TRANSPORTE DE SÓLIDOS EN MEZCLAS DE BIOPOLÍMEROS EN SOLUCIÓN Y MEJORAS EN LA DISTRIBUCIÓN DE SÓLIDOS DE UN SISTEMA EXPERIMENTAL DE SIMULACIÓN DE FLUJO EN CONDUCTOS VERTICALES DE SECCIÓN ANULAR / Transport of Solids in Solutions of Biopolymer Mixtures and

Resumen

Este artículo presenta la comparación de los resultados obtenidos en la suspensión y transporte de sólidos de dosaparatos de simulación experimental de flujo en conductos verticales de sección anular vertical. Para ambos casos seutilizaron soluciones no-newtonianas de biopolímeros como fase líquida. Los biopolímeros empleados fueron goma xantanoy goma guar, y la fase sólida consistió en arena de sílice con un diámetro promedio de partícula de 250 μm. Uno de losequipos consiste en un sistema de tubos concéntricos de 3 m de altura y con un diámetro hidráulico de 0,15 m. El segundoequipo tiene una altura de 6 m y diámetros hidráulicos de 0,10 m. Ambas unidades simulan el proceso de perforación depozos a temperatura ambiente, sin el efecto de la rotación de la mecha. Las variables más importantes estudiadas fueron lavelocidad de suspensión en la sección anular y la concentración de polímero. Se obtuvieron mejoras significativas en eltransporte de sólidos al modificar el patrón de distribución de sólidos en el sistema y las características geométricas de lasección anular. Por otra parte, se encontró que las mezclas de goma xantano y goma guar, que poseen una mayor proporcióndel primer polímero, tienen una capacidad de transporte de sólidos superior a la que se obtiene con soluciones de lospolímeros puros, lográndose un efecto sinergístico importante desde el punto de vista de la aplicación de estos polímeroscomo aditivos viscosificantes para formulaciones de lodos de perforación.

ABSTRACT

This paper compares the results on suspension and transport of solids in two experimental flow simulators in vertical ductswith annular cross section. In both cases, non-Newtonian biopolymer solutions were used as the liquid phase. Thebiopolymers used were xanthan gum and guar gum, and the solid phase was silica sand with an average particle size of 250μm. The first experimental system used was based on a 3-m height concentric pipe with a 0.15 m hydraulic diameter. Thesecond equipment was built by changing the dimensions of the first system to a height of 6 m and a 0.10 m hydraulicdiameter. These changes were made so that the solid phase would distribute better throughout the whole system. Bothunits simulate a well drilling process at room temperature and without the effect of drill bit rotation. The most importantvariables studied were annular velocity and polymer concentration. Significant improvements were obtained in solidstransport when changing the solids distribution pattern in the system and the geometrical characteristics of the annulus.Furthermore, the xanthan-guar gum mixture solutions with a higher proportion of guar gum have a higher solids transportcapacity than pure polymer solutions; there is an important synergistic effect from the point of view of the use of thesepolymers as viscosifying additives for drilling fluids.Keywords: Non-Newtonian fluid, Liquid-solid flow, Guar gum, Xanthan gum.