hidráulica de perforación

7/17/2019 Hidráulica de Perforación

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HIDRÁULICA DE PERFORACIÓN.

Uno de los aspectos mas estudiados sobre los factores que afectan a la eficiencia de laperforación ha sido el efecto de la hidráulica de perforación.

No obstante la gran cantidad de estudios e investigaciones realizadas, aún existe unagran falta de entendimiento de los fundamentos; a la fecha existe aún desacuerdo entrelos llamados expertos.

osiblemente en lo que a perforación se refiere, la razón de la existencia de estedesacuerdo se debe a que no existe una respuesta universalmente aceptada a lassiguientes preguntas!

"#u$ cantidad de limpieza del fondo del agu%ero se requiere para una formación & áreadeterminada'

"(uál es el m$todo de dise)o hidráulico que permitirá incrementar la limpieza de labarrena & del fondo del agu%ero'

"#u$ parámetro emplear para representar un cierto nivel de limpieza'

*s pertinente aclarar que el fluido de perforación, independientemente de la velocidadde $ste a trav$s de las toberas de la barrena, no destru&e la roca consolidadasignificativamente en ningún grado.

or lo tanto, en lo que a +hacer agu%ero se refiere, la función de la hidráulica & fluido deperforación es únicamente eliminar los recortes del fondo del pozo & del agu%ero.

-a remoción instantánea de los recortes deba%o de la barrena es prácticamenteimposible; sin embargo, la utilización apropiada de la energa hidráulica disponiblepuede minimizar la permanencia de los recortes en el fondo & evitar sean remolidos por la barrena & de esta forma incrementar la velocidad de penetración. or lo tanto, sepuede establecer que la aplicación de la hidráulica no tiene como función perforar elagu%ero, sino acelerar la remoción de los recortes.

/eneralmente se ha aceptado el hecho de que se requiera de un gasto de flu%osuficiente para limpiar la barrena & que la velocidad del fluido a trav$s de las toberassea la necesaria a fin de liberar los recortes deba%o de la barrena, que son retenidoscontra el fondo del pozo por efectos de la presión diferencial. or otra parte, se haestablecido que la velocidad del fluido deba%o de la barrena tiene un ma&or efecto sobrela velocidad de penetración que el gasto de flu%o.

*n muchas formaciones suaves & medias es difcil determinar el lmite de limpieza delfondo necesaria para obtener una ma&or velocidad de penetración. *n muchos casos,la velocidad de penetración es tan alta que parece que el agu%ero está siendo excavadopor la acción del fluido & la hidráulica.

0



ANÁLISIS DE LA HIDRÁULICA DE LA BARRENA.

-a presente secuencia de cálculos ha sido dise)ada con el fin de permitir al t$cnicoanalizar con rapidez & exactitud los diversos parámetros de la hidráulica de la barrena. 1eproporcionan ciertas 2eglas básicas como lineamientos para que los principiantesinterpreten los datos resultantes. 3ebe recordarse que dichas +2eglas no son absolutas &

tampoco se aplican a todos los casos. (ada vez que se excedan los valores máximos,existe la posibilidad de reducir la vida útil de la barrena.

∆PB(PERDIDA DE PRESIÓN EN LA BARRENA): *sta ecuación permite obtener lapresión circulante total que se consume en la barrena. Regla: *n general, cuando seutiliza entre el 456 & el 746 de la presión superficial en la barrena, se obtiene unahidráulica adecuada.

HHPB (CABALLAJE DE FUERZA HIDRÁULICA EN LA BARRENA): (alcula el total decaballos de fuerza hidráulica disponibles a lo largo de la cara de la barrena. -os caballosde fuerza hidráulica son una medida del traba%o que se realiza al moverse el fluido.

HHPB /pg (CABALLAJE HIDRÁULICO POR PUL!ADA CUADRADA DEL AREA DE LABARRENA): (onvierte el total de caballos de fuerza hidráulica en la barrena a caballos defuerza hidráulica disponibles por pulgada cuadrada de la cara de la barrena. Regla! Unintervalo general de 889:pg para la perforación optimizada es de .4 a 4.5.

