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• Ulises Cruz Gonzalez

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DRILLING HYDRAULIC

FUENTES DE INFORMACIÓN DE HIDRÁULICA APLICADA A LA PERFORACIÓN DE POZOS

ORIGEN DE LA HIDRÁULICA EN LA PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS

ORIGEN DE LA HIDRÁULICA EN LA PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS

Hidráulica de Perforación Objetivos • Ayudar a maximizar la velocidad de penetración • Llevar los recortes y desprendimientos a la superficie

• Limitar la densidad equivalente de circulación •Manejo adecuado de la Presión pistón (surge pressure) y Presión Succión (Swab Pressure) • Mantener el flujo apropiado por el espacio anular

Una hidráulica mal aplicada impide que el fluido de perforación desempeñe sus funciones, provocando en ocasiones fallas en la tuberías, atrapamientos de las mismas, velocidades de penetración reducidas y pérdidas de circulación.

PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN EN EL CIRCUITO HIDRÁULICO DE UN EQUIPO Y POZO EN PERFORACIÓN HIDRÁULICA DE PERFORACIÓN Es una de las ramas de la Mecánica de Fluidos, aplicada en la perforación de pozos petroleros, estudia la interrelación y variación de las propiedades de los fluidos de perforación, con las condiciones de circulación, el estado mecánico del pozo y los componentes del equipo de perforación. Dr. Hussain Rabia

CIRCUITO HIDRÁULICO Y CAIDAS DE PRESIÓN

PB = PE.Sup.+  PTP+HW+DC +  PMWD/Motor +  PTob +  PEA

P= Caidas de presión

Pb

 Bonba.

Equipo Superficial –

Presa de lodo

–

– –



Sarta de perforación – – –

   7

DP

Stand pipe Manguera Swivel Kelly TP HW Drill Collars

MWD/Motor de Fondo Toberas Espacio Anular

FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS CAIDAS DE PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN ELEMENTO TUBULAR Y ESPACIO ANULAR

-AREA -LONGITUD -GASTO PROPIEDADES DEL FLUIDO

-DENSIDAD -VISCOSIDAD

PUMP PRESSURE AND HYDRAULIC PRESSURE

1

2 5

3

4

PROCESO DE OPTIMIZACIÓN DE LA HIDRÁULICA EN LA PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS FUENTE DE ENERGÍA

• La Optimización de la Hidráulica en la perforación de pozos, es el uso eficiente de los recursos disponibles para realizar el trabajo hidráulico. • Un proceso esta constituido por varias etapas interconectadas entre sí.

• La optimización de cada etapa arroja como resultado la eficientización del proceso.

BOMBA

FLUIDO

0

EQUIPO SUPERFICIAL

ESPACIO ANULAR

PRESA

SARTA PERF.

BARRENA

Barrena

300

En el Sistema circulatorio, las bombas del equipo de perforación ocupan el lugar más importante en la eficientización del sistema hidráulico.

FUENTE DE ENERGÍA

BOMBA

Sistema Circulatorio

FLUIDO

EQUIPO DE SUPERFICIE

ESPACIO ANULAR

SARTA PERF’N

BARRENA

Especificaciones técnicas establecidas por la norma API SPEC 7K (SLUDGE PUMP COMPONENTS) bombas que manejan fluidos de perforación)

BOMBAS DE LODO (MUD PUMPS)

DUPLEX

TRIPLEX

ACCESORIOS DE LAS BOMBAS

Bomba de Lodos Bomba PZ-9 1000 HP Triplex Cilindros

Vol. Emb/Gasto max

Presión Máx.

Input

Cant.

Diám.

Carrera

gpe

gpm

psi

HP

3

7

9

4.5

675

2285

1000

3

6½

9

3.68

582

2650

1000

3

6¼

9

3.58

537

2875

1000

3

6

9

3.30

496

3110

1000

3

5½

9

2.77

416

3710

1000

3

5

9

2.29

344

4485

1000

3

4½

9

1.86

279

5530

1000

Todos los modelos están basados en 100% eficiencia volumétrica y 90% mecánica PxQ HP =

1714

Bomba de Lodos Bomba PZ-8 750 HP Triplex Cilindros (camisas)

Vol. Emb/Gasto max

Presión Máx.

