Exercício Sistema de produção petrolífera

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P1
	UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
	CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E DA TERRA
	PROGRAMA DE PÓS GRADUAÇÃO EM CIÊNCIA E ENGENHARIA DE PETRÓLEO
	DISCIPLINA: SISTEMAS DE PRODUÇÃO PETROLÍFERA
	DOCENTE: Dr. WILSON DA MATA
	P1) Qual é a resistência a pressão interna de um tubo novo de perfuração de
5” OD, 19,5 lb/pé, grau E? Qual a resistência interna a pressão, caso o tubo
seja Premium, ou seja, possa ter até 20% de redução na sua espessura? E
para a classe 2, ou seja, possa ter até 30% de redução na sua espessura?
	a) Tubo novo	b) tubo premium	c) tubo classe 2
	OD = 	5	in	OD = 	5	in	OD = 	5	in
	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft
	Grau E Ym = 	75000	psi	Grau E Ym = 	75000	psi	Grau E Ym = 	75000	psi
	ID = 	4.276	in	ID = 	4.276	in	ID = 	4.276	in
	t = 	0.362	in	t = 	0.2896	in	t = 	0.2534	in
	D/t = 	13.8121546961	>10	Tubo de parede fina	D/t = 	17.2651933702	>10	Tubo de parede fina	D/t = 	19.7316495659	>10	Tubo de parede fina
	Rpi = 	1,75tYm/D	Rpi = 	2tYm/D	Rpi = 	2tYm/D
	Rpi = 	9502.5	psi	Rpi = 	8688	psi	Rpi = 	7602	psi
	Com fator de segurança de 1,1	Com fator de segurança de 1,1	Com fator de segurança de 1,1
	Rpi = Rpi/1,11	Rpi = Rpi/1,11	Rpi = Rpi/1,11
	Rpi = 	8638.6363636364	psi	Rpi = 	7898.1818181818	psi	Rpi = 	6910.9090909091	psi
P2
	P.2) Qual a resistencia ao colapso de um tubo novo de perfuração de 5" OD, 19,5 lb/ft, grau E? E para classe premium? E classe 2?
	a) tubo novo	b) Tubo premium	c) Classe 2
	OD = 	5	in	OD = 	5	in	OD = 	5	in
	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft
	Grau E, Ym = 	75000	psi	A' = 	3.054	Grau E, Ym = 	75000	psi	A' = 	3.054	Grau E, Ym = 	75000	psi	A' = 	3.054
	ID = 	4.276	in	B' = 	0.0642	ID = 	4.276	in	B' = 	0.0642	ID = 	4.276	in	B' = 	0.0642
	t = 	0.362	in	C' = 	1806	t = 	0.2896	in	C' = 	1806	t = 	0.2534	in	C' = 	1806
	D/t = 	13.8121546961	Tabela de Falha Plástica	D = 	4.8552	D = 	4.7828
	D/t = 	16.7651933702	(Tabela falha plástica)	D/t = 	18.8745067088	(Tabela falha plástica)
	Rc = 	Y((A'/D/t)-B')-C'	Rc = 	Y((A'/D/t)-B')-C'	Rc = 	Y((A'/D/t)-B')-C'
	Rc = 	9962.22	psi	Rc = 	7041.2343054869	psi	Rc = 	5514.4164924312	psi
	Com fator de segurança de 1,125	Com fator de segurança de 1,125	Com fator de segurança de 1,125
	Rc = 	8855.3066666667	psi	Rc = 	6258.8749382106	psi	Rc = 	4901.7035488277	psi
P3
	P.3) Qual a resistência à tração de um tubo novo de 5", 19,5 lb/ft, grau E? E para a classe premium? E para classe 2?