"# ("ELOCIDAD DEL FLUIDO A $RA"%S DE LAS $OBERAS DE LA BARRENA):(alcula la velocidad a la cual se mueve el fluido a trav$s de las toberas de la barrena a latasa existente de flu%o. Regla: -a velocidad de las toberas vara entre 45 & <45 pies:seg.para la ma&ora de las operaciones de perforación.

IF (FUERZA DE I&PAC$O): roporciona el total de la fuerza en libras que se e%erce en lacara de la formación al hacer circular el fluido a trav$s de las toberas de la barrena. Regla:*n la ma&ora de las operaciones de perforación se maximiza la fuerza de impacto cuandoel 456 de la presión superficial se consume en la barrena.

IF/pg (FUERZA DE I&PAC$O POR PUL!ADA CUADRADA DEL AREA DE LABARRENA): (onvierte la fuerza total de impacto en la fuerza disponible por pulgadacuadrada del área de la cara de la barrena.

'l/pgB (CABALLAJE HIDRÁULICO DE LA P%RDIDA DE PRESIÓN EN LA

BARRENA): roporciona el porcenta%e de la presión total superficial que se consume en labarrena. =ste es el parámetro complementario a ∆ 9 en el paso 0.

HHP DEL SIS$E&A (CABALLAJE HIDRÁULICO $O$AL DEL SIS$E&A CIRCULAN$E):ermite calcular el caballa%e hidráulico total que se consume en el sistema circulante. 1eutiliza como criterio de comparación de la eficiencia del programa hidráulico.

NO$A: *l 6 del caballa%e hidráulico en la barrena es igual a la p$rdida de presiónporcentual en la barrena.



HIDRÁULICA DE PERFORACIÓN.

>?2@U-A2B?!

0. (apacidad interior.

(ap. Bnt. C DdE 5.457F C -ts:m.

. (apacidad anular.

(ap. An. C D3 G dE 5.457F C -ts:m.

H. /asto por embolada.

<. /asto de bomba.

1i la velocidad de penetración es! Aplicar! @enor de <.4 m:hr H4 gal:min:pg. @a&or de <.4 m:hr <5 a <4 gal:min:pg. @nimo Dor algún problema en las operacionesE H5 gal:min:pg.

4. Iiempo de atraso.

7. Jelocidad anular.

H

# C3 x -

KLC /al:emb.

# C 3 x -

4.K

C -ts:emb.

# C 5.505 x 3

x - C /al:emb.

# C 5.5HL7 x 3 x - C -ts:emb.

Ia Crof. x H.L

Jel. anular C @in. Ia C

Jolumen anular

/astoC @in.

Jel. An. C<.40 x #

3 G dC ies:min.



F. Jelocidad anular óptima.

L. Jelocidad de asentamiento de los recortes.

K. $rdidas de presión por fricción en el interior de la sarta.

- DME! Iipos de equipo superficial.

IipoIubo vertical @anguera Unión giratoria ell&

-ong. DftE B3 DgE -ong. DftE B3 DgE -ong. DftE B3 DgE -ong. DftE B3 DgE

0 <5 H <4 < <5 O <5 H P 44 P 4 O <5 H OH <4 < 44 H 4 O <5 H O< <4 < 44 H 7 H <5 <

05. $rdidas de presión por fricción en el espacio anular.

*n donde!

Jo C Jelocidad anular óptima, en pies:min.

3a C 3iámetro del agu%ero, en pg.3- C 3ensidad del lodo, en gr:cmH.

*n donde!

Js C Jelocidad de asentamiento, en m:seg.

Q C 3iámetro del recorte, en pg.ds C 3ensidad del recorte, en gr:cmH.3e C 3ensidad del lodo, en gr:cmH.JA C Jiscosidad aparente, en cps.

*n donde!

RB C $rdidas de presión por fricción en elinterior de la sarta, en -b:pg.

Jp C Jiscosidad plástica, en (ps.# C /asto de bomba, en /al:min.3- C 3ensidad del lodo, en /r:cmH.- C -ongitud de la sección, en m.3 C 3iámetro interior, en g.F55.H C >actor.

