WO2013091034A1

WO2013091034A1 - Método para ensaios de carregamentos não uniformes em tubos

Info

Publication number: WO2013091034A1
Application number: PCT/BR2011/000488
Authority: WO
Inventors: Edgard Poiate JUNIOR; Jose Nunes PIMENTEL NETO; Fernando Antonio Santos MEDEIROS; Alvaro Maia DA COSTA; Jose Luiz FALCÃO; Claudio DOS SANTOS AMARAL; Renato Seixas DA ROCHA
Original assignee: Petróleo Brasileiro S.A. - Petrobras
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Also published as: GB2518280A; NO20140849A1; GB201412408D0; AU2011384425A1; GB2518280B; MX347717B; US20150101397A1; AU2011384425B2; US10078042B2; MX2014007412A

Abstract

Refere-se a presente invenção a um método no qual é provido um corpo de prova montado sob configurações específicas para ser submetido a testes em uma câmara hidrostática convencional. O método prevê a montagem de um corpo de prova o qual simula situações de falhas na cimentação, presença de anisotropia de tensões e poço com geometria irregular, e submete-o às pressões de uma câmara hidrostática convencional. As forças uniformes são distribuídas circunferencialmente na coluna de revestimento de maneira não-uniforme, simulando condições operacionais as mais próximas possíveis da realidade, propiciando uma análise das reações da estrutura em cenários semelhantes aos das condições reais.

Description

MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES

EM TUBOS

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente invenção refere-se a um método para ensaio de tubos a serem submetidos a esforços não uniformes. Tal método abrange uma preparação de tubos de colunas de revestimento utilizadas em campos de petróleo, para serem testados em câmaras hidrostáticas convencionais.

O método permite aplicar esforços circunferênciais não-uniformes, simulando condições operacionais o mais próximo possível das reais, propiciando uma análise das reações da estrutura testada em cenários semelhantes aos das condições reais.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Ao final de cada etapa de perfuração de um poço, tanto nos campos localizados em terra quanto em mar, é necessário instalar no poço uma coluna de revestimento, a qual pode atravessar sucessivas camadas geológicas, de diferentes tipos de rochas que foram formadas ao longo dos milhares de anos sob condições ambientais e processos geológicos diferentes. Por isso, podem possuir composição mineralógica, propriedades geomecânicas e orientação de campo / tensões distintas.

Durante a vida útil de um poço, as sucessivas colunas, que são providas ao poço, nas diversas etapas de perfuração, até a profundidade que se encontre o reservatório de petróleo a ser explotado, continuam cilíndricas por um determinado período de tempo. Porém, como cada camada litológica por onde passou a coluna de poço apresenta propriedades geomecânicas e tensão atuante próprias, a seção de coluna contida em cada camada pode sofrer deformações nas suas paredes, perdendo o formato circular original, da secção transversal, ou ainda pode ocorrer deslocamento do seu eixo em relação aos eixos das colunas das seções imediatamente superior e inferior.

É de conhecimento geral, que a indústria petrolífera tem operado em camadas ultraprofundas de sal. Este mineral tem como característica marcante a notável capacidade de fluência, deformação lenta sob variáveis de estado constante, em um curto período de tempo, mesmo sob condições de baixo estado de tensões e temperatura.

Sob o ponto de vista exploratório, a presença de rochas salinas em prospectos de hidrocarbonetos é um fator que aumenta as probabilidades de sucesso, pois estes sedimentos podem se deformar e criar diversas estruturas propiciando o acúmulo de hidrocarbonetos além de serem praticamente impermeáveis, e, portanto bons capeadores.

Entretanto, do ponto de vista de construção de poços, a presença da rocha salina está associada a problemas adicionais derivados do fenómeno de fluência, quando comparado com outras litologias.

