Efecto fluido dinámico de una nueva configuración de boquillas de una broca PDC sobre el diferencial de presión

Abstract

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, entre los que se incluyen aspectos como la planeación y perforación del pozo (Amer et al., 2017). 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) (Mohammed et al., 2018). 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 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 computacional de fluidos. 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 contribuyendo al aumento de la ROP mediante la disminución en las restricciones que el lodo aporta al paso de la broca.