La producción de arena de formación dentro de un pozo es uno de los problemas mas viejos de la industria de petróleo y gas, afectando la productividad de los pozos y la duración de los equipos.
Lo anterior esta asociado normalmente con formaciones jóvenes que tienen poco o nada de cementación natural, lo cual hace que los granos de arena estén separados o sueltos.
Como resultado de lo anterior, cuando la presión del pozo (pwf) es mas baja que la del yacimiento(py), fuerzas de arrastre son aplicadas a las arenas de la formación como una consecuencia de la producción de fluidos. y, si las fuerzas de restricción de la formación son excedidas, la arena sera arrastrada hasta el pozo y la misma taponara el pozo y/o sera producida.
La arena producida, esencialmente, no tiene valor económico. por el contrario, no solamente puede taponar el pozo productor, también erosionar los equipos y dañar las válvulas de superficie.
Fig. 1 Movimiento de los granos de arena causado por el flujo de fluidos
Flujo de fluidos: el mayor esfuerzo que tiende a causar producción de arena usualmente resulta del flujo de fluidos, el cual es proporcional a la caída de presión entre el pozo(pwf) y el yacimiento (py). la fuerza de arrastre impartida por el flujo de fluidos esta relacionada con el producto de velocidad de fluido y su viscosidad.
La producción de arena ha sido experimentada en casi todas las areas en el mundo donde ocurre producción de petróleo y/o gas de yacimientos de areniscas. la producción de arena es mas común en yacimientos de arenas de edad terciaria. porque estos yacimientos son geológicamente jóvenes y usualmente están localizados a profundidades someras.
Cuando los fluidos son producidos de yacimientos de areniscas, esfuerzos son impuestos sobre los granos de arena que tienden a moverse a lo largo del pozo con los fluidos producidos. estos esfuerzos son causados por diferentes presiones en la formacion, fuerzas de friccion del fluido, y el peso de los estratos superpuestos. cuando la suma de estos esfuerzos exceden el de la formacion la arena sera producida.
Efectos térmicos: efectos térmicos pueden destruir los cuerpos intergranulares e influenciar en la producción de arena. los efectos de altas temperaturas asociados con la inyección de vapor en proyectos de recuperación de crudos pesados han demostrado que muchos pozos experimentan una alta producción de arena.
Consolidación natural: opuesto a las fuerzas de los fluidos son las fuerzas de restricción que actúan para mantener los granos en sitio. estas fuerzas se levantan desde los cuerpos intergranulares (consolidación natural), fricción intergranular, fuerzas de gravedad, y fuerzas capilares. la presión interna de los poros (presión del yacimiento) ayuda a soportar el peso de los estratos superpuestos y de esta manera a prevenir la producción de arena.
En muchos casos, la producción de arena se incrementa sustancialmente cuando los pozos comienzan a producir agua o gas con petróleo. Algunas teorías que pueden explicar este comportamiento las mencionamos a continuación:
