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ANALISIS DE

LA

EXPERIENCIA

ADQUIRIDA

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ANALISIS DE LA EXPERIENCIA ADQUIRIDA

Cálculo de Volumen Circulante

Profundidad: 12,500 pies

TP: Di = 4.778 plg., De = 5 ½ plg.

Barrena: Di = 3 plg., De = 8 plg.

1. Volúmenes del pozo

Tres secciones anulares

Sección 1: Tubería de perforación en el revestimiento

Sección 2: Tubería de perforación en el pozo abierto

Sección 3: Barrena en el pozo abierto

Capacidad Sección 1:

Capacidad Sección 2:

Capacidad Sección 3:

Volumen = Capacidad * altura

Volumen sección 1= ( 0.011043 barril/pie )( 4200 pies ) = 463.806 barriles (159 lt)

Volumen sección 2= ( 0.06771 barril/pie )( 7600 pies ) = 514.596 barriles (159 lt)

Volumen sección 3= ( 0.03495 barril/pie )( 700 pies ) = 24.465 barriles (159 lt)

98

Figura 35.Simulación del pozo 1.

99

Volumen en el espacio anular= vol. Secc. 1+ vol. Secc. 2+ vol. Secc. 3

Volumen en el espacio anular= 1002.867 barriles (159 lt)

2. Volumen interior de la sarta:

Tubería de perforación:

Barrena :

Volumen interior sarta = Vol. de la tubería de perforación + vol. barrena

Volumen interior sarta = 271.597 barriles (159 lt)

3. Volumen en Presas (Rectangulares)

NOTA: los niveles se mantuvieron a 4 m de altura.

Volumen 3 tanques = 3 (9m * 3m *4m) = 324 m3

Volumen total de presas = 2037.735 barriles

4. Stan-pipe:

D= 8 plg. r = 4 plg. L=60 m

A= 50.2656 plg2

100

Figura 36.Simulación de los tanques de lodo del pozo 1.

101

Vol. = 50.2656 plg2

Volumen circulante = Vol. Pozo + Vol. Sarta + Vol. Tanques + Vol. Tuberías

Volumen circulante = 3312.199013 barriles

102

Análisis de Motobomba

Bomba Triplex con cilindro de 6 pulgadas de diámetro y carrera de 12 pulgadas,

(6X12). Suponemos eficiencia 90 % y con un caudal de 4000 lt/min.

Desplazamiento = 0.105 barril/embolada.

El tiempo necesario de recorrido del lodo, desde el fondo a la superficie

(anularmente)

El tiempo necesario de recorrido del lodo de todo el sistema

Gradiente del lodo = (0.052)(ρ lodo) = (0.052)( 11.682 lb/gal)= 0.607464 psi/pie

Presión hidrostática = 0.052 (ρ lodo) (Profundidad) = 0.052(11.682 lb/gal)(12500

pies) = 7593.3 psi

103

Figura 37.Bomba Triplex de lodo del pozo 1.

104

Análisis energético

Dentro del área de trabajo se requiere de una gran cantidad de energía para poder

operar todos los equipos, además también se requiere para cubrir todas las necesidades de

una vivienda (luz, computadoras, estufas eléctricas, hornos de microondas, regadera

eléctrica, aires acondicionados, refrigeradores, etc.). Todas las unidades de perforación se

encuentran aisladas de las ciudades, por lo cual es muy difícil tomar energía eléctrica de la

urbe, es por ello que la energía se toma de 3 grandes “motogeneradores de diesel” con las

siguientes características.

Modelo G3516 de 1825 KW de potencia.

Monofásico o trifásico

Frecuencia de 60 Hz

Voltaje de 4140

Amperaje de 316

Factor de potencia 0.8

16 cilindros

Encendido eléctrico

1800 RPM

105

Figura 38. Motogeneradores del pozo 1

106

.

Figura 39.Motogenerador 1 del pozo 1

107

15.768 MJ diarios produce un motogenerador

Existen 3 motogeneradores, pero únicamente se operan 2 simultáneamente, por lo tanto la

energía total gastada diariamente es de:

31.563 MJ por día

108

Balance de Energía Mecánica

Dentro de este sistema tan complejo, existen una serie de cambios de velocidad, debido al

cambio de diámetros y de materiales donde fluir; es por ello que este balance se dividió en

6 balances diferentes y al final serán sumados para obtener un resultado total.