<

Jo C 0,<07

3a x 3-

Js C0.H x Q Dds G deE

JA

M 2ecortes G .< a .L /r:cmH.

RBC Jp5.0L x 3-5.L x #0.L x -

F55.H x d <.L



00. 3ensidad equivalente de circulación.

0.Srea de toberas.

0H.$rdidas de presión en la barrena.

*n donde!

R*A C $rdidas de presión por fricción en elespacio anular, en -b:pg.

Jp C Jiscosidad plástica, en (ps.

# C /asto de bomba, en /al:min.3- C 3ensidad del lodo, en /r:cmH.- C -ongitud de la sección, en m.3 C 3iámetro del agu%ero o I2, en g.d C 3iámetro exterior 3( o I, en g.F55.H C >actor.

*n donde!

3*( C 3ensidad equivalente de circulación,en /r:cmH.

R*A C $rdidas de presión por fricción en elespacio anular, en -b:pg.

rof. C rofundidad del pozo, en m.3- C 3ensidad del lodo, en /r:cmH.5.F5H C >actor.

*n donde!

3*( C 3ensidad equivalente de circulación,en /r:cmH.

h C resión hidrostática, en g:cm.R*A C $rdidas de presión por fricción en el

espacio anular, en g:cm.3- C 3ensidad del lodo, en /r:cmH.05 C >actor.

4

Jp5.0L x 3-5.L x #0.L x -

F55.H D3 G dE<.L

R*A

C

T 3-3*( C5.F5H x R

*A

rof.

3*( C

Dh T R*A

E x 05

rof.

At CD3iámetro en número de HavosE DNúmero de toberas igualesE

0,H5H.FK

C g.

3- x #

0,H5H x AtR9 C C -b:pg. R

9 C

047.4 D#E D@E

VDW0E T DW

E T DW

HE ...X

C -b:pg.



0<.(aballa%e de fuerza hidráulica en la barrena.

04.(aballa%e hidráulico por pulgada cuadrada del área de la barrena.

07.Jelocidad del fluido a trav$s de las toberas de la barrena.

0F.>uerza de impacto.

0L.>uerza de impacto por pulgada cuadrada del área de la barrena.

0K.orcenta%e de la p$rdida de presión de la barrena.

7

889 C

# x R9

0,F0<C 8.

C 88:pg.889:pg C

889 x 0.F

3iám bna

Jt C5.H x #

AtC ies:seg. Jt C

<0F. x #

VDW0E T DW

E T DW

HE ...X

C ies:seg.

B> CJt D#E D@E

0,KH5C -bs.

B>:pg

C

B> x 0.F

3b C -bs.

6g9C

R9

-b:pg en superficie

x 055 C 6.



5.(aballa%e hidráulico total del sistema circulante.

EJE&PLO DE UN CÁLCULO HIDRÁULICO.

*fectúe un cálculo hidráulico completo con los siguientes datos!

rofundidad G H,L45 m.

F

88sistema C

-b:pg en superficie x #

0,F0< C 8.



9arrena 0 O , H toberas de 07, 2? G 7 m:hr, recortes de 5.4 pg., de .7 gr:cmH

I2 0H H:L, 4<.4 lb:pie, diámetro interior G 0.704, a ,L5 m. -odo G 0.H7 gr:cc, Jp G 4 cps, Ja G cps. -astra barrenas de L x H , 0K Yg:m, LK m. I 4 x H 8evi ate, F<.45 Yg:m, 005 m.

I 4 x <.F7, 0K.4 lb:pie. 9ombas Bdeco IZ0H55, camisas 7 P x 0, al K56, 054 emboladas por minuto.

0. (apacidad interior.

. (apacidad anular.

Jolumen total! H<,F04.F5 lts. 44,07.57 lts.

LK,KH0.F7 lts.

H. /asto por embolada.

# C 5.505 x 7.4 x 0 x 5.K5 C <.74 gal:emb.

<. /asto de bomba.

<.74 gal:emb. [ 054 C <LL gal:min.

