Modelado Numérico del Fenómeno de Torque y Arrastre y Centralización en Tuberías de Completación de Pozos de Petróleo y Gas

Abstract

La perforación direccional ha jugado un rol importante en el panorama energético mundial debido a que el desarrollo de pozos horizontales y de alcance extendido ha incrementado la producción de hidrocarburos en más del doble en los últimos años. Las fuerzas generadas entre la tubería de perforación o completación y las paredes del pozo, causadas por la fricción en el hoyo y comúnmente denominadas como torque y arrastre, son las responsables de limitar a la industria de la perforación a alcanzar mayores profundidades. Por otro lado, el centralizar correctamente la tubería dentro del hoyo es un factor clave que afecta de manera importante el flujo de fluidos en el pozo, la efectividad del proceso de remoción de lodo y el éxito de la cementación del anular. En este trabajo se presentan las bases teóricas que soportan un nuevo modelo tridimensional de fricción en el hoyo basado en elementos finitos, y fundamentado en un análisis numérico del modelo de Johansick (1983), para la estimación, a través de métodos iterativos, del torque y el arrastre durante la fase de completación del pozo y para el cálculo del standoff una vez colocado el tubular. Finalmente se muestra la aplicación del modelo en algunos casos de campo, obteniendo un excelente ajuste con datos reales, con errores medios absolutos menores al 3% en los casos analizados.