Input

Cant.

Diám.

Carrera

gpe

gpm

psi

HP

3

7

8

4

660

1753

750

3

6½

8

3.45

569

2033

750

3

6¼

8

3.19

526

2200

750

3

6

8

2.94

485

2385

750

3

5½

8

2.47

407

2840

750

3

5

8

2.04

337

3430

750

3

4½

8

1.65

273

4240

750

3

4

8

1.31

215

5380

750

Todos los modelos están basados en 100 % eficiencia volumétrica y 90 % mecánica

HP =

DUPLEX

TRIPLEX

PxQ 1714

REPARANDO UNA BOMBA

Ha ocurrido un infarto del corazón!, al corazón del equipo

Sistema Circulatorio HP, P, Q FUENTE DE ENTRADA

BOMBA

FLUIDO

• El segundo aspecto a considerar en la optimización del proceso es la calidad del fluido de perforación.

EQUIPO DE SUPERFICIE

ESPACIO ANULAR

SARTA PERF’N

BARRENA

EQUIPO ELIMINADOR DE SÓLIDOS

TEMBLORINA (SHALE SHAKER)

EQUIPO AUXILIAR PARA TRATAMIENTO DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

DESGASIFICADOR

DESARENADORES (DESANDERS)

Fluidos de Perforación Es la mezcla de una fase continua, líquida o gaseosa, con una fase sólida, de sólidos reactivos e inertes, que sirve de medio para realizar el trabajo de perforar las formaciones y efectuar la limpieza anular de recortes, comúnmente se le conoce como lodo de perforación. Tipos de fluidos • Agua • Lodos a base de agua, dulce o salada. • Lodos inhibidos que utilizan dispersantes. •Salmueras. • Lodos aereados y espumados. • Lodos de emulsión inversa.

Fluido de Perforación Funciones • Limpiar el espacio anular de recortes • Limpiar la barrena y el fondo del pozo • Enfriar y lubricar la barrena • Balancear presiones de formación • Minimizar el torque, el arrastre y las pegaduras

• Minimizar daño a la formación • Mantener la integridad del agujero • Suspender los recortes cuando se detiene la circulación • Minimizar problemas de contaminación • Ofrecer un medio para la transmisión de los datos del MWD • Aplicar fuerza a un motor de fondo

Fluidos de Perforación Propiedades • Densidad • Viscosidad Marsh • % Sólidos, % Aceite, % Agua • Vp, Yp, Geles • Filtrado, enjarre

• Temperatura • % Arena • Calcio, cloruros • PH ESCALA

Fluidos de Perforación Los sólidos se mueven cuando son afectados por una fuerza.

F

Los líquidos se mueven cuando son afectados por una Presión.

Fluidos de Perforación Viscosidad: es la resistencia del fluido a fluir. Viscosidad es la relacion entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte, también se define como el comportamiento de flujo. Los fluidos pueden ser caracterizados de acuerdo a su comportamiento bajo la acción de un esfuerzo, es decir la velocidad de corte puede ser inducida por un esfuerzo. Esfuerzo de corte = función (Velocidad de corte) Esta relación funcional entre esfuerzo y velocidad de corte es conocida como ecuación reológica o constitutiva del fluido. Cada fluido posee una relación diferente y puede ser distinta para el mismo fluido bajo cambios de presión y temperatura.

REOLOGÍA

Fluidos de Perforación Sin embargo, para su estudio, los fluidos de perforación pueden ser estudiados como fluidos No Newtonianos e independientes del tiempo; es decir pueden analizarse como plásticos de Bingham y/o seudoplásticos con y sin punto de cedencia.

Modelos Reológicos Son utilizados para simular las pérdidas ó caídas de presión por fricción de los fluidos de perforación en el sistema de circulación. Los tipos de modelos reológicos más utilizados son: - Modelo de newton - Modelo plástico de Bingham - Modelo de ley de potencias - Modelo ley de potencias modificado

A mathematical description of the viscous forces present in a fluid is required for the development of friction loss equations. The rheological models generally used by drilling engineers to approximate fluid behavior are the Newtonian model, the Bingham plastic model, the power law or Ostwald de Waele model, and the Herschel Bulkley model.