4. Iiempo de atraso.

K.7 lts:m x H,740 m C HH,L5L.7 lts.<.47 lts:m x 0KK m C K5F.<< lts.

(ap. interior C H<,F04.F5 lts.

<H.70 lts:m x LK m C H,LL0.K lts.7H.HF lts:m x K<0 m C 4K,7H0.0F lts.7F.KL lts:m x L5 m C 0K0,F5H.75 lts.

(ap. Anular C 44,07.57 lts.

L

Ia C 44,07.57 lts.

0,L<F.5L lts:min.C 0HL min. C hrs. 0L min.



7. Jelocidad anular.

F. Jelocidad anular óptima.

L. Jelocidad de asentamiento de los recortes.

5.H5 m:seg. x H.L x 75 C 4K pies:min.

K. $rdidas por fricción en el interior de la sarta.

K

Jel. An. C<.40 x <LL

0.4 G 4 C K4.7 \ K7 pies:min.

Jao C 0,<07

0.4 x 0.H7C L<.KK \ L4 pies:min.

Js C0.H x 5.4 D.7 G 0.H7E

C 5.KK \ 5.H5 m:seg.

Js C<,0FK x 5.4 D.7 G 0.H7E

C 4K pies:min. DME

](1

C45.0L x 0.H75.L x <LL0.L x <<.4

F55.H x H.4<.L

C F.5 lb:pg.

]I

C45.0L x 0.H75.L x <LL0.L x H,740

F55.H [ <.F7<.LC L45.H0 lb:pg.

]8:3(

C45.0L x 0.H75.L x <LL0.L x 0KK

F55.H [ H<.LC 44.FK lb:pg.



$rdidas de presión por fricción en el interior de la sarta!

F.5 T L45.H0 T 44.FK C 0,0HH.H5 lb:pg.

05.$rdidas de presión por fricción en el espacio anular.

$rdidas de presión por fricción en el espacio anular!

0.H< T 0F.5 T <5.7F C FK.0 lb:pg.

00. 3ensidad equivalente de circulación.

0.Srea de toberas.

05

]*A:A/UWZ3(

C45.0L x 0.H75.L x <LL0.L x LK

F55.H D0.4 G LE<.LC 0.H< lb:pg.

]*A:A/UWZ8&I

C45.0L x 0.H75.L x <LL0.L x K<0

F55.H D0.4 G 4E<.LC 0F.5 lb:pg.

]*A:I2ZI

C45.0L x 0.H75.L x <LL0.L x ,L5 F55.H D0.704 G 4E<.L C <5.7F lb:pg.

3*( C5.F5H x FK.0

H,L45T 0.H7 C 0.HF gr:cmH.

At C 07 x H

0,H5H.FKC 5.4LK5 pg.



0H.$rdidas de presión por fricción en la barrena.

0<.(aballa%e de fuerza hidráulica en la barrena.

04.(aballa%e hidráulico por pulgada cuadrada del área de la barrena.

07.Jelocidad del fluido a trav$s de las toberas de la barrena.

0F. >uerza de impacto.

0L.>uerza de impacto por pulgada cuadrada del área de la barrena.

00

]9NA

C 0.H7 x <LL

0,H5H x 5.4LK5

C F07 lb:pg.

]9NA

C047.4 x <LL x 00.HH

VD07E T D07E T D07EXC F04.K \ F07 lb:pg.

889:pg

C5< x 0.F

0.4C 0.F7 \ 0.FH 88:pg.

Jt C5.H x <LL

5.4LK5C 74 pies:seg.

Jt C <0F. x <LL

VD07E T D07E T D07EXC 74 pies:seg.

B> C74 x <LL x 00.HH

0,KH5C F4K lbs.

889 C

<LL x F07

0,F0< C 5H.L \ 5< 8.



0K.orcenta%e de la p$rdida de presión en la barrena.

5.(aballa%e hidráulico total del sistema circulante.

0

B>:pg

CF4K x 0.F

0.4C 7.< lbs.

6-b:pg:9 C

F07

0,KLx 055 C HF6.

881B1I*@A

C0,KL x <LL

0,F0<C 4<L.K \ 4<K 8.

hidráulica de perforación

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