Esse fenómeno físico é sensivelmente influenciado pelo estado desviatório de tensões atuante, pela temperatura absoluta e tipo de sal. Quanto maiores as profundidades e espessuras de rocha salina a serem atravessadas, maiores serão a tensão desviatória e a temperatura, e como consequência mais rápido será a probabilidade de fechamento do poço com o tempo.

Consequências típicas que podem ser previstas vão desde a restrição à passagem da coluna de perfuração, podendo até mesmo prendê-la de modo irrecuperável, sendo necessário o desvio de poço e até seu abandono. Mas em médio e longo prazo a fluência do sal também acarreta esforços adicionais nas colunas de revestimento, podendo causar sua ovalização, restringindo a passagem das ferramentas necessárias às operações de completação e de produção dos poços.

A depender no nível de ovalização da coluna de revestimento, os equipamentos de produção instalados no poço (dentro da coluna de revestimento) não poderão ser mais retirados podendo ser danificados, acarretando desde a redução até a perda total de produção do poço. A depender do cenário existente no poço, a fluência do sal pode resultar em tensões resultantes em sentidos e direções inesperadas na coluna de revestimento, a qual podem até provocar sua ruptura por colapso, caso ela não tenha sido dimensionada adequadamente.

Dessa forma a vida útil do poço, o qual foi projetado para durar até entre 20 e 30 anos, é reduzida drasticamente neste cenário severo e sujeito a tensões inesperadas. Muitas vezes é necessária a construção de um novo poço não planejado, nos custos de desenvolvimento do campo petrolífero.

Portanto a fluência do sal deve ser considerada em toda a vida útil do poço, em função do revestimento utilizado, das condições de construção e das condições de operação do poço, em especial também se devem considerar determinados eventos e condições que podem ocorrer durante a vida útil do mesmo, alterando as condições de estado de tensões e temperatura atuantes.

Por exemplo, com o início da produção ocorre o aumento de temperatura ao longo do poço, e em operações de manutenção a pressão interna no tubo pode ser reduzida, ou seja, condições desfavoráveis para a integridade do tubo, face ao aumento da taxa de fluência das rochas evaporíticas circundante ao poço, e a redução da reação interna que o tubo faz frente ao intervalo de sal.

A injeção de vapor aquecido em poços, que é um processo de recuperação do petróleo, e a corrosão da parede do revestimento, também são eventos desfavoráveis, similares aos citados no parágrafo anterior e que também exercem importante papel na integridade estrutural do tubo.

Vários autores estudaram a resistência à falha de revestimentos sujeitos a diferentes condições de cargas não uniformes, em relação à resistência dos mesmos quando submetidas a cargas hidrostáticas segundo as especificações da American Petroleum Institute (API).

Esses estudos foram motivados por falhas em revestimentos através de camadas de sal que foram detectadas desde poucas semanas até alguns anos após sua instalação em poços de petróleo. Presume-se que as falhas ocorreram por causa de cargas não uniformes atuantes no revestimento devido à cimentação incompleta em poço arrombado, verificado através de perfis corridos nos poços.

Por outro lado, verificou-se quase empiricamente, que em alguns casos é necessário que os revestimentos submetidos a cargas não uniformes devam apresentar de 3 a 4 vezes a espessura de parede do revestimento submetido à carga hidrostática para que tenham a mesma resistência ao colapso.

Como a fluência das rochas evaporíticas é influenciada sensivelmente pelas variáveis de estado de temperatura e tensão, quanto mais profundas forem as camadas de rochas evaporíticas a serem atravessadas pelos poços de petróleo, maiores serão a temperatura e a tensão desviatória atuante.

Entretanto, devido às diferentes composições químicas e microestruturas que caracterizam cada um dos diversos tipos de evaporitos formados pela natureza, espera-se que os mesmos apresentem diferentes comportamentos de fluência quando submetidos às mesmas condições de contorno. Por isso, os carregamentos na coluna de revestimento provocados pela fluência do sal podem variar num intervalo grande ao longo da profundidade do poço.