PROPIEDADES REOLÓGICAS DE LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN

VISCOSIDAD PLÁSTICA La viscosidad plástica (VP) se mide en centipoise (cP) o milipascales-segundo (mPa•s) se calcula a partir de los datos del Viscosímetro de lodo, como: PV (cP) = Θ600 – Θ300 La viscosidad plástica se describe generalmente como la parte de la resistencia al flujo que es causada por la fricción mecánica. La viscosidad plástica es afectada principalmente por: • La concentración de sólidos. • El tamaño y la forma de los sólidos. La fase sólida es lo que más interesa al ingeniero de fluidos. Un aumento de la viscosidad plástica puede significar un aumento en el porcentaje en volumen de sólidos, una reducción del tamaño de las partículas de los sólidos, un cambio de la forma de las partículas o una combinación de estos efectos.

PUNTO CEDENTE

El Punto Cedente (PC) se mide en libras por 100 pies cuadrados (lb/100 pies2) se calcula a partir de los datos del viscosímetro FANN (VG), de la siguiente manera:

YP (lb/100 pies2) = 2 x Θ 300 – Θ 600 o YP (lb/100 pies2) = Θ300 – PV El punto cedente, es el segundo componente de la resistencia al flujo en un fluido de perforación, es una medida de las fuerzas electroquímicas o de atracción en un fluido. Estas fuerzas son el resultado de las cargas negativas y positivas ubicadas en o cerca de las superficies de las partículas.

El Yield Point (Punto Cedente) es la fuerza mínima requerida para iniciar el movimiento de un fluido, que generalmente se manifiesta en los fluidos del modelo plástico de Bingham.

TIXOTROPÍA Y ESFUERZOS DE GEL La tixotropía es la propiedad demostrada por algunos fluidos que forman una estructura de gel cuando están estáticos, y regresan al estado de fluido cuando se aplica un esfuerzo de corte. La mayoría de los fluidos de perforación base agua demuestran esta propiedad tixotrópica, debido a la presencia de partículas cargadas eléctricamente o polímeros especiales que se enlazan entre sí para formar una matriz rígida. Las indicaciones de esfuerzo de gel tomadas con el viscosímetro FANN (VG) a intervalos de 10 segundos, 10 minutos, y a intervalos de 30 minutos para las situaciones críticas, proporcionan una medida del grado de tixotropía presente en el fluido. La resistencia del gel formado depende de la cantidad y del tipo de sólidos en suspensión, del tiempo, de la temperatura y del tratamiento químico. Es decir que cualquier cosa que aumenta o impide el enlace de las partículas, aumentará o reducirá la tendencia a gelificación de un fluido.

COMPORTAMIENTOS DE FLUJO DE LOS FLUIDOS Basado en su comportamiento de flujo, los fluidos se pueden clasificar en dos tipos diferentes: newtonianos y no newtonianos.

FLUIDO NEWTONIANO FLUIDO PLASTICO DE BINGHAM

En estos fluidos, el esfuerzo de corte es directamente proporcional a la velocidad de corte, como lo indica la Figura. Los puntos forman una línea recta que pasa por el punto de origen (0, 0) del gráfico según coordenadas cartesianas. La viscosidad de un fluido newtoniano es la pendiente de esta línea de esfuerzo de corte/velocidad de corte. El esfuerzo de cedencia (esfuerzo requerido para iniciar el flujo) de un fluido newtoniano siempre será cero (0). En el ejemplo, cuando se duplica la velocidad de corte, el esfuerzo de corte también se duplica. Los fluidos newtonianos no suspenderán los recortes y el material densificante bajo condiciones estáticas.

FLUIDOS NO NEWTONIANOS Cuando un fluido contiene arcillas o partículas coloidales, estas partículas tienden a “chocar” entre sí, aumentando el esfuerzo de corte o la fuerza requerida para mantener una velocidad de corte determinada. Bajo estas circunstancias, el esfuerzo de corte no aumenta en proporción directa a la velocidad de corte. Los fluidos que se comportan de esta manera son fluidos no newtonianos. La mayoría de los fluidos de perforación son de este tipo. Los fluidos no newtonianos demuestran una relación de esfuerzo de corte/velocidad de corte, de la manera ilustrada en la Figura. La relación de esfuerzo de corte a velocidad de corte no es constante, sino diferente a cada velocidad de corte. Esto significa que un fluido no newtoniano no tiene ninguna viscosidad única o constante que pueda describir su comportamiento de flujo a todas las velocidades de corte.

