Modelo acoplado para la cuantificación de la producción de arena usando un nuevo criterio basado en un factor de intensidad de daño plástico

Abstract

Debido a la débil relación encontrada en los modelos disponibles entre la producción de arena y el comportamiento geomecánico, en este trabajo se presenta un modelo numérico para cuantificar la producción de arena el cual parte de un criterio de arenamiento enfocado en las deformaciones plásticas por cizalla como causa base del fenómeno de producción de arena. El modelo se desarrolla bajo la hipótesis de que la producción de arena depende del nivel de deformaciones plásticas por cizalla y que el arenamiento tiene efectos geomecánicos tanto en las deformaciones como en los esfuerzos. Usando núcleos obtenidos con la tecnología de impresión 3D, se desarrolla un programa de pruebas de laboratorio para caracterizar tanto el comportamiento mecánico como la producción de arena de los mismos, resultados que se aplicaron en simulaciones numéricas a escala de laboratorio con el fin de validar el modelo. Los resultados muestran que un criterio de producción de arena basado en la deformación plástica por cizalla permite predecir correctamente el nivel de producción de arena, aunque presuntamente, a niveles altos de confinamiento efectivo, el límite de colapso de poro también tendría un aporte al nivel de arenamiento. Los resultados obtenidos se extienden a escala yacimiento, en un caso genérico, con el fin de explicar el efecto que tienen la cohesión, el estado de esfuerzos y el depletamiento en el nivel de producción de arena predicho, con lo que se concluye que, entre las variables analizadas, la cohesión es el parámetro con mayor efecto sobre el arenamiento seguido por el estado de esfuerzos en el yacimiento. (Tomado de la fuente)

Due to the weak relationship found in the available models between sand production and geomechanical behavior, this paper presents a numerical model to quantify sand production, which starts from a sanding criterion focused on plastic shear deformations as root cause of the phenomenon of sand production. The model is developed under the hypothesis that sand production depends on the level of plastic shear strains and that sanding has geomechanical effects on both strains and stresses. Using cores obtained with 3D printing technology, a laboratory test program is developed to characterize both their mechanical and sand production behavior, results that were applied in numerical simulations on a laboratory scale in order to validate the model. The results show that a sand production criterion based on plastic shear deformation correctly predicts the level of sand production, although presumably, at high levels of effective confinement, the limit of pore collapse would also have a contribution to the level of sanding. The results obtained are extended to the reservoir scale, in a generic case, in order to explain the effect of cohesion, stress state and depletion on the predicted level of sand production, with which it is concluded that, among the analyzed variables, cohesion is the parameter with the greatest effect on sanding followed by the state of stress in the reservoir.