -0,92 1,91 5999 99,99

1600 -0,95 2,30 7200 119,99

Bloco A-1b

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Pressão Clip gage-

Eixo Y Clip gage-

Eixo Z Tempo(s) T (min)

(psi) (mm) (mm)

0 0,00 0,00 0 0,0

200 0,01 -0,01 180 3,0

400 0,01 -0,02 300 5,0

600 0,01 -0,02 480 8,0

700 -0,02 0,02 600 10,0

800 -0,05 0,04 1080 18,0

900 -0,08 0,07 1560 26,0

1000 -0,13 0,12 2099 35,0

1100 -0,19 0,18 3000 50,0

1200 -0,24 0,24 3540 59,0

1300 -0,31 0,32 4200 70,0

1400 -0,39 0,41 5040 84,0

1500 -0,49 0,53 6240 104,0

1600 -0,58 0,64 7440 124,0

Bloco A-2

Pressão

Clip gage-

Eixo Y

Clip gage-

Eixo Z

Strain gage-

lateral

Strain gage-

no topo Tempo(s) T(min)

(psi) (mm) (mm) (um) (um)

0 0,00 0,00 0 0 0 0,0

200 0,00 0,00 1 -1 119 2,0

400 -0,01 0,01 7 8 360 6,0

600 -0,01 0,02 39 21 600 10,0

700 -0,02 0,04 64 1 840 14,0

800 -0,04 0,07 99 -8 1500 25,0

900 -0,07 0,10 154 -13 2160 36,0

1000 -0,10 0,14 247 -3 2829 47,2

1100 -0,13 0,18 344 8 3600 60,0

1200 -0,17 0,24 498 37 4260 71,0

1300 -0,21 0,29 655 94 5000 83,3

1400 -0,27 0,37 894 198 5800 96,7

1500 -0,32 0,44 1140 303 6500 108,3

1600 -0,39 0,55 1477 468 7500 125,0

Bloco A-3

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108

Pressão (Psi)

Clip gage-Eixo Y (mm)

Clip gage-Eixo Z (mm) Tempo(s) T (min)

0 0,00 0,00 0 0

200 0,00 0,00 119 2

400 0,01 -0,01 240 4

600 0,01 -0,02 420 7

700 0,00 -0,01 540 9

800 -0,02 0,00 719 12

900 -0,07 0,05 1020 17

1000 -0,12 0,10 1320 22

1100 -0,24 0,22 2400 40

1200 -0,36 0,36 3360 56

1300 -0,42 0,44 3900 65

1400 -0,55 0,60 5220 87

1500 -0,94 0,97 5999 100

1600 -0,98 1,02 6600 110

Bloco B-1

Pressão (psi)

Clip gage-Eixo Y (mm)

Clip gage-Eixo Z (mm) Tempo(s) T (min)

0 0,00 0,00 0 0

200 0,00 0,00 120 2

400 0,01 -0,01 240 4

600 0,01 -0,02 360 6

700 -0,03 0,04 540 9

800 -0,09 0,10 840 14

900 -0,16 0,20 1140 19

1000 -0,23 0,29 1440 24

1100 -0,30 0,39 2160 36

1200 -0,35 0,46 2640 44

1300 -0,42 0,56 3300 55

1400 -0,48 0,63 3720 62

1500 -0,58 0,78 4200 70

1600 -0,62 0,83 4440 74

Bloco B-2

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Pressão

(psi)

Clip gage-

Eixo Y (mm)

Clip gage-Eixo

Z (mm)

Strain gage-

lateral

(µStrain)

Strain gage-

no topo

(µStrain) Tempo(s) T (mim)

0 0,00 0,00 0 0 0 0

200 0,00 0,01 -6 4 120 2

400 -0,02 0,03 -2 15 240 4

600 -0,06 0,06 5 28 600 10

800 -0,13 0,14 -46 90 1199 20

900 -0,16 0,17 -82 117 1800 30

1000 -0,20 0,22 -145 138 2640 44

1100 -0,23 0,26 -207 147 3300 55

1200 -0,28 0,32 -289 152 3960 66

1300 -0,32 0,38 -384 151 4740 79

1400 -0,37 0,44 -506 131 5400 90

1500 -0,43 0,52 -688 76 5999 100

1600 -0,51 0,62 -973 0 6731 112

Bloco B-3

Pressão

Clip gage-

Eixo Y

Clip gage-

Eixo Z

Strain gage-

lateral

Strain gage-

no topo Tempo(s) T(mim)