DETERMINACIÓN DEL NÚMERO DE REYNOLDS

OSBORNE REYNOLDS

Pérdidas de Presión en el Sistema Circulatorio 1

Tipos de flujo en el sistema circulatorio

2 5

1.- Conexiones superficiales

flujo turbulento

2.- Interior de tubería

flujo turbulento

3.- Interior de lastrabarrenas

flujo turbulento

4.- E. A. DC-AGUJERO

flujo turbulento, o de transicion

5.- E. A. TP-AGUJERO TP-TR

flujo laminar

3

4

Surge and Swab Pressures: An exceptional flow case is the operation of running pipe or casing into the wellbore. Moving pipe into the wellbore displaces fluid, and the flow of this fluid generates pressures called surge pressures. When the pipe is pulled from the well, negative pressures are generated, and these pressures are called swab pressures. In most wells, the magnitude of the pressure surges is not critical because proper casing design and mud programs leave large enough margins between fracture pressures and formation fluid pressures.

Pérdidas de Presión Con la finalidad de aprovechar la energía hidráulica disponible del equipo se requiere entender el consumo de potencia de los diferentes componentes del equipo. Las pérdidas por presión son proporcionales a la densidad, a la viscosidad del lodo, al diámetro y longitud de los elementos tubulares, y al gasto de flujo. La presión superficial de la bomba es la presión necesaria para circular los fluidos de perforación en todo el sistema y es la suma de todas las pérdidas de presión por fricción a que está sometido el fluido durante su recorrido. Tipos de flujo Flujo laminar: todas las partículas del fluido se mueven en la misma dirección, es usado para prevenir erosiones en el hoyo, en especial en formaciones blandas.

Flujo turbulento: las partículas del fluido se mueven en diferentes direcciones y velocidades de flujo, incrementa la limpieza donde la erosión no implica problema. Velocidad crítica: El punto donde el flujo laminar cambia a turbulento.

Sistema Circulatorio HP, P, Q FUENTE DE ENTRADA

BOMBA

Modelo reológico FLUIDO

EQUIPO SUPERFICIAL

ESPACIO ANULAR

SARTA PERF’N

BARRENA

• Las caídas de presión en el equipo superficial están moduladas de acuerdo a las más utilizadas.

Pérdidas de presión por fricción en el equipo superficial

Sistema Circulatorio HP, P, Q FUENTE DE ENTRADA

BOMBA

Modelo reológico FLUIDO

EQUIPO SUPERFICIAL

ESPACIO ANULAR

SARTA PERF’N

BARRENA

• La tercera fase del análisis del sistema circulatorio tiene que ver con las pérdidas de presión por fricción a través de los diferentes componentes de la sarta.

Sistema Circulatorio HP, P, Q FUENTE DE ENTRADA

BOMBA

Modelo reológico FLUIDO

EQUIPO SUPERFICIAL

• El análisis del espacio anular abarca principalmente la limpieza de recortes y la densidad equivalente de circulación. ESPACIO ANULAR

SARTA PERF’N

BARRENA

Pérdidas de Presión Para calcular las caidas de presion en el interior y en el Espacio anular, se tienen las siguientes fórmulas tipo:

•Pérdidas de presión por fricción en el interior de la sarta.

ΔPI =

Pérdidas de presión por fricción en el espacio anular.

Vp0.18 x DL0.82 x Q1.82 x L 700.3 x d 4.82

ΔPEA =

En donde:

En donde: ΔPI Vp Q DL L D 700.3

= Pérdidas de presión por fricción en el interior de la sarta, en lb/pg2 = Viscosidad plástica, en cps = Gasto de bomba, en gal/min = Densidad del lodo, en g/cm3 = Longitud de la sección, en m = Diámetro interior, en pg = Factor

Vp0.18 x DL0.82 x Q1.82 x L 700.3 (D – d)4.82

ΔPEA

=

Vp Q DL L D d 700.3

= = = = = = =

Pérdidas de presión por fricción en el espacio anular, en lb/pg2 Viscosidad plástica, en cps Gasto de bomba, en gal/min Densidad del lodo, en g/cm3 Longitud de la sección, en m Diámetro del agujero o TR, en pg Diámetro exterior DC o TP, en pg Factor.