Geralmente, em poços que contenham regiões arrombadas e espiraladas, associadas ou não a revestimentos descentralizados no poço, poderá não ocorrer à limpeza adequada do reboco da parede do poço, conduzindo assim ao posicionamento deficiente da pasta de cimentação (canalização) que resultará numa má qualidade de cimentação nesta região e acima dela. Como consequência, cargas não uniformes e pontuais poderão atuar no revestimento, sendo que tais condições não fazem parte dos critérios de cálculo de desempenho ao colapso do revestimento elaborado pela API 5CT (ISO 11960), o qual é baseado em carregamento radial distribuído uniformemente.

A resistência ao colapso de tubos é uma combinação complexa de diversas variáveis, a saber: características geométricas, propriedades do material, carregamentos aplicados e condições de fixação.

Quanto aos fatores geométricos tem-se o diâmetro interno, a espessura de parede, a ovalização, a excentricidade e a variação na espessura do tubo.

Quanto às propriedades mecânicas do material tem-se a tensão de escoamento, o módulo de elasticidade, o formato da curva tensão- deformação e as tensões residuais.

Quanto às cargas aplicadas pode-se ter associado à carga externa atuante circunferencialmente outras cargas, como de tração e compressão axial, flexão, torção e pressão interna.

Quanto às condições de fixação, tem-se o comprimento em que o tubo livre (não engastado) está submetido aos esforços e a área de contato com a rocha.

Entretanto, os equipamentos de ensaios atualmente disponíveis para a determinação da carga de colapso de tubos apenas possibilitam a montagem de uma seção de tubo em uma câmara, submentendo-a a seguir a um carregamento hidrostático crescente ao longo do tempo até o seu colapso.

Os cálculos de pressão de colapso são realizados por meio de equações analíticas especificadas pela API 5CT (ISO 11960), a qual é baseada em carregamento radial distribuído uniformemente.

Assim as câmaras hidrostáticas atualmente disponíveis apresentam deficiências, especialmente por produzirem somente cargas hidrostáticas nos tubos, o que não representa o fenómeno que realmente pode ocorrer em zonas de sal e em regiões com anisotropia de tensões.

Apesar de ser possível, com a tecnologia digital atualmente disponível, gerar modelos matemáticos por modelagem computacional que simulem os diversos esforços não uniformes, e a partir destes modelos virtuais parametrizar dados suficientes e com eles projetar as colunas de revestimento sob diversas condições de contorno, os dados não podem ser comprovados a partir das câmaras hidrostáticas existentes no parque industrial.

Os documentos US 2008/0034885 A1 e US 7051600 revelam alguns exemplos de equipamentos que são capazes de submeter uma estrutura a esforços múltiplos, porém estes equipamentos não são suficientes para gerar esforços simultâneos e não uniformes ao longo de uma estrutura, portanto, não sendo capazes de validar os valores obtidos na modelagem numérica.

O documento US 7669482 descreve um equipamento capaz de aplicar esforços, deslocamentos, temperatura e pressões em tubos para simular as condições de fundo de poços. No entanto, além de ser um equipamento de grande porte e caro, sua descrição não mostra nenhum detalhe interno do aparato.

O documento BR 020100121966 de 30 de dezembro de 2010, do próprio depositante, revela um equipamento cujos componentes foram adequadamente construídos para submeter uma estrutura a esforços múltiplos, simultâneos e não uniformes, portanto, capaz de validar com grande precisão os valores obtidos na modelagem numérica em questão. No entanto, é também um equipamento de grande porte, caro e construído para alcançar grande desempenho, voltado para testes de qualquer estrutura com características longilíneas, e não só para simulações decorrentes de falha na cimentação, mas para diversas outras simulações tais como de fluência, flambagem, torção, entre outras.

Dessa forma, apesar de já haver tecnologia adequada para submeter uma estrutura a esforços não-uniformes, capaz de validar os valores obtidos em uma modelagem numérica, a busca constante pela economia e por aproveitamento dos recursos disponíveis nas instalações industriais, levou a pesquisa de novas técnicas.