	a) tubo novo	b) tubo premium	c) Classe 2
	OD = 	5	in	OD = 	5	in	OD = 	5	in
	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft
	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi
	De = 	5	in	De = 	4.8552	in	De = 	4.7828	in
	re = 	2.5	in	re = 	2.4276	in	re = 	2.3914	in
	ID = 	4.276	in	ID = 	4.276	in	ID = 	4.276	in
	t = 	0.362	in	t = 	0.2896	in	t = 	0.2534	in
	τmax = 	0,577Ym	psi	τmax = 	0,577Ym	psi	τmax = 	0,577Ym	psi
	τmax = 	43275	psi	τmax = 	43275	psi	τmax = 	43275	psi
	J = 	(π/32)*(OD^4-ID^4)	J = 	(π/32)*(OD^4-ID^4)	J = 	(π/32)*(OD^4-ID^4)
	J = 	28.538316808	in^4	J = 	21.7333105135	in^4	J = 	18.5513576857	in^4
	Q = 	Jτmax/re	Q = 	Jτmax/re	Q = 	Jτmax/re
	Q = 	493998.2639465105	lbf.ft	Q = 	387423.3862538785	lbf.ft	Q = 	335707.1187797082	lbf.ft
P4
	P.4) Qual é a resistência ao colapso de um tubo novo de perfuração de 5" OD, 19,5 lb/ft, Grau E, sujeito a uma tração de 200000 lbf? E para classe premium? E para classe 2? 
	a) tubo novo
	b) tubo premium[	c) classe 2
	OD = 	5	in	t = 	0.362	in	OD = 	5	in	D/t = 	16.7651933702	Tabela falha plástica)	OD = 	5	in	D/t = 	18.8745067088	Tabela falha plástica
	w = 	19.5	lb/ft	D/t = 	13.8121546961	Tavela falha pseudo plástica	w = 	19.5	lb/ft	Rc = 	Y((A'/D/t)-B')-C'	w = 	19.5	lb/ft	Rc = 	Y((A'/D/t)-B')-C'
	Grau E, Ym = 	75000	psi	Rc = 	2y(D/t-1)/(D/t)²	Grau E, Ym = 	75000	psi	A' = 	3.054	Grau E, Ym = 	75000	psi	A' = 	3.054
	De = 	5	in	Rc = 	10073.736	psi	De = 	4.8552	in	B' = 	0.0642	De = 	4.7828	in	B' = 	0.0642
	ID = 	4.276	in	ID = 	4.276	in	C' = 	1806	ID = 	4.276	in	C' = 	1806
	T = 	200000	lb/ft	Rca = 	ZRc	T = 	200000	lb/ft	T = 	200000	lb/ft
	Rca = 	8009.7390089722	psi	t = 	0.2896	in	Rc = 	7041.2343054869	psi	t = 	0.2534	in	Rc = 	5514.4164924312	psi
	Área = 	π/4(De²-ID²)	re = 	2.4276	Rca = 	3593.1094233806	psi	re = 	2.3914	Rca = 	2196.2278845867	psi
	Área = 	5.2745958353	in²	Aplicando o fator de segurança de 1,125
	Área = 	4.1538067694	in²	Aplicando o fator de segurança de 1,125	Área = 	3.6057628425	in²	Aplicando o fator de segurança de 1,125
	σa = 	T/Área	Rc = 	7119.7680079753	psi
	σa = 	37917.5971477264	psi	σa = 	48148.6046661871	psi	Rc = 	3193.875043005	psi	σa = 	55466.7649361174	psi	Rc = 	1952.2025640771	psi
	X = 	σa/Y	X = 	0.6419813955	X = 	0.7395568658
	X = 	0.505567962
	0,6419²+0,6419+Z²=1	0,7395²+0,7395Z+Z²=1
	X²+XZ+Z²=1	0,3276²+0,3276Z+Z²=1	a = 	1	a = 	1
	a = 	1	b = 	0.6419	b = 	0.7395
	b = 	0.3276	c = 	-0.58796	c = 	-0.45314
	c = 	-0.89268	Δ = 	2.76387561	Δ = 	2.35942025
	Δ = 	3.67804176	Z = 	0.5102953925	-1.1521953925	Z = 	0.3982702227	-1.1377702227
	Z = 	0.7951110699	-1.1227110699	(não)	(não)
	(Não)
P5
	P.5) Qual a resistência à torção de um tubo novo de perfuração de 5"OD, 19,5 lb/ft, Grau E, sujeito a uma tração de 100000lbf? E para classe premium? E para classe 2?