A a B, Stan-Pipe

B a C, Tubería de Perforación

C a D, Barrena

D a E, Espacio anular entre barrena exterior y tierra

E a F, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y tierra

F a G, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y concreto

I.- A a B, Stan-Pipe, suponemos pérdida de carga del 20%

Acero comercial, Ɛ=0.00085 pie

Di= 8 plg., r= 4 plg., L= 70 m

109

Figura 40. Profundidades del pozo 1

Fuente: Schlumberger (1999)

110

1 2 3 1 2 5

contexfrPg

VggHWPdVP

g

VggH BB

c

BcBAA

c

AcA

2)/(

2)/(

2

0

2

Simplificaciones de la ecuación:

1- Velocidad Constante

2.- PAνA=PB νB dado que es un líquido incompresible.

3.- No hay cambio de volumen por ser líquido

4.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.

Por lo tanto, nos queda que:

)/( cA ggH frggHW cB )/(0

Dónde:

K

D

Lf

g

VHHW B

AB2

)(2

0

Para determinar el número de Reynolds es necesario saber la viscosidad Cinemática o

aparente del lodo, la cual fue determinada en el laboratorio y su valor fue de 31 Cp.

111

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y

leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:

ƒ= 0.028

II.- B a C, Tubería de Perforación, suponemos perdida de carga del 20%

Acero comercial, Ɛ=0.00085 pie

De= 5 1/2 plg., Di= 4.778 plg., r=2.389 plg., L= 11800 pies =3596.64 m

1 2 1 3

contexfrPg

VggHWPdVP

g

VggH CC

c

C

cCBB

c

BcB

2)/(

2)/(

2

0

2

112

Simplificaciones de la ecuación:

1.- PBνB=PCνC dado que es un líquido incompresible.

2.- No hay cambio de volumen por ser líquido

3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.

Por lo tanto, nos queda que:

)/( cB ggH frg

VggHW

g

V C

cCB

2)/(

2

2

0

2

Dónde:

K

D

Lf

g

V

g

V

g

VHHW CCB

BC222

)(222

0

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y

leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:

ƒ= 0.029

113

III.- C a D, Barrena, suponemos perdida de carga del 20%

Acero comercial, Ɛ=0.00085 pie

De= 8 plg., Di= 3 plg., r=1.5 plg., L= 700 pies

1 2 1 3

contexfrPg

VggHWPdVP

g

VggH DD

c

DcDCC

c

C

cC

2

)/(2

)/(2

0

2

Simplificaciones de la ecuación:

1.- PCνC=PDνD dado que es un líquido incompresible.

2.- No hay cambio de volumen por ser líquido

3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.

Por lo tanto, nos queda que:

)/( cC ggH frg

VggHW

g

V DcD

C

2)/(

2

2

0

2

114

Dónde:

K

D

Lf

g

V

g

V

g

VHHW DDC

CD222

)(222

0

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y

leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:

ƒ= 0.029

IV.- D a E, Espacio anular entre barrena exterior y tierra, suponemos perdida de carga del

10% y agujero cilíndrico perfecto.

De= 10 plg., Di= 8 plg., L= 700 pies

Tierra, Ɛ=5.91 mm

115

No me fue posible encontrar la rugosidad absoluta de la tierra, por tal motivo acudí

a una regresión lineal, entre la rugosidad de Minning y la rugosidad absoluta,

tomando como referencia Acero remachado.

n (Rugosidad Minning) Ɛ(Rugosidad absoluta) mm

Acero remachado 0.019 0.9

Tierra natural 0.125 X

Debemos calcular las velocidades del ánulo, el cual no tiene un diámetro definido, por ello

haremos uso de un diámetro equivalente (aproximadamente).

B

A

116

1 2 1 3

contexfrPg

VggHWPdVP

g

VggH EE

c

EcEDD

c

DcD

2)/(

2)/(

2

0

2

Simplificaciones de la ecuación:

1.- PDνD=PEνE dado que es un líquido incompresible.

