Estado Del Arte

ESTADO DEL ARTE: REVISIÓN DE MODELOS HIDRODINÁMICOS PARA PRODUCCIÓN DE ARENA




RESUMEN: Este trabajo presenta de manera detallada la evolución que se ha presentado a lo largo de la historia en el desarrollo de modelos hidrodinámicos que estudian el comportamiento de la producción de arena. La producción de arena ocurre cuando una matriz poco consolidada se desintegra debido a cambios en lapresion o esfuerzos efectivos. Así mismo muestra como se han venido incorporando nuevos conceptos de geomecánica y flujo multifásico para obtener resultados cada vez más acertados a los problemas que se presentan en los campos donde se presenta este fenómeno de arenamiento.

palabras claves: erosión, solidos fluidizados, transporte de particulas, CHOPS,continuo, discreto, geomecanica.ABSTRACT: This paper presents in detail the evolution that has occurred throughout history in the development of hydrodynamic models to study the behavior of sand production. Sand production occurs when an unconsolidated matrix disintegrates due to changes in pressure or effective stress. It also shows how new concepts of geomechanics and multiphase flow have been incorporated for increasinglysuccessful results to the problems that arise in the oil fields where this sanding phenomenon occurs.

keywords: erosion, fluidized solids, particle transport, CHOPS, continuum, discrete, geomechanics.

1. INTRODUCCIÓN

Uno de los problemas más frecuentes en la industria de extracción de petróleo es la producción de arena; este fenómeno ocurre durante  la producción inducida por el efecto combinadode las propiedades del fluido, la roca y geomecánicas del yacimiento, ocasionando que cantidades de partículas sean  transportadas por el fluido donde tal desplazamiento produce un aumento de la porosidad de la roca y por ende un reajuste de los esfuerzos y  un aumento adicional en la inestabilidad de la matriz.

El fenómeno descrito pone en peligro la producción de hidrocarburos ya que  aumentalos costos de terminación, erosiona revestimientos, tubos y bombas o puede llegar a conectar el pozo si se producen cantidades suficientes. Con el tiempo, la producción de arena crea cavidades en la formación que continuamente aumentan de tamaño y pueden dar lugar a inestabilidad del pozo y al fracaso de la operación. Por otro lado, la producción de arena ha demostrado ser una manera más eficazpara aumentar la productividad de los pozos de crudo pesado.

La producción de arena conocida internacionalmente como SAND PRODUCTION, ha reunido la atención de importantes investigadores (Vardoulakis, Stravropoulou, Y. Wang, S. Xue, R. Wan, etc) que han orientado sus trabajos a la implementación de técnicas de reducción y control de la ocurrencia del mismo.
Este paper muestra una revisión de losmodelos hidrodinámicos existentes para la producción de arena y los aportes generados por cada uno de los investigadores en el tema.

2. GENERALIDADES

Durante los últimos 20 años se han venido realizando diversos análisis sobre la problemática presentada, mediante la modelación numérica y por medio de pruebas de laboratorio, que han permitido desarrollar técnicas de control y estabilizacióncuando se presenta este fenómeno.
En el caso de los modelos matemáticos, estos se han basado en las leyes constitutivas para el flujo de fluidos, complementadas con leyes de hidromecánica pues se ha considerado el fenómeno como “un proceso originado por la erosión de la arenisca, asociado a un proceso de filtración de los granos que son transportados por un flujo de un fluido a través de un medioporoso” [1].
Para comprender con mayor facilidad el proceso erosivo que se presenta en el arenamiento, es importante conocer como con el aumento progresivo de la velocidad del fluido a causa de la producción, la caída de presión y el rozamiento sobre las partículas individuales aumentan. Debido a esto se alcanza un punto en el que las partículas no permanecen por más tiempo estacionarias, sino...