Diante desse desafio técnico, surgiu a preocupação com o desenvolvimento de um método que fosse capaz de aproveitar recursos tecnológicos já disponíveis, de modo a alcançar, com o uso deles, validações dos resultados obtidos por modelagem computacional, o mais próximo possível da situação real em estruturas projetadas para os poços petrolíferos.

Assim as pesquisas se voltaram, em especial, no que tange ao aproveitamento do maior e mais convencional equipamento de teste disponível atualmente para colunas de revestimento de poços petrolíferos: as câmaras hidrostáticas.

Sabendo-se que atualmente uma câmara de testes hidrostáticos é capaz de submeter uma coluna de revestimento de poços petrolíferos, somente a esforços homogéneos, e que até a atualidade não existem técnicas que façam uso deste dispositivo de análise de esforços, de modo a prover-lhe meios para simular a atuação de esforços aplicados não- uniformemente, ao longo de colunas de revestimento de poços petrolíferos. A invenção descrita a seguir objetiva estruturar um método para aplicação de carregamentos não uniformes em estruturas a partir do uso de uma câmara hidrostáticas convencional.

Outros objetivos que a presente invenção se propõe alcançar são: a) viabilizar aplicação de cargas não uniformes em estruturas;

b) reduzir as falhas nas colunas de revestimento;

c) permitir a realização de testes mais próximos possíveis da situação real das estruturas projetadas para os poços petrolíferos; d) garantir a certificação da integridade estrutural dos poços construídos.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um método para ensaios de carregamentos não-uniformes em tubos, a partir de câmaras hidrostáticas convencionais para teste, na qual é provido um corpo de prova montado sob configurações específicas.

O método prevê a montagem de um corpo de prova o qual simula o carregamento não uniforme gerado por falhas na cimentação e ou poços com geometria irregular (não cilíndrica). O corpo de prova é obtido a partir de dois tubos dispostos um dentro do outro, flangeados entre si, de modo a formar uma câmara entre a superfície externa do tubo interno e a superfície interna do tubo externo, a dita câmara sendo apta a ser preenchida com cimento intercalado com porções esvaziadas previamente determinadas. O tubo interno representa uma seção de coluna de revestimento disposta dentro de um tubo de contenção, e as porções esvaziadas são simulações das falhas de cimentação.

As porções esvaziadas podem ser providas opcionalmente com um meio de acesso, através da coluna de revestimento, por onde é possível pressurizá-las utilizando-se, por exemplo, um compressor de ar ou uma bomba comum.

O corpo de prova recebe flanges semi-esféricos em ambas as extremidades, e um meio de acesso que permite aplicar pressão no interior da coluna de revestimento, utilizando-se um compressor de ar ou uma bomba.

Conformado o corpo de prova dentro dos critérios específicos em que se deseja realizar os testes, o mesmo é introduzido na câmara hidrostática convencional e inicia-se o aumento de pressão da dita câmara. As tensões uniformes geradas pela câmara hidrostática, associadas à ação dos compressores, capazes de alterar as pressões nas áreas simuladas de falha e no interior da coluna de revestimento, reproduzem um cenário controlado de forças não-uniformes (N) sobre a coluna de revestimento em análise, a qual terá suas deformações medidas por meio de elementos sensores inseridos no próprio tubo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A invenção será descrita a seguir mais detalhadamente, em conjunto com os desenhos abaixo relacionados, apresentados meramente a título de exemplo, os quais acompanham o presente relatório e do qual são parte integrante.

A Figura 1 retrata a seção de uma coluna de revestimento dentro de uma câmara hidrostática, durante uma análise tradicional de tensões e deformações.

A Figura 2 retrata a seção em corte longitudinal, de uma coluna de revestimento dentro da câmara hidrostática convencional.