Pérdidas de Presión HP, P, Q FUENTE DE ENTRADA

BOMBA

Modelo reológico FLUIDO

EQUIPO SUPERFICIAL

ESPACIO ANULAR

SARTA PERF’N

BARRENA

• Cuando ya se tiene una visión integral del sistema circulatorio, ahora se está en condiciones de optimizar la hidráulica.

Criterios de Optimización de la Hidráulica Máxima potencia hidráulica Máximo fuerza impacto Máxima velocidad en las toberas

Criterios de Optimización hidráulica más usados: Máxima Potencia Hidráulica y Máxima Fuerza de Impacto

INFORMACIÓN REQUERIDA PARA REALIZAR UN PROGRAMA HIDRÁULICO

Pozo._______________________EQ.______________ Bomba 1 IDECO T-1300

Bomba 2 IDECO T-1300

Camisa

61/2”

6 1/2”

Carrera

12”

12”

Max. epm

120

120

Ef. Vol.

90%

90%

3,232 PSI

3,232PSI

Max. Presión

FLUIDO DE PERFORACIÓN Tipo

Base agua

Densidad

1.35

gr/cm³

Vp

27

cps

SARTA DE PERFORACIÓN Descripción D. Ext. (pg) D. int. (pg) TP 1,800 m

5

4.276

HW

5

3.00

8

2.812

12 ¼ pg

Toberas = ?

Dc

110 m 90

m

Total 2,000 m Barrena

EJEMPLO DE UN DISEÑO HIDRÁULICO Con la siguiente información del pozo en el formato de cálculo, realizar un programa hidráulico para el intervalo de 1,000 m a 2000 m

Cálculos: GASTO DE LA BOMBA REQUERIDO Con base en la velocidad de penetración esperada, se requiere suministrar 40 gal/min por cada pulgada de diámetro de la barrena. Q = 40 x 12.25 = 490 gal/min

Volumen por embolada (gal/embolada) y Velocidad de la bomba (emboladas /minuto) Q = 0.0102 x D² x L x eficiencia Q = 0.0102 x 6.5² x 12 x 90% Q = 0.0102 x 42.25 x 12 x 90% Volumen/embolada = 4.65 gal/embolada

Velocidad de la bomba para suministrar 490 gal/min 490 (gal/min) Velocidad de la bomba = ——-----——— = 105 epm 4.65 (gal/emb)

Caídas de presión por fricción en el equipo superficial Sustituyendo valores

1

ΔP  s



27

0.18

x 1.35

0.82

x 490



1.82

700.3

2

 ΔPs   

3

 ΔPs   182,165.408 700.3 

1.809 x 1.279 x 78,733 700.3

ΔPs  30 lb/pg

2

  

  

49 3.5

4.82



 419.187  49

 260.124 x 0.116

Caídas de presión por fricción en la sección de TP Sustituyendo valores.

 ΔPtp  260.124 x  

l Di 4.82

  

1

 ΔPtp  260.124 x  18004.82  4.276

2

 1800 ΔPtp  260.124 x   1,100.52

3

ΔPtp  260.124 x 1.635

ΔPtp  425 lb/pg

2

  

  

Caídas de presión por fricción en la sección de tubería HW Sustituyendo valores. 1

 ΔPhw  260.124 x  

110 3 4.82

  

2

 110  ΔPhw  260.124 x    199.39 

3

ΔPhw  260.124 x 0.551

ΔPhw  143 lb/pg

2

Caídas de presión por fricción en la sección de DC (Drill Collars) Sustituyendo valores

1



90  2.812 4.82

ΔPdc  260.124 x 

2

 90  ΔPdc  260.124 x    145.96 

3

ΔPdc  260.124 x 0.616

ΔPdc  160 lb/pg2

  

Suma de las caídas de presión por fricción en la sarta

 Ps  Ptp  Phw  Pdc   30  425  143  160  758 PSI Presión disponible para la barrena con la máxima potencia hidráulica

Máxima potencia hidráulica 758 x 65 % Pb   1,408 PSI 35 %

COMPARACIÓN DE CRITERIOS DE OPTIMIZACIÓN DE LA HIDRÁULICA Maxima Potencia Hidráulica

Máximo fuerza de impacto

35%  758

51%  758

65%  Pbna.

