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Heitor Lopes de Souza Ribeiro, Oldrich Joel Romero
Los pozos horizontales de producción de petróleo, cuando se comparan con pozos verticales, presentan como ventaja principal una mayor área abierta al flujo. El aceite que fluye del medio poroso ingresa en el interior del conducto horizontal por diversos agujeros de pequeño diámetro, efectuados en la pared metálica del conducto. El flujo radial en el agujero se vuelve axial a lo largo del conducto, causando el aumento de la pérdida de carga. Por lo tanto, este efecto indeseado debe ser minimizado, tal que el caudal no sea perjudicial. Este es el objetivo de este trabajo. Se investigó la interferencia del influjo radial en el perfil de presión y velocidad de flujo axial, cuando varía los valores de viscosidad del fluido y la cantidad de agujeros por plano. El flujo en análisis es caracterizado monofásico, incompresible, de régimen turbulento y permanente, ocurriendo en una tubería horizontal de 3 m de longitud y 10 cm de diámetro. Los agujeros, de diámetro de 1 cm en la tubería, permiten el ingreso de fluido radialmente. El modelado numérico fue realizado a través del software ANSYS FLUENT 15.0, con post-procesamiento y recolección de datos por medio del CFD-Post. Los resultados preliminares muestran que la presencia de entrada de fluido radial genera un aumento en el diferencial de presión a lo largo de la tubería debido a la restricción del flujo axial. Esta restricción es generada por la aparición de una barrera hidrodinámica proveniente del influjo radial. También se observó que los fluidos más viscosos demandan de mayores gradientes de presión para fluir, sin embargo, estos, sufren menores caídas de presión cuando expuestos a influjos radiales. En cuanto a los perfiles de velocidad, el aumento de la viscosidad del fluido escoante resultó en la intensificación de la velocidad axial después del influjo radial hasta cierto punto, de manera que, para fluidos muy viscosos este comportamiento no se conserva. Por último, el aumento de la velocidad del flujo axial también ocurre, cuanto mayor es la cantidad de agujeros por plano en el tubo.
Horizontal oil wells, when compared to vertical wells, have the main advantage of a larger area open to flow. The oil flowing from the porous medium enters the interior of the horizontal duct by means of several holes of small diameter, made in the metallic wall of the duct. The radial flow in the bore becomes axial along the duct, causing increased pressure drop. Therefore, this undesirable effect must be minimized, such that the flow is not impaired. That is the purpose of this work. The influence of the radial inflow on the pressure profile and axial flow velocity was investigated when the viscosity values of the fluid and the number of holes per plane were varied. The flow under analysis is characterized by a monophasic, incompressible, turbulent and permanent regime, occurring in a horizontal pipe 3 meters long and 10 cm in diameter. The 1 cm diameter holes in the tubing allow the ingress of fluid radially. Numerical modeling was performed using the ANSYS FLUENT 15.0 software, with post-processing and data collection through CFD-Post. Preliminary results show that the presence of radial fluid inlet generates an increase in pressure differential along the pipe due to the restriction to axial flow. Such a restriction is generated by the appearance of a hydrodynamic barrier from radial inflow. It has also been observed that more viscous fluids require higher pressure gradients to flow, however, they suffer smaller pressure drops when exposed to radial inflows. As for the velocity profiles, increasing the viscosity of the flowing fluid resulted in the intensification of the axial velocity after the radial inflow to a certain extent, so that for very viscous fluids this behavior is not conserved. Finally, the increase in axial flow velocity also occurs, the greater the number of holes per plane in the tube.
Poços horizontais de produção de petróleo, quando comparados com poços verticais, apresentam uma maior área aberta ao fluxo. O óleo que escoa do meio poroso ingressa no interior do duto horizontal por diversos furos de pequeno diâmetro efetuados na parede do duto. O escoamento radial nos furos torna-se axial ao longo do duto, causando o aumento da perda de carga. Logo, este efeito indesejado deve ser minimizado, tal que a vazão não seja prejudicada. Com esse objetivo, neste trabalho foi investigado a interferência do influxo radial no perfil de pressão e velocidade de fluxo axial, variando a viscosidade do fluido produzido e a quantidade de furos por plano. A modelagem numérica de escoamento monofásico em uma tubulação com furos foi realizada através do software ANSYS FLUENT 15.0, com pós-processamento no CFD-Post. Os resultados mostram que a entrada de fluido radial gera um aumento no diferencial de pressão ao longo da tubulação, devido à restrição ao fluxo axial. Tal restrição é gerada pelo aparecimento de uma barreira hidrodinâmica proveniente do influxo radial. Também foi observado que fluidos mais viscosos demandam de maiores gradientes de pressão para escoar, entretanto, estes, sofrem menores quedas de pressão quando expostos a influxos radiais. Já para os perfis de velocidade, o aumento da viscosidade do fluido escoante resultou na intensificação da velocidade axial após o influxo radial até um certo ponto, de maneira que, para fluidos muito viscosos este comportamento não se sustenta. Por fim, o aumento da velocidade do escoamento axial também ocorre com a maior a quantidade de furos por plano no tubo.
