rafael richie lopez chavez ensaios em célula cúbica de grandes … todos os direitos reservados....
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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
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
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
Aos meus pais America e Daniel, A minha família.
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.
6
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.
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.
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.
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
10
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
11
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.
106
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
13
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
14
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
15
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
16
Lista de quadros
Quadro 5.1 – Definição das linhas hidráulicas de acionamento da Célula Cúbica
(Bloch, 2003). 47
17
Lista de Símbolos
Romanos
C Coesão
E Módulo de elasticidade
P
X
Y
Z
Pressão
Eixo principal menor
Eixo principal intermediário
Eixo principal maior
18
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
19
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
20
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.
21
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.
22
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.
23
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).
24
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).
25
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
26
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.
27
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
28
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
29
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.
30
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
31
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
32
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
33
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).
34
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.
35
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.
36
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
37
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,
38
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).
39
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).
40
4
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.
41
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.
42
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.
43
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.
44
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).
45
(a) Vista superior da célula fechada.
(b) Vista superior da célula aberta.
46
(c) Vista frontal e corte.
(d) Vista lateral e corte.
Figura 5.1 – Detalhes da célula cúbica (Bloch, 2003).
47
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.
48
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.
49
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.
50
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
51
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
52
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.
53
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.
54
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.
55
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.
56
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.
57
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.
58
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
59
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.
60
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.
61
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.
62
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.
63
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.
64
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.
65
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.
66
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.
67
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
68
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.
69
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.
70
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.
71
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
72
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.
73
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.
74
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.
75
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).
76
(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.
77
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
78
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.
79
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.
80
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.
81
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.
82
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.
83
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.
84
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.
85
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.
86
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
87
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.
88
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.
89
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.
90
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.
91
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.
92
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.
93
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.
94
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.
95
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
98
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
99
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.
100
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106
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
107
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
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
109
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
110
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
111
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