A Figura 3 retrata um diagrama exemplificativo de uma condição de poço instalado frente a uma geomorfologia denominada "canopy" ou língua de sal.

A Figura 4 apresenta um diagrama esquemático da invenção em que uma câmara hidrostática convencional, em corte longitudinal, é utilizada com um corpo de prova montado em seu interior conforme a método proposto.

A Figura 5 representa uma seção transversal de uma câmara hidrostática convencional com um corpo de prova simulando-se um poço construído em condições ideais.

A Figura 6 representa uma seção transversal de uma câmara hidrostática convencional com um corpo de prova simulando-se um poço construído em condições de carregamento não uniforme.

A Figura 7 apresenta alguns exemplos das simulações de falhas de cimentação, por meio das porções esvaziadas que podem ser visualizadas em corte.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

A invenção trata de um método inovador para a realização de ensaios de tubos de revestimento de poços de petróleo, a partir da atuação de carregamentos não-uniformes artificialmente gerados no interior de câmaras hidrostáticas convencionais. O princípio básico do método, cujo enfoque revela os artifícios necessários para obter um cenário realístico para os ensaios, é suficiente para que aqueles com habilidades na técnica imediatamente percebam que pequenas alterações podem ser empregadas para gerar variações ou modalidades metodológicas a partir dos mesmos equipamentos convencionais utilizados.

A invenção disponibiliza, a partir de equipamentos já existentes, meios para a validação de simulações numéricas, realizadas por meio de processamento digital, da integridade dos poços que serão construídos em zonas de sal ou em regiões com anisotropia de tensões, pois os critérios (ensaios, equipamentos, etc.) estabelecidos pela norma do American Petroleum Institute (API) não prevêem os carregamentos gerados de modos não-uniformes.

Com a validação das simulações numéricas, por meio do método proposto, disponibiliza-se no mercado mais um meio que poderá ser utilizado para qualificar as colunas de revestimento instaladas em zonas de sal ou em ou regiões com anisotropia de tensões, e também poderá propiciar a redução nos custos e riscos de construção e operação de poços de petróleo, devido ao aproveitamento de recursos técnicos já existentes.

Para entender a metodologia para ensaios de tubos em câmaras hidrostáticas convencionais com aplicação de carregamento não uniformes, objeto da presente invenção, inicialmente é necessário apontar, por meio da Figura 1 e Figura 2, alguns detalhes básicos da metodologia disponível no ESTADO DA TÉCNICA, com a atuação das câmaras hidrostáticas convencionais disponíveis nos parques fabris.

A Figura 1 mostra a seção de uma coluna de revestimento (100) dentro de uma câmara hidrostática (200) submetida à ação de forças compressivas (C) em sua superfície externa (101 ), durante uma análise tradicional de tensões e deformações. A Figura 2 demonstra em uma seção em corte longitudinal, a mesma coluna de revestimento (100) dentro da câmara hidrostática (200), onde é possível verificar que o interior da coluna de revestimento (100) permanece na pressão atmosférica, enquanto o carregamento é distribuído uniformemente ao longo do perímetro e do comprimento da coluna de revestimento. Ou seja, uma condição API, que ocorre em poço cilíndrico com tubo centralizado no poço e sem falha na cimentação. Por consequência, os equipamentos e métodos empregados mostram uma simulação de um poço construído em condições ideais, ou seja, poço circular, com revestimento perfeitamente centralizado no poço, com 100% de cimentação e localizado em região isotrópica. Nesta condição, um poço situado em zonas de sal, o carregamento devido à fluência do sal deve ser distribuído uniformemente ao longo do perímetro do revestimento, que é a condição API, e com isso, a probabilidade de colapso do tubo é reduzida.

A Figura 3 apresenta a imagem esquemática de uma seção em corte de uma geomorfologia denominada "canopy" ou língua de sal típica, e a representação de um diagrama de uma condição de poço instalado neste cenário, que em função do comportamento de fluência desta estrutura e das condições construtivas do poço poderiam causar perda da integridade do mesmo.

