Lei universal de resistência para dutos lisos e rugosos sujeitos a transpiração de fluido na parede

Abstract

16 f. :il.A perfuração horizontal de poços para a exploração, desenvolvimento e produção de reservatórios passou a ser um procedimento corriqueiro nos últimos vinte anos. Os recentes avanços tecnológicos garantem que poços horizontais com grandes extensões, de até 2000 metros, podem ser comumente encontrados na indústria do petróleo. O objetivo primordial da perfuração horizontal é expor a maior área possível do reservatório aos efeitos da tubulação. Para preencher o vazio criado na rocha escavada, tubos com fendas ou telas são instalados com um enchimento de areia com grande condutividade hidráulica que age como filtro. Então, sob as altas pressões do reservatório, fluido transpira para o interior do poço. Em pequenas distâncias, os efeitos da transpiração sobre as várias propriedades de escoamento, incluindo sua perda de pressão, podem freqüentemente ser desprezados. Entretanto, isso não é verdade para longos trechos de tubulação. O propósito do presente trabalho é aplicar métodos de perturbação para deduzir, a partir dos primeiros princípios, uma lei de resistência para tubulações lisas a altos números de Reynolds. A lei bi-logarítmica resultante é, de fato, obtida a partir de uma integração direta de equações locais das equações promediadas de Navier-Stokes, deduzidas através uma sistemática aplicação do método de variáveis intermediárias. Um modelo de turbulência do tipo de comprimento de mistura é utilizado na análise. Todos os resultados obtidos são estendidos para paredes rugosas. A validação do modelo se dá por uma comparação com os dados de outros autores