(psi) (mm) (mm) (um) (um)

0 0,00 0,00 0 0 0 0,0

200 0,00 0,00 12 7 119 2,0

400 0,00 0,00 25 12 240 4,0

600 0,00 0,00 36 15 359 6,0

700 0,00 0,00 50 19 539 9,0

800 0,00 0,00 59 22 719 12,0

900 0,00 0,00 65 24 899 15,0

1000 0,00 0,00 71 25 1019 17,0

1100 0,00 0,00 75 27 1140 19,0

1200 0,00 0,00 83 30 1320 22,0

1300 0,00 0,00 84 33 1440 24,0

1400 0,00 0,00 87 34 1559 26,0

1500 0,00 0,00 92 34 1679 28,0

1600 0,00 0,00 92 37 1799 30,0

Bloco C-1

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Pressao

Clip gage-

Eixo Y

Clip gage-

Eixo Z

Strain gage-

lateral

Strain gage-

no topo Tempo(s) T(mim)

(psi) (mm) (mm) (um) (um)

0 0,00 0,00 0 0 0 0,00

200 0,00 0,00 -3 0 60 1,0

400 0,00 0,00 -7 0 120 2,0

600 0,00 0,00 -10 0 180 3,0

800 0,00 0,00 -10 0 240 4,0

1000 0,01 -0,01 -14 0 360 6,0

1200 0,01 -0,01 -17 0 419 7,0

1400 0,03 0,01 -13 0 600 10,0

1600 0,03 0,01 -18 0 720 12,0

1800 0,04 0,01 -28 0 840 14,0

2000 0,06 0,01 -44 0 959 16,0

2200 0,07 0,02 -44 0 1080 18,0

2400 0,09 0,01 -54 0 1200 20,0

2600 0,09 0,00 -77 0 1320 22,0

2800 0,10 -0,02 -144 0 1439 24,0

3000 0,11 -0,05 -217 0 1560 26,0

3200 0,21 -0,16 -363 0 1680 28,0

3400 0,43 -0,37 -648 0 1800 30,0

3600 0,66 -0,57 -933 0 1920 32,0

3800 0,80 -0,72 -1131 0 2040 34,0

4000 0,87 -0,78 -1301 0 2160 36,0

4200 1,18 -1,00 -1381 0 2280 38,0

4400 1,72 -1,45 -1247 0 2400 40,0

4600 2,12 -1,79 -1083 0 2520 42,0

4800 2,46 -2,09 -906 0 2640 44,0

5000 1,90 -1,84 -2119 0 2760 46,0

Bloco C-2

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Pressão

Strain gage-

lateral

Strain gage-

no topo Tempo(s) T (min)

(psi) (um) (um)

0 0 0 0 0

200 10 -9 59 1,0

400 4 -14 120 2,0

600 -4 -18 180 3,0

800 -11 -23 240 4,0

1000 -7 -43 419 7,0

1200 -7 -55 599 10,0

1400 -1 -62 659 11,0

1600 27 -82 839 14,0

1800 53 -96 959 16,0

2000 54 -97 1080 18,0

2200 65 -102 1200 20,0

2400 82 -112 1319 22,0

2600 94 -121 1439 24,0

2800 84 -118 1559 26,0

3000 54 -113 1679 28,0

3200 23 -101 1800 30,0

3400 -41 -67 1920 32,0

3600 -211 17 2039 34,0

3800 -490 177 2160 36,0

4000 -811 362 2279 38,0

4200 -1130 613 2400 40,0

4400 -1519 951 2519 42,0

4600 -2041 1387 2639 44,0

4800 -2477 1641 2759 46,0

5000 -3080 1996 2879 48,0

5200 -3868 2577 3000 50,0

5400 -4677 3518 3119 52,0

5600 -5291 4478 3240 54,0

5800 -5518 3587 3360 56,0

6000 -4916 2034 3479 58,0

6200 -4042 1616 3599 60,0

6400 -3243 2662 3719 62,0

6600 -2285 3705 3839 64,0

6800 -548 5127 3959 66,0

7000 5274 9671 4199 70,0

Bloco C-3

DBD
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