	a) tubo novo	b) tubo premium	c) classe 2
	OD = 	5	in	J = 	(π/32)*(De^4-ID^4)	OD = 	5	in	J = 	(π/32)*(De^4-ID^4)	OD = 	5	in	J = 	(π/32)*(De^4-ID^4)
	w = 	19.5	lb/ft	J = 	28.538316808	in^4	w = 	19.5	lb/ft	J = 	21.7333105135	in^4	w = 	19.5	lb/ft	J = 	18.5513576857	in^4
	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi
	De = 	5	in	Q = 	J*τr,max/re	De = 	4.8552	in	Q = 	J*τr,max/re	De = 	4.7828	in	Q = 	J*τr,max/re
	Di = 	4.276	in	Q = 	482000.8147889095	lbf.in	Di = 	4.276	in	Q = 	372134.2048674576	lbf.in	Di = 	4.276	in	Q = 	318005.8021757874	lbf.in
	T = 	100000	lbf	40166.7345657425	lbf.ft	T = 	100000	lbf	31011.1837389548	lbf.ft	T = 	100000	lbf	26500.4835146489	lbf.ft
	re = 	2.5	in	re = 	2.4276	in	re = 	2.3914	in
	t = 	0.362	in	t = 	0.2896	in	t = 	0.2534	in
	Área = 	5.2745958353	in²	Área = 	4.1538067694	in²	Área = 	3.6057628425	in²
	τmax = 	0,577Y	τmax = 	0,577Y	τmax = 	0,577Y
	τmax = 	43275	psi	τmax = 	43275	psi	τmax = 	43275	psi
	σa = 	T/área	σa = 	T/área	σa = 	T/área
	σa = 	18958.7985738632	psi	σa = 	24074.3023330936	psi	σa = 	27733.3824680587	psi
	τr,max = 	RAIZ(τmax^2-(σa/2)^2)	τr,max = 	RAIZ(τmax^2-(σa/2)^2)	τr,max = 	RAIZ(τmax^2-(σa/2)^2)
	τr,max = 	42224.0051885053	psi	τr,max = 	41567.2060258288	psi	τr,max = 	40993.1762519092	psi
P6
	P.6) Qual o número máximo de voltas para a coluna de perfuração de tubos novos de 5"OD, 19,5 lb/ft, Grau E, quando tracionada com 100000 lbf e 5000 ft de comprimento? E para classe premium? E para classe 2?
	a) tubo novo	b) tubo premium	c) classe 2
	OD = 	5	in	N = 	(τr*L)/(πDG)	OD = 	5	in	N = 	(τr*L*12)/(πDG)	OD = 	5	in	N = 	(τr*L*12)/(πDG)
	w = 	19.5	lb/ft	N = 	13.4403182858	voltas	w = 	19.5	lb/ft	N = 	13.6258574508	voltas	w = 	19.5	lb/ft	N = 	13.6411027714	voltas
	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi
	De = 	5	in	De = 	4.8552	in	De = 	4.7828	in
	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in
	t = 	0.362	in	t = 	0.2896	in	t = 	0.2534	in
	re = 	2.5	in	re = 	2.4276	in	re = 	2.3914	in
	T = 	100000	lbf	T = 	100000	lbf	T = 	100000	lbf
	L = 	5000	ft	L = 	5000	ft	L = 	5000	ft
	G = 	12000000	psi	G = 	12000000	psi	G = 	12000000	psi
	Área = 	5.2745958353	in²	Área = 	4.1538067694	in²	Área = 	3.6057628425	in²
	τmax = 	0,577*Y	τmax = 	0,577*Y	τmax = 	0,577*Y
	τmax = 	43275	psi	τmax = 	43275	psi	τmax = 	43275	psi
	σa = 	T/área	σa = 	T/área	σa = 	T/área
	σa = 	18958.7985738632	psi	σa = 	24074.3023330936	psi	σa = 	27733.3824680587	psi
	τr,max = 	RAIZ(τmax^2-(σa/2)^2)	τr,max = 	RAIZ(τmax^2-(σa/2)^2)	τr,max = 	RAIZ(τmax^2-(σa/2)^2)
	τr,max = 	42224.0051885053	psi	τr,max = 	41567.2060258288	psi	τr,max = 	40993.1762519092	psi
P7
	P.7) Qual a elongação de uma
coluna de 5000 ft, para um fluido de 8,34 lb/gl? E para um de 12?