2.- No hay cambio de volumen por ser líquido

3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.

Por lo tanto, nos queda que:

)/( cD ggH frg

VggHW

g

V EcE

D

2)/(

2

2

0

2

Dónde:

K

D

Lf

g

V

g

V

g

VHHW EED

DE222

)(222

0

117

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y

leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:

ƒ= 0.065

V.- E a F, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y tierra, suponemos perdida

de carga del 10% y agujero cilíndrico perfecto.

De= 10 plg., Di= 5 1/2 plg., L= 3400 pies

Tierra, Ɛ=5.91 mm

No me fue posible encontrar la rugosidad absoluta de la tierra, por tal motivo acudí

a una regresión lineal, entre la rugosidad de Minning y la rugosidad absoluta,

tomando como referencia Acero remachado.

n (Rugosidad Minning) Ɛ(Rugosidad absoluta) mm

Acero remachado 0.019 0.9

Tierra natural 0.125 X

Debemos calcular las velocidades del ánulo, el cual no tiene un diámetro definido, por ello

haremos uso de un diámetro equivalente (aproximadamente).

118

1 2 1 3

contexfrPg

VggHWPdVP

g

VggH FF

c

FcFEE

c

EcE

2)/(

2)/(

2

0

2

Simplificaciones de la ecuación:

1.- PEνE = PFνF dado que es un líquido incompresible.

2.- No hay cambio de volumen por ser líquido

3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.

Por lo tanto, nos queda que:

)/( cE ggH frg

VggHW

g

V FcF

E

2)/(

2

2

0

2

Dónde:

K

D

Lf

g

V

g

V

g

VHHW FFE

EF222

)(222

0

B

A

119

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody

(Anexo 4), y leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:

ƒ= 0.056

VI.- F a G, Espacio anular entre tubería de perforación exterior y concreto, suponemos

perdida de carga del 10% y agujero cilíndrico perfecto.

De= 12 plg., Di= 5 1/2 plg., L= 4200 pies

Concreto Ɛ=0.36 mm

Debemos calcular las velocidades del ánulo, el cual no tiene un diámetro definido, por ello

haremos uso de un diámetro equivalente (aproximadamente).

120

1 2 1 3

contexfrPg

VggHWPdVP

g

VggH GG

c

G

cGFF

c

FcF

2)/(

2)/(

2

0

2

Simplificaciones de la ecuación:

1.- PFνF = PGνG dado que es un líquido incompresible.

2.- No hay cambio de volumen por ser líquido

3.- No hay tuberías en expansión, ni tuberías en contracción.

Por lo tanto, nos queda que:

)/( cF ggH frg

VggHW

g

V G

cGF

2)/(

2

2

0

2

Dónde:

K

D

Lf

g

V

g

V

g

VHHW GGF

FG222

)(222

0

B

A

121

Con el factor de rugosidad y el número de Reynolds, nos vamos al diagrama de Moody, y

leemos el factor de fricción, el cual nos da aproximadamente:

ƒ= 0.03

122

Calculando γ:

Cambiamos :

123

Aproximación de volumen extraído de petróleo

Pemex se considera una organización muy reservada, ya que muchos de los datos exactos

solamente son analizados por un grupo pequeño de personas. Se presenta, a continuación,

una estimación del volumen extraído de un pozo.

Se sabe que un pozo terminado genera un gasto de aproximadamente 10 millones de

pesos.

También se sabe que cuando un pozo es productor, con sus ganancias pueden

pagarse la inversión del mismo pozo y la inversión de 4 pozos más, que no

resultaron productores, adicionalmente una ganancia consistente.

Por lo cual, podemos decir que un pozo productor genera:

Y suponemos que tiene una ganancia de 100%, por lo tanto genera 100 millones de

pesos.

Por otra parte también se sabe que el precio de un barril de petróleo mexicano, es

vendido a $64 dólares, y con una tasa de 1 dólar=12.5 pesos, esto equivale

aproximadamente a $800.00 pesos. (Datos de PEMEX, 2010).

Si la estimación es correcta, un buen yacimiento contiene 125,000 barriles de

petróleo (16,125,000 litros) aproximadamente