A Figura 4 apresenta uma representação esquemática da invenção em que uma câmara hidrostática convencional (200), em corte longitudinal, é utilizada com um corpo de prova (10) montado em seu interior conforme a método proposto, a qual abrange a preparação dos tubos de coluna de revestimento (100), para fins de ensaio da ação de esforços não uniformes, devido a situações como falhas na cimentação, presença de anisotropia de tensões e poço como geometria irregular.

A descrição do método proposto pode ser acompanhada visualizando-se a Figura 4 em conjunto com a Figura 5 e Figura 6, sendo que esta apresenta uma seção transversal do corpo de prova (10), preparado conforme uma disposição preferida de montagem.

O método consiste em grande parte na preparação do corpo de prova (10).

Para se alcançar a condição de um carregamento não-uniforme, o corpo de prova (10) deve ser preparado a partir de uma montagem básica em que se simula um cenário de poço e seus componentes.

A Figura 5 representa uma seção transversal de uma câmara hidrostática (200) convencional com uma coluna de revestimento (100) a ser testada, em que se utiliza um corpo de prova (10) simulando um poço construído em condições ideais, ou seja, um poço circular com uma coluna de revestimento (100) perfeitamente centralizada no poço, tendo 100% de cimentação ao longo de todo seu o perímetro.

O conjunto de teste para esta simulação é formado pela câmara hidrostática (200) convencional contendo o dito corpo de prova (10), o qual é constituído por uma seção de coluna de revestimento (100) envolvida pelo material de cimentação (11) comumente utilizado, que por sua vez é sustentado por um tubo de contenção (12). Nesta condição, o carregamento é distribuído uniformemente ao longo do perímetro do corpo de prova (10) e consequentemente também pela coluna de revestimento (100).

Percebe-se facilmente que um corpo de prova (10) pode ser obtido a partir de dois tubos concêntricos ou não, flangeados (102) entre si, de modo a formar uma câmara entre a superfície externa (101) de um tubo interno e a superfície interna de um tubo externo, dita câmara sendo apta a conter um preenchimento com cimento até a sua cura.

Reproduz-se assim, mais uma vez a condição API, mesmo com a presença de uma camada de cimentação (11 ) entre o ponto de atuação das forças de compressão (C), exercidas pelo fluido no interior da câmara hidrostática (200) convencional sobre o tubo de contenção (12), e a superfície da coluna de revestimento (100). O carregamento, representado pelas forças de compressão (C), é transferido da superfície do tubo de contenção (12) para a camada de cimentação (11), e desta para a superfície externa (101) da coluna de revestimento (100), homogeneamente. Para isso é importante que o tubo de contenção (12) seja constituído de um material metálico fino e de pouca resistência, agindo apenas como elemento de sustentação da camada de cimentação (11) do corpo de prova (10).

Partindo-se desta montagem básica do corpo de prova (10), o método propõe a montagem de corpos de prova (10) de configurações específicas para simular o carregamento não-uniforme, que pode ser gerado por situações como falhas na cimentação, presença de anisotropia de tensões e poço como geometria irregular.

A Figura 6 representa uma seção transversal da mesma câmara hidrostática (200) convencional com uma coluna de revestimento (100) a ser testada, em que se utiliza um corpo de prova (10) simulando-se um poço construído em condições de carregamento não-uniforme, devido a qualquer das situações descritas acima: um poço circular ou ovalizado, com uma coluna de revestimento (100) centralizada ou não no poço, tendo cimentação de baixa ou alta qualidade, ao longo de todo o seu perímetro, ou com falhas de preenchimento.

O corpo de prova (10) é preparado com uma seção de coluna de revestimento (100) disposta dentro do tubo de contenção (12), mas podendo estar centralizada ou não em relação ao tubo de contenção (12). Deve-se ainda considerar a possibilidade de prover um tubo de contenção (12) ovalizado, para simular uma possibilidade do cenário de poço elíptico.