49%  Pbna.

Maxima potencia hidráulica 758 x 65 Pbna.   1,408 PSI 35

TOBERA

Maximo fuerza de impacto 758 x 49 Pbna.   728 PSI 51

TOBERA

Área de toberas requeridas

DL ΔP tob

At  0.0277 x Q x

At  0.0277 x 490 x

At  0.0277 x 490 x

1.35 1,408

0.00096

At  0.0277 x 490 x 0.0310

At  0.4207 pg2

Área de toberas real

2 Tob. 14  0.3007 pg2 1 Tob. 13  0.1296 pg2 Área total toberas  0.4303 pg2

Perdida de presión en las toberas con el área real

P  b

DL x Q

2

1303 x At 2

1.35 x 4902 Pb  2 1303 x 0.4303

1.35 x 240,100 1.35 x 240,100 Pb  Pb  1303 x 0.1851 1303 x 0.1851 324,135 ΔP   1,342 PSI b 241.1853

Suma de las caídas de presión con la barrena

 Ps  Ptp  Phw  Pdc  Pb   30  425  143  160  1,342  2,100 PSI 13- Caídas de presión en el espacio anular por el método empírico ( 10 % de las caídas de presión en las conexiones y sarta)

Pa  2,100 x 0.10  210 PSI 14- La Presión de bombeo queda distribuida de la siguiente manera:

Pb  Ps  Ptp  Phw  Pdc  Pb  Pa Pb  30  425  143  160  1,342  210  2,310 PSI

VELOCIDAD DE CHORRO EN LAS TOBERAS

0.32 x Q Vt  At 0.32 x 490 Vt  0.4303 156.8 Vt   364 pie/seg. 0.4303

VELOCIDAD ANULAR

Va 

24.5 x Q

Va 

24.5 x 490

 2  D 

2  d  

 2 12.250 

 52  

24.5 x 490 Va  150.062 25  

12,005 Va   96 pies/min. 125.062

Indice de Energía Hidráulica 1

Q x P b IEHP   1714 A  bna  

2

490 x 1,344 IEHP    2  1714 x 12.25 x 0.7854  

3

4

490 x 1,344 IEHP  1714 x 117.85

658,560 IEHP   3.26 201,995

 

DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACIÓN

PEA x 10 DEC   Dl Prof.

14.76 kg/cm 2 x 10 DEC  1.35 2000

147.60 DEC  1.35 2000 DEC  0.073  1.35  1.42 gr/cm

3

Programa hidráulico de 1000 m a 2,000 m Gasto 490 gpm Descripción Eq. Sup.

Presión máxima de trabajo de bomba 3,232 PSI Longitud

ΔP

PSI

45 m x 3.5pg

30

PSI

1,800 m

425

PSI

HW

110 m

143

PSI

DC

90 m

160

PSI

1,342

PSI

2,000 m

210

PSI

2,000 m

2,310

PSI

TP

Bna.

-

Anular Pb =

Toberas

2-14, 1-13

Área Toberas

0.4303 pg²

364 Pies/Seg

Vel. anular

96 Pies/Min

IEHP 3.26 HP/pg2

DEC

Vel. de chorro

1.41 gr/cm3

RESUMEN DE CÁLCULOS

Parámetros

Resultados

Rango Aceptables

Gasto gal/pg diámetro: 40

Presión de bombeo: 2310 PSI Índice de energía hidráulico: 3.26 Velocidad en las toberas: 364 Velocidad anular: 96

