Análisis de la relación entre la velocidad crítica de transporte y el factor de excentricidad de la tubería para el acarreo de ripios en pozos horizontales

Abstract

Este trabajo especial de grado se enfocó principalmente a un estudio más profundo del comportamiento de las partículas de arena en el seno de un fluido, durante la limpieza de hoyo en pozos horizontales. La predicción efectiva del transporte de las partículas depende del correcto análisis en la interacción de todos los parámetros involucrados, gasto de limpieza, reología del fluido, excentricidad de la tubería de perforación (TP), diámetro de la TP, de la tubería de revestimiento (TR), ángulo de inclinación, régimen de flujo. Este estudio se hizo por medio de un modelo multifásico con dos fases (sólido y líquido), una capa que representa una cama de arena en la parte baja de la tubería, que puede o no estar en movimiento y otra capa heterogénea de fluido en la parte alta de la tubería. En particular el modelo describe, por balance de masa y de momentum, el comportamiento de transporte e incluye la influencia de los parámetros nombrados anteriormente, haciendo especial hincapié en la influencia que tiene la excentricidad en relación a todas las demás variables. Se elaboró un pequeño modelo matemático que permitió calcular la interacción de los parámetros mencionados anteriormente, sensibilizando cada uno de los mismos, para observar cuales eran los parámetros más relevantes a tomar en cuenta al momento de planificar la limpieza de hoyo en pozos horizontales. El parámetro que tiene mayor importancia, es la velocidad anular, la misma es controlada por medio del caudal que se bombea en superficie, tomando en cuenta las condiciones operacionales al momento de la perforación. El número de Reynolds también es factor importante en pozos con ángulos superiores a 40°, en donde lo más óptimo sería alcanzar regímenes turbulentos para una eficiente limpieza del hoyo. La excentricidad tiene un papel importante a partir de aproximadamente 60° de inclinación del pozo, donde se observa que mientras más concéntrica la tubería se encuentre a partir de este ángulo, mejor y más eficiente será la limpieza de hoyo. El estudio se realizó para un pozo horizontal 3D, observado la influencia que tiene la excentricidad no solo cuando varía en un solo eje, sino que a su vez también cuando la tubería se recuesta hacia los lados del pozo.