Análisis de elementos finitos basado en peridinámica de fallos de sellado en interfaces de revestimiento-cemento en...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería Geotécnica
• Ingeniería Petrolera
• Ciencia de Materiales

Sus antecedentes:

• Los pozos ultradepos en China enfrentan crecientes riesgos de integridad debido a la interfaz de unión de revestimiento-cemento, el punto más débil bajo alta temperatura, presión y estrés.
• La falla de esta interfaz compromete la seguridad a largo plazo del pozo y las capacidades de sellado.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un modelo de acoplamiento termo-mecánico para sistemas compuestos de pozos ultradepos utilizando peridinámica.
• Simular cuantitativamente la fractura de la interfaz de revestimiento-vaina de cemento bajo condiciones de servicio.
• Identificar los procesos clave de falla bajo acoplamiento multifield y sus factores de influencia.

Principales métodos:

• Desarrollo de un modelo de acoplamiento termo-mecánico basado en peridinámica para sistemas de pozos ultradepos.
• Simulación cuantitativa de la fractura de la interfaz de revestimiento-vaina de cemento bajo alta temperatura, alta presión y tensiones in situ acopladas.
• Análisis de la progresión del daño influenciado por las propiedades del material y las condiciones de estrés.

Principales resultados:

• El daño en la interfaz sigue principalmente la trayectoria de la tensión principal mínima.
• La progresión del daño está significativamente influenciada por el coeficiente de estrés in situ no uniforme, el coeficiente de Poisson y el módulo elástico de la vaina de cemento.
• Un aumento en el coeficiente de estrés no uniforme de 1.1 a 1.5 resulta en un aumento del daño del 86.7%, lo que lleva a una falla del sellado por encima de 1.3.

Conclusiones:

• La optimización de los parámetros del material, en particular el coeficiente de estrés no uniforme, es fundamental para mejorar la integridad del pozo y la fiabilidad del sellado.
• El estudio proporciona una dirección de ingeniería para el diseño de pozos ultradepos más seguros y confiables.
• La comprensión de los efectos del acoplamiento multifield es esencial para prevenir la falla de la interfaz en entornos extremos.