Análisis de cálculo de la velocidad de las ondas de presión en el fluido bifásico de gas y lodo de perforación en el espacio anular durante las operaciones de perforación

La investigación de las características de propagación de una onda de presión es de gran importancia para la solución del problema de la presión transitoria causada por las operaciones inestables durante las operaciones de perforación a presión de gestión. Teniendo en cuenta factores importantes como la fuerza de masa virtual, la fuerza de arrastre, la frecuencia angular, la tasa de entrada de gas, la presión, la temperatura y la profundidad del pozo, se ha propuesto un modelo de velocidad de onda unida basado en las ecuaciones de gradiente de presión en las operaciones de perforación, el modelo de dos fluidos gas-líquido, las ecuaciones de estado del lodo de perforación con gas y la teoría de pequeñas perturbaciones. Resueltos mediante la adopción del método Runge-Kutta, los resultados de los cálculos indican que la velocidad de onda y la fracción vacía tienen valores diferentes con respecto a la profundidad del pozo. En el espacio anular, la caída de presión provoca un aumento de la fracción vacía a lo largo de la dirección del flujo. La fracción vacía aumenta primero ligeramente y después bruscamente; en consecuencia, la velocidad de onda disminuye primero gradualmente y después aumenta ligeramente. En general, la velocidad de onda tiende a aumentar con el aumento de la contrapresión y la disminución de la tasa de afluencia de gas y la frecuencia angular, significativamente en el rango bajo. Teniendo en cuenta la fuerza de masa virtual, la característica de dispersión de la onda de presión se debilita de forma evidente, especialmente en la posición cercana a la boca del pozo.

Autores: Yuanhua, Lin; Xiangwei, Kong; Yijie, Qiu; Qiji, Yuan