30-40-45

3,232 PSI 2.5 - 5 350 - 450 85

TAREA CALCULAR EL DIÁMETRO MÁS APROXIMADO DE LAS TOBERAS REQUERIDAS (DE ACUERDO A TABLA ANEXA) DE UNA BARRENA TRICÓNICA DE 9.5 PG, LA CUAL PERFORARÁ CON ROP DE 5 M/HR, SE EMPLEARÁ UN GASTO DE 40 GPM/PG DE DIÁMETRO DE BARRENA, EL FLUIDO DE PERFORACIÓN ES DE 1.40 G/CM3. LAS CAÍDAS DE PRESIÓN EN EL SISTEMA CIRCULATORIO SIN CONSIDERAR LA BARRENA SON 1400 PSI. A).-SE EMPLEARÁN LOS CRITERIOS DE OPTIMIZACIÓN “MÁXIMA POTENCIA HIDRÁULICA” Y “MÁXIMA FUERZA DE IMPACTO” B).-LAS BOMBAS DEL EQUIPO SON PZ 9 DE 1000 HP DE POTENCIA HIDRÁULICA CON EFICIENCIA MECÁNICA DE 90 %. CALCULAR LA POTENCIA HIDRÁULICA DESARROLLADA POR LA BOMBA PARA AMBOS CRITERIOS DE OPTIMIZACIÓN. DEFINIR SI LA BOMBA TIENE CAPACIDAD DE TRABAJO.

At  0.0277 x Q x

Dlodo ΔP tob

TAREA

Considerando el sistema circulatorio anexo, donde se perfora con una presión de bombeo de 3,000 psi a la profundidad de 1500 m con densidad del lodo de 1.45 g/cm3 Calcular la Densidad equivalente de circulación entre agujero y DC cuando la caída de presión en ese punto es 300 psi

HIDRÁULICA: RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS 1.- EN EL SISTEMA CIRCULATORIO, SON LOS COMPONENTES QUE SE AGRUPAN CON LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN EN EL EQUIPO SUPERFICIAL. 2.- ¿CUALES SON LOS OBJETIVOS PRINCIPALES DE UN PROGRAMA DE HIDRÁULICA, APLICADA A LA PERFORACIÓN DE POZOS PETROLEROS? 3.- ¿CUÁLES SON LOS FACTORES QUE INFLUYEN EN LAS CAIDAS DE PRESIÓN EN EL INTERIOR DE UN ELEMENTO TUBULAR Y ESPACIO ANULAR DE UN POZO PETROLERO? 4.- MENCIONA LOS MODELOS REOLÓGICOS UTILIZADOS PARA SIMULAR LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN DE LOS FLUIDOS EN EL SISTEMA CIRCULATORIO. 5.- VISCOSIDAD QUE DESCRIBE GENERALMENTE LA RESISTENCIA AL FLUJO CAUSADA POR LA FRICCIÓN MECÁNICA. 6.- ES LA FUERZA MÍNIMA REQUERIDA PARA INICIAR EL MOVIMIENTO DE UN FLUIDO DEL MODELO PLÁSTICO DE BINGHAM. 7.- PROPIEDAD DEMOSTRADA POR ALGUNOS FLUIDOS QUE FORMAN UNA ESTRUCTURA DE GEL CUANDO ESTÁN ESTÁTICOS, Y REGRESAN AL ESTADO DE FLUIDO CUANDO SE APLICA UN ESFUERZO DE CORTE. 8.- MODELO REOLÓGICO DE LOS FLUIDOS, DONDE EL ESFUERZO DE CORTE ES DIRECTAMENTE PROPORCIONAL A LA VELOCIDAD DE CORTE. 9.- MÉTODOS COMUNES DE OPTIMIZACIÓN DE LA HIDRÁULICA, PARA LOGRAR UNA LIMPIEZA EFICIENTE DEL FONDO DEL AGUJERO DURANTE LA PERFORACIÓN.

10.- ES LA SUMA DE LA DENSIDAD ESTÁTICA DEL FLUIDO DE PERFORACIÓN, MÁS LA DENSIDAD RESULTANTE DE LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN, GENERALMENTE EN EL ESPACIO ANULAR. 11.- MÉTODO DE OPTIMIZACIÓN DE LA HIDRÁULICA, DONDE LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN EN LAS TOBERAS DE LA BARRENA, ES EL 65 % DE LA PRESÍON DISPONIBLE.