	a) γfl = 8,34 lb/gal	b) γfl = 12 lb/gal
	L = 	5000	ft	L = 	5000	ft
	γfl = 	8.34	lb/gal	γfl = 	12	lb/gal
	ΔL = 	(L^2*(65,44-1,44γfl)/9,625x10^-7	ΔL = 	(L^2*(65,44-1,44γfl)/9,625x10^-7
	ΔL = 	13.878025974	in	ΔL = 	12.5090909091	in
P8
	P.8) Qual o comprimento livre de uma coluna de perfuração de tubos novos de 5"OD, 19,5 lb/ft, Grau E, sabendo-se que a coluna alongou 33 in quando a tração passou de 100000 lbf para 150000lbf? E para classe premiu? E para classe 2?
	a) tubo novo	b) tubo premium	c) classe 2
	OD = 	5	in	OD = 	5	in	OD = 	5	in
	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft
	Grau E, Ym =	75000	psi	Grau E, Ym =	75000	psi	Grau E, Ym =	75000	psi
	De = 	5	in	De = 	4.8552	in	De = 	4.7828	in
	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in
	γaço = 	489.6	lbf/ft³	γaço = 	489.6	lbf/ft³	γaço = 	489.6	lbf/ft³
	ΔL2-ΔL1 = 	33	in	ΔL2-ΔL1 = 	33	in	ΔL2-ΔL1 = 	33	in
	F2-F1 = 	50000	lbf	F2-F1 = 	50000	lbf	F2-F1 = 	50000	lbf
	t = 	0.362	t = 	0.2896	in	t = 	0.2534	in
	re = 	2.4276	in	re = 	2.3914	in
	Área = 	5.2745958353	in²
	0.0366291377	ft²	Área = 	4.1538067694	in²	Área = 	3.6057628425	in²
	wcol = 	 γaçoÁrea	0.0288458803	ft²	0.0250400197	ft²
	wcol = 	17.93362584	lbf/ft
	wcol = 	14.122943016	lb/ft	wcol = 	12.2595936645	lb/ft
	L = 	735294w(ΔL2-ΔL1)/(F2-F1)
	L = 	8701.8981164471	ft	L = 	6853.7800729197	ft	L = 	5949.5077381937	ft
P9
	P.9) Quais as rotações críticas em uma coluna de perfuração de tubos novo de 5"OD, 19,5 lb/ft, Grau E com 10000 ft de comprimento sendo so tubos de range 2 (30 ft, em média)? E para premium? E classe 2?
