Resumen

La producción de arena es un problema que se encuentra a menudo en la explotación de petróleo y gas no convencional y que es difícil de resolver eficazmente. La monitorización precisa en línea de la producción de arena es una de las claves para garantizar la seguridad y la producción a largo plazo de los pozos petrolíferos, así como una producción eficiente a lo largo del ciclo de vida de los pozos de producción. Este artículo propone un método para monitorizar la producción de arena en pozos petrolíferos en alta mar que se basa en las características de respuesta a las vibraciones del flujo de fluido que transporta la arena y que incide en la pared de la tubería. Este método utiliza sensores de aceleración para obtener las características de respuesta a las vibraciones débiles de las partículas de arena que inciden en la pared de la tubería en un plano bidimensional de tiempo-frecuencia. Los parámetros de tiempo-frecuencia se optimizan aún más, y se mejora la capacidad de identificar las señales de vibración débilmente excitadas de las partículas de arena en la corriente de fluido. Se identifica la diferencia entre la respuesta de impacto de las partículas de arena y la respuesta de impacto del flujo de fluido a la pared de la tubería, y se llevan a cabo los correspondientes experimentos de verificación en interiores. Bajo diferentes contenidos de arena, tamaños de partícula y velocidades de flujo (contenido de arena 0-2‰, tamaño de partícula de arena 96-212 μm y velocidad de flujo 1-3 m/s), la frecuencia de respuesta de impacto de las partículas de arena a la pared de la tubería muestra una buena consistencia. La banda de frecuencia característica de la arena que impacta en la pared de la tubería es de 30-50 kHz. Se utiliza un método estadístico para establecer la ley de respuesta de la señal de ruido del fluido. A partir de estos conocimientos, se construye un modelo de cálculo en tiempo real de la producción de arena en pozos petrolíferos en alta mar, y se verifica la eficacia de este modelo. Por último, se lleva a cabo una prueba de campo con un sistema de software de respuesta dinámica de tiempo-frecuencia de la señal de producción de arena de desarrollo propio en 4 pozos de una plataforma de producción de petróleo en el mar de Bohai. Este sistema puede distinguir eficazmente los pozos productores de arena de los que no lo son. La respuesta dinámica de tiempo-frecuencia, los resultados de las pruebas de campo y los resultados reales de laboratorio son consistentes, verificando la efectividad del método propuesto en este trabajo y proporcionando además una teoría para mejorar la efectividad del método de monitorización de la producción de arena bajo condiciones complejas de flujo multifásico. Este estudio también proporciona orientación técnica para la aplicación industrial de los dispositivos de monitorización de la producción de arena en pozos petrolíferos en alta mar.

• Materias:Dióxido de carbono Perforación de pozos de minas Yacimientos minerales Minería Minas y minería Geofluidos
• Subjects:Carbon dioxide Shaft sinking Mineral deposits Mining Mines and mining Geofluids
• Palabras claves:pared de la tubería, pozo petrolífero en alta mar, partículas de arena, control de la producción de arena, características de la respuesta a las vibraciones, características de la arena, producción de arena, tiempo dinámico, respuesta al impacto, flujo de fluidos
• Keywords:pipe wall, offshore oil well, sand particles, sand production monitoring, vibration response characteristics, characteristics of sand, sand production, dynamic time, impact response, fluid flow