Análisis fluidodinámico del efecto de una modificación en el ángulo de boquillas para una broca de perforación sobre su velocidad de penetración - Jiménez de la Ossa, Kelly Jhoanna (Universidad Industrial de Santander, 2022)
Los costos operacionales asociados a la extracción de petróleo han tenido un aumento significativo durante los últimos 10 años. Sumado a lo anterior, se ha evidenciado una fluctuación en los precios de venta del crudo que ha representado un reto para las compañías al tener que buscar estrategias para mejorar el desempeño de todos los procesos involucrados en la explotación de hidrocarburos. Las investigaciones en materia de este campo tienen como principal objetivo reducir los tiempos de trabajo. Para esto, es necesario optimizar distintos parámetros de la operación de perforación como lo son el comportamiento del lodo, la integridad del pozo y el comportamiento de la broca para mejorar las tasas de penetración (ROP). El desempeño de la broca es un factor clave en la mejora de la perforación y la reducción de los costos asociados. A través de modificaciones en el cuerpo, los cortadores o las boquillas con relación a las brocas convencionales, pueden alcanzarse comportamientos que bien podrían ser provechosos desde el punto de vista técnico y financiero. El presente estudio se centra entonces en analizar el efecto de la modificación del ángulo de las boquillas de una broca PDC a través de la simulación del comportamiento del lodo utilizando dinámica de fluidos computacional. Los resultados arrojan que modificaciones de 90° en el ángulo de las boquillas logran reducir las presiones de salida de la broca al punto que se generan diferenciales de hasta 1200 psi entre la formación y la salida de las boquillas, permitiendo un estado de bajo balance entre la broca y las paredes del pozo que contribuye al aumento de las ROP mediante la disminución en las restricciones que el lodo aporta al paso de la broca.
Fluid Dynamic analysis of the effect of a change in nozzle angle for a drill bit and the effect on the penetration rate
Keywords: Broca; PDC; Perforación; Sobrebalance (OBD); Bajo balance (UBD); Dynamic Underbalanced Drilling (DUBD); Dinámica de Fluidos Computacional (CFD); Bit; PDC; Drilling; Overbalanced (OBD); Underbalanced (UBD); Dynamic Underbalanced Drilling (DUBD); Computational Fluid Dynamics (CFD)