	a) tubos novos	b) tubo premium	c) classe 2
	OD = 	5	in	OD = 	5	in	OD = 	5	in
	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft
	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi
	De = 	5	in	De = 	4.8552	in	De = 	4.7828	in
	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in
	Ltubo = 	30	ft	Ltubo = 	30	ft	Ltubo = 	30	ft
	L = 	10000	ft	L = 	10000	ft	L = 	10000	ft
	t = 	0.362	in	t = 	0.2896	in	t = 	0.2534	in
	Vibração Nodal	Vibração Nodal	Vibração Nodal
	N = 	33056Raiz(De^2+Di^2)i^2/Ltubo²	N = 	33056Raiz(De^2+Di^2)i^2/Ltubo²	N = 	33056Raiz(De^2+Di^2)i^2/Ltubo²
	N = 	241.6419699199	i²	N = 	237.6252471186	i²	N = 	235.6362235926	i²
	para i = 	1	241.6419699199	rpm	para i = 	1	237.6252471186	rpm	para i = 	1	235.6362235926	rpm
	2	966.5678796795	rpm	2	950.5009884745	rpm	2	942.5448943705	rpm
	3	2174.7777292788	rpm	3	2138.6272240677	rpm	3	2120.7260123337	rpm
	Vibração axial	Vibração axial	Vibração axial
	Na = 	258000i²/L	Na = 	258000i²/L	Na = 	258000i²/L
	i = 	1	25.8	rpm	i = 	1	25.8	rpm	i = 	1	25.8	rpm
	2	103.2	rpm	2	103.2	rpm	2	103.2	rpm
	3	232.2	rpm	3	232.2	rpm	3	232.2	rpm
	4	412.8	rpm	4	412.8	rpm	4	412.8	rpm
	5	645	rpm	5	645	rpm	5	645	rpm
	6	928.8	rpm	6	928.8	rpm	6	928.8	rpm
P10
	P.10) Qual é a altura máxima de um tool joint de um tubo de perfuração de 5"OD, 19,5lb/ft, Grau E IEU, com rosca FH? Considere o tamanho do braço da chave de 3,5 ft. E para um premium? E classe 2?
	a) tubo novo	b) premium	c) classe 2
	OD = 	5	in	OD = 	5	in	OD = 	5	in
	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft	w = 	19.5	lb/ft
	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi	Grau E, Ym = 	75000	psi
	Q = 	22836	psi	Q = 	15776	psi	Q = 	14082	psi
	De = 	5	in	De = 	4.8552	in	De = 	4.7828	in
	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in	Di = 	4.276	in
	t = 	0.362	in	t = 	0.2896	in	t = 	0.2534	in
	re = 	2.5	in	re = 	2.4276	in	re = 	2.3914	in
	L = 	3.5	ft	L = 	3.5	ft	L = 	3.5	ft
	I = 	(π/64)*(De^4-Di^4)	I = 	(π/64)*(De^4-Di^4)	I = 	(π/64)*(De^4-Di^4)
	I = 	14.269158404	in^4	I = 	10.8666552567	in^4	I = 	9.2756788429	in^4
	Chaves a 180°	Chaves a 180°	Chaves a 180°
	Hmax = 	YIL/2Qre	Hmax = 	YIL/2Qre	Hmax = 	YIL/2Qre
	Hmax = 	32.8048176655	in	Hmax = 	37.2409863492	in	Hmax = 	36.1516772068	in
	Chaves a 90°	Chaves a 90°	Chaves a 90°
	Hmax = 	YIL/raiz(2)Qre	Hmax = 	YIL/raiz(2)Qre	Hmax = 	YIL/raiz(2)Qre
	Hmax = 	46.3930180538	in	Hmax = 	52.6667079712	in	Hmax = 	51.1261922085	in
	Aplicando o fator de segurança de 0,9	Aplicando o fator de segurança de 0,9	Aplicando o fator de segurança de 0,9
	Chaves a 180°	Chaves a 180°	Chaves a 180°
	Hmax = 	29.524335899	in	Hmax = 	33.5168877143	in	Hmax = 	32.5365094862	in
	Chaves a 90°	Chaves a 90°	Chaves a 90°
	Hmax = 	41.7537162484	in	Hmax = 	47.4000371741	in	Hmax = 	46.0135729876	in
P11
	P.11) Quais são as alturas da linha neutra e da linha neutra de flambagem de uma coluna de 10000 ft com 20lbf/ft, sabendo que o peso sobre broca é de 5000 lbf e o poço está com fluido de perfuração de 12lb/gal?
	L = 	10000	ft
	wcol = 	20	lb/ft
	PSB = 	5000	lbf
	γ = 	12	lb/gal
	Fator de flutuação
	α = 	1-ρf/ρaço
	α = 	0.8167938931
	Tração na superfície
	T = 	wLα - PSB
	T = 	158358.7786259542	lbf
	Linha Neutrade tração
	Y = 	T/w
	Y = 	7917.9389312977	ft
	Linha Neutra de Flambagem
	X = 	PSB/wα
	X = 	306.0747663551	ft