Revista de Ingeniería Mecánica Aplicada

Abstracto

Modelado matemático de herramientas de oscilación axial en pozos de alto ángulo

Emmanuel Omojuwa, Ramadan Ahmed y James Acquaye

Los estudios experimentales y de campo continúan demostrando que las vibraciones en el fondo del pozo inducidas por herramientas de oscilación axial (AOT) en la sarta de perforación son el método más eficiente para reducir la fricción y mejorar la transferencia de fuerza axial en pozos de gran ángulo y alcance extendido. Modelar la respuesta dinámica de los sistemas de sarta de perforación que involucran AOT es de gran importancia para validar las pruebas funcionales de las herramientas de oscilación y predecir su desempeño en condiciones de fondo del pozo. Este estudio presenta un modelo matemático utilizado para predecir la respuesta dinámica de los sistemas de sarta de perforación con soporte de oscilación axial (AOSD) en condiciones de superficie y de fondo del pozo. El modelo es útil para realizar análisis de ubicación de herramientas de oscilación axial dentro del conjunto de fondo del pozo. Las ecuaciones de movimiento no lineales y la introducción de la excitación de desplazamiento en el desarrollo del modelo lo hacen diferente de los modelos existentes. La tasa de resorte de la herramienta de oscilación axial es una entrada crítica en la determinación de la excitación de desplazamiento. Las ecuaciones de movimiento no lineales resultantes se linealizan y las soluciones se obtienen utilizando el método de superposición de funciones propias. El modelo se valida utilizando mediciones publicadas obtenidas de experimentos realizados con herramientas de oscilación axial a escala de campo. Los resultados muestran una concordancia razonable entre las predicciones y las mediciones en diferentes desplazamientos axiales, frecuencias de vibración y caídas de presión del sistema. La usabilidad del modelo matemático se validó con datos experimentales publicados con una desviación promedio observada de aproximadamente el 14,5 %. A diferencia de los modelos existentes, el nuevo modelo tiene en cuenta el efecto combinado de la caída de presión de excitación y la frecuencia de vibración en el desplazamiento axial.