A câmara que se forma entre os dois tubos possui pelo menos uma porção esvaziada (13) previamente determinada, obtida pela disposição de um balão com ar ou fluido, ou qualquer outro material de preenchimento sem representatividade nos efeitos de transferência de carga, tais como espuma de poliuretano, polietileno, isopor, compósitos e até estruturas de armação em metal, madeira, bambu, entre outras.

A porção esvaziada (13) pode representar de 1% a 100% do perímetro total da coluna de revestimento (100), disposta concentrada em um segmento de tubo, ou em porções distribuídas simetricamente ou não ao longo do perímetro. Alguns exemplos de condições de falhas de cimentação, por meio das porções esvaziadas (13) podem ser visualizados, em percentual do perímetro da coluna de revestimento (100), através da Figura 7. O restante da câmara cimentada, conforme mostrado na Figura 6, também pode ter a qualidade da cimentação alterada de maneira controlada em determinadas regiões, modificando-se porcentagens de componentes, porosidade, etc.

O tubo de contenção (12) por ser constituído material metálico sem responsabilidade estrutural, na região das porções esvaziadas (13), é provido com uma chapa calandrada (14) soldada como reforço, de modo a reforçar esta região para que não ocorra ruptura na mesma durante os testes.

Retornando à Figura 4, pode-se observar que uma ou mais das porções esvaziadas (13) recebem opcionalmente um meio de acesso (13a) através da coluna de revestimento (100) para permitir a alteração da pressão, com ar ou fluido, desta região durante os testes. A alteração da pressão pode ser obtida por meio de um compressor de ar ou uma bomba (15) comum.

O corpo de prova (10) também recebe flanges semi-esféricos (103) em ambas as extremidades, e um meio de acesso (16) por onde pode ser pressurizado o interior da coluna de revestimento (100), utilizando-se um compressor de ar ou bomba (15b).

Uma vez conformado o corpo de prova (10) de acordo com o método proposto, e dentro dos critérios específicos em que se deseja realizar os testes, basta introduzir o mesmo na câmara hidrostática (200) convencional e iniciar o teste. O carregamento, representado pelas forças de compressão (C), é transferido da superfície do tubo de contenção (12) para a camada de cimentação (11), e desta irregularmente para a superfície externa (101) da coluna de revestimento (100), gerando um padrão controlado não-uniforme de cargas no tubo a ser testado, que representa a coluna de revestimento (100).

As tensões geradas pela câmara hidrostática (200), associadas à pressão gerada pelos compressores (15) e (15b), capazes de alterar as pressões na área simulada de falha e no interior da coluna de revestimento, reproduzem um cenário controlado de forças não-uniformes (N) sobre a coluna de revestimento (100) em análise. Elementos sensores são inseridos no tubo para medir deslocamentos e deformações.

O método revelado demonstra assim uma capacidade em distribuir de modo não-uniforme as intensidades e localização dos carregamentos sobre a estrutura de teste, de maneira precisa, sendo suscetível de controle e análise.

O novo método para ensaios de carregamentos não-uniformes em tubos a partir de câmaras hidrostáticas convencionais também encontra aplicação no estudo dos efeitos gerados pela fluência das rochas salinas sobre colunas de revestimento.

A invenção foi aqui descrita com referência sendo feita à suas concretizações preferidas. Deve, entretanto, mais uma vez ficar claro, que a invenção não está limitada às concretizações reveladas, pois aqueles com habilidades na técnica irão imediatamente perceber que alterações e substituições podem ser feitas dentro deste conceito inventivo.

