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Extrusión de Bentonita en Fractura Cercana al Pozo

Autores: Islam, Mohammad N.; Bunger, Andrew P.; Huerta, Nicolas; Dilmore, Robert

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2019

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Acceso abierto

Artículo científico
2019

Extrusión de Bentonita en Fractura Cercana al Pozo


Categoría

Ciencias Naturales y Subdisciplinas

Subcategoría

Ciencias de la Tierra y Geología

Palabras clave

Experimentos
Bentonita
Hinchazón
Extrusión
Simulaciones de elementos finitos
Migración

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 18

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
En este artículo, discutimos experimentos de laboratorio sobre la hinchazón de bentonita y simulaciones acopladas de elementos finitos para explicar la extrusión de bentonita. Para los experimentos, desarrollamos un aparato de celda de hinchazón para entender la migración de bentonita hacia la fractura cercana al pozo. Construimos la celda de hinchazón utilizando acrílico, que consistía en un pozo y una fractura abierta. Inicialmente, el pozo de la celda de hinchazón se llenó con bentonita y líquido. Luego, el aparato se selló para observaciones. Debido al aumento de la saturación líquida de la bentonita, su presión de hinchazón aumentó. La presión desarrollada causó la extrusión de bentonita en la fractura, y el flujo de bentonita desde el pozo disminuyó con el tiempo. Además, para la efectividad del sellado basado en bentonita, existe una condición limitante, que representa la relación entre la longitud máxima de migración de bentonita y la apertura de la fractura. Adicionalmente, también realizamos la prueba de hinchazón libre de bentonita para evaluar el potencial de hinchazón en relación con la salinidad del fluido, y observamos que con el aumento de la salinidad, el potencial de hinchazón disminuyó. Además, presentamos un modelo de elementos finitos completamente acoplado de flujo de dos fases (por ejemplo, líquido y gas) y flujo de deformación para los elementos de columna de bentonita y el modelo de celda de hinchazón. También combinamos el modelo de Cam Clay Modificado (MCC) y el modelo de hinchazón para el modelo de flujo de deformación de bentonita. Luego, también presentamos la validación del modelo de bentonita. Para modelar otros subdominios, utilizamos el modelo poro-elástico. Adicionalmente, obtuvimos la transición entre la fase húmeda (es decir, líquido) y la fase no húmeda (es decir, gas) utilizando el modelo de Brooks-Corey. A partir de los resultados de elementos finitos, observamos que debido a la intrusión líquida en la bentonita, el gradiente de presión capilar desarrollado resulta en un cambio del comportamiento hidro-mecánico de la bentonita. Inicialmente, observamos que debido al alto gradiente de presión capilar, la saturación líquida y la presión de hinchazón aumentaron, lo que también disminuyó con el tiempo debido a una reducción en el gradiente de presión capilar. Así, la migración de bentonita inducida por la presión de hinchazón hacia la fractura también disminuyó con el tiempo, y después del estado de equilibrio (para un gradiente de presión despreciable), no hubo un transporte significativo de bentonita hacia la fractura.

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