TRANSPORTE DE SÓLIDOS EN FLUJO ANULAR VERTICAL NO-NEWTONIANO DE SOLUCIONES DE BIOPOLÍMEROS / Transport of Solids in a Non-Newtonian Annular Vertical Flow of Biopolymer Solutions

Résumé

El siguiente trabajo presenta un estudio experimental de la suspensión de sólidos en flujo anular vertical, usando solucionesno-newtonianas de biopolímeros como fase líquida. Los biopolímeros empleados fueron goma xantano y goma guar, y lafase sólida consistió en arena de sílice con un diámetro promedio particular de 250 μm. El equipo experimental es unsistema de tubos concéntricos con 3 m de altura y un diámetro hidráulico de 0,15 m, que simulan el proceso de perforaciónde pozos a temperatura ambiente y sin el efecto de la rotación de la mecha. Las variables estudiadas más importantesfueron la velocidad anular, la concentración de carga y de polímero. Se obtuvo que la relación de transporte permite unacuantificación simple del efecto del polímero como un aditivo viscosificante en lodos de perforación, independientementede la concentración de carga utilizada. La goma xantano provee una mejor capacidad de suspensión que la goma guar aconcentraciones similares, especialmente a bajas velocidades de flujo, mientras que a altas velocidades el transporte desólidos es similar para soluciones de ambos polímeros, debido a la pseudoplasticidad de las mismas.ABSTRACTThis work presents an experimental study of solids suspension in upward annular flow using non-Newtonian biopolymersolutions as liquid phases. The biopolymers employed were xanthan and guar gums, and the solid phase consisted of silicasand with a mean particle size of 250 μm. The experimental equipment is a vertical concentric pipe system, with 3 m ofheight and a hydraulic diameter of 0.15 m, simulating the drilling process at room temperature without the drill rotationeffects. The annular velocity, concentration of load and polymer were the most important variables studied. It was foundthat the transport ratio allows a simple quantification of the effects of the polymer as a viscosifying additive in drillingmuds, independently of the solids loading. xanthan gum provides a better suspension capacity than Guar gum at similarconcentrations, especially at low flow velocities, while at high velocities the solids transport is similar for both polymericsolutions, due to their pseudoplasticity.Keywords: Non-Newtonian fluid; liquid–solid flow; annular flow; guar gum; xanthan gum.