Un estudio sobre la optimización y el análisis de sensibilidad del transporte de recortes en pozos de gran diámetro
Autores: Wang, Qing; Liu, Li; Zhang, Jiawei; Guo, Jianhua; Liu, Xiaoao; Ji, Guodong; Zhou, Fei; Yang, Haonan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un estudio sobre la optimización y el análisis de sensibilidad del transporte de recortes en pozos de gran diámetro
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Proceso de perforación
Transporte de recortes
Geometría del estabilizador
Parámetros hidráulicos
Análisis de sensibilidad
Fracción de volumen de recortes
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
En el proceso de perforación de pozos ultra profundos con orificios de gran diámetro, el comportamiento de transporte y deposición de los recortes juega un papel crítico en el mantenimiento de la limpieza del pozo y en la garantía de la seguridad operativa. Debido a la geometría de los orificios ampliados y sus complejas características de flujo anular, los métodos de control convencionales de un solo parámetro a menudo no logran un transporte efectivo de los recortes. Este estudio tiene como objetivo identificar los factores influyentes dominantes y optimizar los parámetros clave al centrarse en la fracción de volumen de recortes como una métrica de evaluación primaria. Se emplea un enfoque de simulación numérica para investigar sistemáticamente la influencia de la geometría del estabilizador y los parámetros hidráulicos. Se seleccionan cinco variables: velocidad del fluido de perforación, velocidad de rotación de la tubería de perforación, número de estabilizadores, área de flujo y ángulo helicoidal, para su análisis. Se realiza un análisis de sensibilidad inicial de un solo factor para evaluar los impactos locales y establecer índices de sensibilidad relativa, identificando así las variables clave. Además, se aplica un análisis de sensibilidad global basado en varianza para cuantificar los efectos de primer orden, los efectos de orden completo y las contribuciones de interacción, revelando acoplamientos no lineales y mecanismos sinérgicos. Los resultados indican que la velocidad del fluido de perforación y la velocidad de rotación exhiben las influencias de primer orden más significativas, mientras que los parámetros relacionados con el estabilizador muestran fuertes efectos de interacción que a menudo son subestimados por los métodos tradicionales. Basado en estos hallazgos, se propone un esquema optimizado de transporte de recortes para orificios de gran diámetro. Además, se desarrolla un modelo de respuesta multiparamétrica para la fracción de volumen de recortes utilizando un análisis ponderado por sensibilidad, ofreciendo apoyo teórico y referencia metodológica para mejorar el rendimiento del transporte de recortes y el diseño estructural en operaciones de perforación de orificios de gran diámetro.
Descripción
En el proceso de perforación de pozos ultra profundos con orificios de gran diámetro, el comportamiento de transporte y deposición de los recortes juega un papel crítico en el mantenimiento de la limpieza del pozo y en la garantía de la seguridad operativa. Debido a la geometría de los orificios ampliados y sus complejas características de flujo anular, los métodos de control convencionales de un solo parámetro a menudo no logran un transporte efectivo de los recortes. Este estudio tiene como objetivo identificar los factores influyentes dominantes y optimizar los parámetros clave al centrarse en la fracción de volumen de recortes como una métrica de evaluación primaria. Se emplea un enfoque de simulación numérica para investigar sistemáticamente la influencia de la geometría del estabilizador y los parámetros hidráulicos. Se seleccionan cinco variables: velocidad del fluido de perforación, velocidad de rotación de la tubería de perforación, número de estabilizadores, área de flujo y ángulo helicoidal, para su análisis. Se realiza un análisis de sensibilidad inicial de un solo factor para evaluar los impactos locales y establecer índices de sensibilidad relativa, identificando así las variables clave. Además, se aplica un análisis de sensibilidad global basado en varianza para cuantificar los efectos de primer orden, los efectos de orden completo y las contribuciones de interacción, revelando acoplamientos no lineales y mecanismos sinérgicos. Los resultados indican que la velocidad del fluido de perforación y la velocidad de rotación exhiben las influencias de primer orden más significativas, mientras que los parámetros relacionados con el estabilizador muestran fuertes efectos de interacción que a menudo son subestimados por los métodos tradicionales. Basado en estos hallazgos, se propone un esquema optimizado de transporte de recortes para orificios de gran diámetro. Además, se desarrolla un modelo de respuesta multiparamétrica para la fracción de volumen de recortes utilizando un análisis ponderado por sensibilidad, ofreciendo apoyo teórico y referencia metodológica para mejorar el rendimiento del transporte de recortes y el diseño estructural en operaciones de perforación de orificios de gran diámetro.