Estudio por CFD del desgaste de tubos de transporte de hidrocarburos

DAMIAN E. RAMAJO; SANTIAGO F CORZO

2021-07-05/2021-09-03

1-28

Mecánica

Energia-Hidrocarburos

Para la extracci ́on de gas y petroleo en yacimientos no convencionales se emplean tuberias quedescienden mas de mil metros. Esto se realiza roscando tramos de ca ̃neria de aproximadamente 4?dedi ́ametro y 14 mts de largo. Para el roscado los tramos est ́an provistos de una rosca macho y unarosca hembra. La Figura 1 muestra detalles del acople y de la inclinaci ́on del pipe. Estas dimensionesson las reportadas por el fabricante pero no han sido a ́un corroboradas por YTEC. Adem ́as, la formac ́onica del acople hace que si el torque de roscado es superior al nominal, entonces el resalte puedaser mayor. En algunos tramos de algunos pozos de Vaca Muerta se a determinado mediante test conmulti-fingers que existe un desgaste anormal en tubos de casing. Una de las hip ́otesis consideradas esque el flujo a una fase o multif ́asico podr ́ıa estar generando el desgaste por altas tensiones de corte opor abrasi ́on, ya que el flujo contiene cantidades significativas de arena. Durante mediciones recientesse ha determinado un desgaste no esperado en tubos ubicados a m ́as de 1000 mts de profundidad.En ese punto las condiciones de temperatura y presi ́on pueden asumirse como de 70°C y 250 bar. Lasmediciones han permitido observar un desgaste significativo en varios tubos. Este desgaste se apreciapr ́oximo a las uniones a distancias entre 30 y 70 cm. Dicho desgaste se ubica aguas arriba de lasuniones si se considera el sentido de extracci ́on (ascendente) y aguas abajo si se considera el sentidodel flujo durante la estimulaci ́on del pozo. Es decir que, en caso de producirse el desgaste durantela etapa de extracci ́on, este desgaste ocurre a mas de 13 mts aguas abajo de la uni ́on. Si bien esto ́ultimo parece no demasiado posible, esta posibilidad se evaluar ́a mediante simulaciones. Este patr ́oninusual se ha observado repetidamente y el desgaste no es homog ́eneo en el sentido azimutal sino quesuele observarse en una zona localizada del per ́ımetro. Como se observa en la figura, los tubos est ́aninclinados 14° respecto de la vertical y entre tubo y tubo queda un resalte de aproximadamente 3.6mm. Las p ́erdidas de material detectadas aguas arriba de dicho resalte son de ese mismo orden, peropueden ser incluso mayores a los 5 mm en direcci ́on radial.El objetivo de este estudio es determinar si existen patrones de flujo que justifiquen la aparici ́onde zonas de alta o baja velocidad, recirculaci ́on o desgaste por erosi ́on que sean compatibles conlos patrones de desgaste observados, evaluando distintos caudales y direcciones de flujo, para flujosmonof ́asicos y multif ́asicos.