HIDRÁULICA: RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS 12.- MÉTODO DE OPTIMIZACIÓN DE LA HIDRÁULICA, DONDE LAS PÉRDIDAS DE PRESIÓN POR FRICCIÓN EN LAS TOBERAS DE LA BARRENA, ES EL 49 % DE LA PRESÍON DISPONIBLE. 13.- TIEMPO EN EL QUE UNA PARTÍCULA O VOLUMEN DEL LODO CIRCULA DESDE EL FONDO DEL POZO HASTA LA SUPERFICIE. 14.-FUERZA MÍNIMA REQUERIDA PARA INICIAR EL MOVIMIENTO DE UN FLUIDO, GENERALMENTE EN LOS FLUIDOS DEL MODELO PLÁSTICO DE BINGHAM. 15.- ¿EN CUÁL DE LOS 2 MÉTODOS DE OPTIMIZACIÓN DE LA HIDRÁULICA, YA SEA MÁXIMA POTENCIA HIDRÁULICA O MÁXIMA FUERZA DE IMPACTO, SE REQUIERE MAYOR ÁREA DE FLUJO EN LAS TOBERAS?

16.- ¿DONDE SE TIENE MAYOR DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACIÓN? EN EL ESPACIO ANULAR DE LOS DRILL COLLAR O DENTRO DE LA TUBERÍA DE PERFORACIÓN? 17.- ¿QUE GASTO (GPM) PROMEDIO UTILIZARÍAS PARA PERFORAR CON BARRENA DE 8.5 PG, EN FORMACIÓN DURA Y ROP DE 2 M/HR? 18.-DEFINE “HIDRÁULICA DE PERFORACIÓN” 19.- ¿CUÁLES SON LOS ACCESORIOS COMUNES DE LAS BOMBAS DE LODOS? 20.-FÓRMULA TÍPICA PARA CALCULAR EL VOLUMEN/EMBOLADA (GAL/EMBOLADA) DE LAS BOMBAS DÚPLEX Y TRIPLEX 21.-FÓRMULA PARA DETERMINAR LA POTENCIA HIDRÁULICA DE UNA BOMBA DE LODOS. 22.-EQUIPOS EN LA SUPERFICIE QUE TIENEN COMO FUNCIÓN ELIMINAR LOS SÓLIDOS INDESEABLES EN LOS FLUIDOS DE PERFORACIÓN.

HIDRÁULICA: RESPONDER LAS SIGUIENTES PREGUNTAS 23.-DEFINE REOLOGÍA. 24.-FORMA DE CALCULAR LA VISCOSIDAD PLÁSTICA DE UN FLUIDO DE PERFORACIÓN EN BASE A RESULTADOS DEL VISCOSÍMETRO ELECTRÓNICO. 25.-UNIDADES DE MEDICIÓN DE LA VISCOSIDAD PLÁSTICA Y PUNTO CEDENTE OBTENIDOS DEL VISCOSÍMETRO ELECTRÓNICO. 26.-UNIDAD DE MEDICIÓN DEL GEL STRENGTH OBTENIDO DE LAS LECTURAS DE VISCOSÍMETRO ELECTRÓNICO. 27.- FORMA DE CALCULAR EL YIELD POINT DE UN FLUIDO DE PERFORACIÓN EN BASE A RESULTADOS DEL VISCOSÍMETRO ELECTRÓNICO. 28.- RANGO DEL NÚMERO DE REYNOLDS QUE IDENTIFICA LA PRESENCIA DE UN FLUJO TRANSICIONAL, LAMINAR Y TURBULENTO. 29.-FACTORES QUE INTERVIENEN EN LAS FORMULAS PARA CALCULAR EL NÚMERO DE REYNOLDS. 30.-FÓRMULA TÍPICA PARA CALCULAR EL NO. DE REYNOLDS EN EL ESPACIO ANULAR. 31.-TIPO DE FLUJO QUE GENERALMENTE SE TIENE ENTRE EL ESPACIO ANULAR DE AGUJERO Y DC. 32.- ¿QUÉ PARÁMETROS DEBEN CONSIDERARSE PARA CALCULAR EL “TIEMPO DE ATRASO” EN UN POZO PETROLERO.

33.- FACTORES QUE INFLUYEN EN LA FRICCIÓN MECÁNICA DE LA VISCOSIDAD PLÁSTICA.