Claims

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REIVINDICAÇÕES

MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, o qual emprega uma câmara hidrostática (200) convencional de teste provida com um corpo de prova (10) caracterizado por compreender as etapas de:

- efetuar a montagem de corpos de prova (10) de configurações específicas, os quais simulam um carregamento não-uniforme gerado por situações como falhas na cimentação, presença de anisotropia de tensões e poço como geometria irregular;

- inserir o dito corpo de prova (10) na referida câmara hidrostática (200) convencional, e iniciar um aumento de pressão da dita câmara;

- gerar tensões uniformes pela câmara hidrostática (200), e pelos compressores (15) e (15b), de modo que sejam capazes de alterar as pressões na área simulada de falha e no interior da coluna de revestimento, e reproduzirem um cenário controlado de forças não-uniformes (N) sobre a coluna de revestimento (100) em análise;

- medir os deslocamentos e deformações por meio de elementos sensores inseridos no tubo que representa a coluna de revestimento (100).

MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o corpo de prova (10) ser obtido a partir de dois tubos dispostos um dentro do outro, flangeados (102) entre si, de modo a formar uma câmara entre a superfície externa (101 ) do tubo interno e a superfície interna do tubo externo, a dita câmara sendo apta a ser preenchida com cimento intercalado com pelo menos uma porção esvaziada (13) previamente determinada; o tubo interno representando uma seção de coluna de revestimento (100) disposta dentro de um tubo de contenção (12) e as porções esvaziadas (13) simulando as falhas de cimentação.

3- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por as porções esvaziadas (13) serem providas opcionalmente com um meio de acesso (13a), através da coluna de revestimento (100), por onde é possível aplicar pressão utilizando-se um compressor de ar ou uma bomba (15) comum.

4- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o corpo de prova (10) receber flanges semi-esféricos (103) em ambas as extremidades, e um meio de acesso (16) por onde é possível pressurizar o interior da coluna de revestimento (100), utilizando-se um compressor de ar ou bomba (15b).

5- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o corpo de prova (10), ser constituído por uma seção de coluna de revestimento (100) envolvida por material de cimentação (11) comumente utilizado, que por sua vez é sustentado por um tubo de contenção (12), constituído de um material metálico fino e de pouca resistência, que atua apenas como elemento de sustentação da camada de cimentação (11 ) do corpo de prova (10).

6- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o corpo de prova (10) ser preparado com uma seção de coluna de revestimento (100) disposta dentro do tubo de contenção (12), centralizado em relação ao tubo de contenção (12).

7- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por o corpo de prova (10) ser preparado com uma seção de coluna de revestimento (100) disposta dentro do tubo de contenção (12), descentralizado em relação ao tubo de contenção (12).

8- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o tubo de contenção (12) apresentar formato circular.

9- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o tubo de contenção (12) alternativamente apresentar formato ovalizado.

10- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a porção esvaziada (13) ser conformada preenchendo-se a câmara que se forma entre os dois tubos, antes da cimentação, com um balão com ar ou fluido, ou qualquer outro material de preenchimento sem representatividade nos efeitos de transferência de carga, tais como espuma de poliuretano, polietileno, isopor, e até estruturas de armação em madeira, bambu, entre outras.

11- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a porção esvaziada (13) representar de 1% a 100% do perímetro total da coluna de revestimento (100).

12- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a porção esvaziada (13) ser disposta concentrada em um segmento de tubo.

13- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a porção esvaziada (13) alternativamente ser disposta em porções distribuídas simetricamente ao longo do perímetro.

14- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a porção esvaziada (13) alternativamente ser disposta em porções distribuídas assimetricamente ao longo do perímetro.

15- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado por a qualidade da cimentação ser alterada de maneira controlada em determinadas regiões, modificando-se porcentagens de componentes ou porosidade.

16- MÉTODO PARA ENSAIOS DE CARREGAMENTOS NÃO UNIFORMES EM TUBOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o tubo de contenção (12) ser constituído de material metálico sem responsabilidade estrutural, e na região das porções esvaziadas (13), ser provido com uma chapa calandrada (14) soldada de responsabilidade estrutural.