Evaluación del comportamiento mecánico del cemento en el sistema revestimiento-cemento-formación

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dc.contributor.advisorPalencia Muñoz, Miguel Fernando
dc.contributor.advisorSuárez Arias, Diego Fernando
dc.contributor.advisorGambús Ordaz, Maika Karen
dc.contributor.authorMayorga Ribero, Karina Andrea
dc.contributor.evaluatorMuñoz Navarro, Samuel Fernando
dc.contributor.evaluatorCalderón Carrillo, Zuly Himelda
dc.date.accessioned2022-04-01T03:57:25Z
dc.date.available2022-04-01T03:57:25Z
dc.date.created2021
dc.date.issued2021
dc.description.abstractEl cemento es uno de los elementos claves para mantener la estabilidad del pozo a largo plazo. Uno de los objetivos de su establecimiento es proporcionar un aislamiento zonal completo y eficiente durante toda la vida del pozo. Diferentes estudios han demostrado que los cambios postcementing en las condiciones de presión y temperatura pueden inducir esfuerzos a través de la roca y del revestimiento, capaces de deteriorar el cemento y de originar su falla mecánica, la cual conlleva a graves problemas operativos, económicos y ambientales. Modelar la falla mecánica del cemento e identificar las variables críticas que influyen en esta, es un paso importante para evitar estos problemas. Por tal razón, en esta investigación se presenta un modelo numérico tridimensional basado en elementos finitos para evaluar el comportamiento mecánico del cemento convencional de pozo vertical en el sistema revestimiento-cemento-formación, considerando los cambios en las condiciones de temperatura y presión a las que está sometido en fondo de pozo. Este nuevo modelo numérico, diferente a los documentados en la literatura técnica, incluye análisis elastotermoplástico en el revestimiento y cemento, y poroelastotermoplástico en la roca. Para verificar el modelo 3D desarrollado, se compararon los esfuerzos radiales obtenidos a través del revestimiento-cemento y formación durante la cementación, con los obtenidos mediante los modelos analíticos de Teodoriu, Bomá y De Simone, cuyas máximas diferencias porcentuales fueron 2.12%, 5.38% y 3.05%, respectivamente. Los resultados presentan la distribución de esfuerzos radiales y tangenciales en dos sistemas de cemento (uno más rígido que otro) fraguados frente a formaciones blanda y dura, durante la producción del pozo, a medida que cambian las condiciones de presión y temperatura, cuya interpretación geomecánica permitió determinar el riesgo de falla por desunión en sus contactos, agrietamiento radial y deformación plástica.
dc.description.abstractenglishOil well cement is one of the key elements to maintain long-term well stability. One of the goals of your settling is to provide complete and efficient zonal isolation throughout the life of the well. Several studies have shown that post-cementing changes in pressure and temperature conditions can induce stresses through the rock and the casing, capable of deteriorating the cement and causing its mechanical failure, which leads to serious operational, economic and environmental problems. Modeling the mechanical failure of cement and identifying the critical variables that influence it is an important step to avoid these problems. For this reason, this research presents a three-dimensional numerical model based on the application of the finite elements method to evaluate the mechanical behavior of vertical well conventional cement in the casing-cement-formation system, considering changes in the temperature and pressure conditions at which it is subjected to downhole. This new numerical model, different from those documented in the technical literature, includes elastothermoplastic analysis in the casing and cement, and poroelastothermoplastic in the rock. To verify the 3D model developed, the radial stresses obtained through the casing, cement and formation during cementation were compared with those obtained through the analytical models of Teodoriu, Bomá and De Simone, whose maximum percentage differences were 2.12%, 5.38% and 3.05%, respectively. The results present the distribution of radial and tangential stresses in two cement systems (one more rigid than the other) set against soft and hard formations, during well production, as pressure and temperature conditions change, whose geomechanical interpretation allowed to determine the risk of failure due to debonding in its contacts, radial cracking and plastic deformation.
dc.description.degreelevelMaestría
dc.description.degreenameMagíster en Ingeniería de Hidrocarburos
dc.format.mimetypeapplication/pdf
dc.identifier.instnameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.reponameUniversidad Industrial de Santander
dc.identifier.repourlhttps://noesis.uis.edu.co
dc.identifier.urihttps://noesis.uis.edu.co/handle/20.500.14071/9455
dc.language.isospa
dc.publisherUniversidad Industrial de Santander
dc.publisher.facultyFacultad de Ingeníerias Fisicoquímicas
dc.publisher.programMaestría en Ingeniería de Hidrocarburos
dc.publisher.schoolEscuela de Ingeniería de Petróleos
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.accessrightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rights.coarhttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2
dc.rights.creativecommonsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rights.licenseAttribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectCemento
dc.subjectElementos finitos
dc.subjectEsfuerzo
dc.subjectDeformación
dc.subjectFalla
dc.subject.keywordCement
dc.subject.keywordFinite Element
dc.subject.keywordStress
dc.subject.keywordDeformation
dc.subject.keywordFailure
dc.titleEvaluación del comportamiento mecánico del cemento en el sistema revestimiento-cemento-formación
dc.title.englishEvaluation mechanical behavior of cement in the casing-cement-formation system
dc.type.coarhttp://purl.org/coar/resource_type/c_bdcc
dc.type.hasversionhttp://purl.org/coar/version/c_b1a7d7d4d402bcce
dc.type.localTesis/Trabajo de grado - Monografía - Maestría
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