Estudio de la estabilidad de partı́culas confinadas bajo presión en reservorios no convencionales mediante simulaciones CFDEM

VEGA, F.G.; PUGNALONI, L.A.; SÁNCHEZ, M.; CARLEVARO, C. M.

Santa Fe

Congreso; 104 ◦ Reunión Nacional de la Asociación Física Argentina; 2019

El presente trabajo estudia, mediante el modelado numérico de un sistema simplificado, la desestabilización del agente de sostén (material granular para mantener las fracturas abiertas en la roca) durante el proceso de extracción de hidrocarburos en reservorios no covencionales. Mediante simulaciones CFD-DEM, se estudió el comportamiento de partı́culas sometidas a una fuerza de arrastre derivada de un fluido (agua) que circula en un régimen laminar por una cavidad rectangular pequeña ubicada en las proximidades del punzado que conecta la formación rocosa con el pozo. Estas partı́culas llenan parcialmente dicho dominio y son sometidas a un esfuerzo de compresión simulado mediante de una pared móvil con diferentes tipos de rugosidad. Cada uno de estos sistemas fue simulado con un punzado por debajo del montı́culo de granos por un lado y con un punzado por encima del mismo por el otro. Se pretende estudiar el estado final del sistema luego de la erosión del material granulado provocada por el flujo fijando condiciones de borde de presión de forma tal de tener un caudal de recupero en el punzado equivalente a los valores conocidos en el campo. Mediante este modelado es posible, contabilizando el número de partı́culas que abandonan el sistema, observar un fenómeno indeseable en el proceso de extracción de hidrocarburos: el arrastre del agente de sostén desde las fracturas hacia el pozo. Este proceso de flowback está asociado a la degradación de las fracturas generando problemas operativos en equipamientos de superficie. La consiguiente pérdida de conductividad, fue registrada mediante la medición de la velocidad del fluı́do en el punzado. Encontramos que el uso de paredes sin rugosidad (una práctica habitual en muchos experimentos de escala de laboratorio y simulaciones) induce una erosión mucho más pronunciada del agente de sostén en comparación con paredes rugosas. Las paredes rugosas generan un empaquetamiento menos compacto del granulado con numerosas regiones huecas que favorecen el flujo reduciendo el arrastre sobrelas partı́culas.