hidraulica de perforación parte i
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HIDRÁULICA DE PERFORACIÓN
By Oscar Fernando Lopez Silva
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Introducción En relación con los fluidos de perforación, el término “hidráulica”
se refiere a la operación donde el fluido se utiliza para transferir presión desde la superficie a la broca, y la caída de presión a través de la misma, se usa para mejorar la tasa de penetración. Parte de la energía del fluido también se gasta al barrer el área que está por delante de la broca y limpiarla de los ripios generados, evitando la aglomeración de los mismos en el cuerpo y cara de la mecha.
Las presiones de circulación, y por consiguiente el caudal, están directamente relacionadas con la geometría del pozo y de los materiales tubulares utilizados, incluyendo el equipo especial del Conjunto de Fondo (BHA), así como la densidad y las propiedades reológicas del fluido. Por lo tanto, resulta imprescindible optimizar la hidráulica del fluido de perforación mediante el control de las propiedades reológicas del fluido de perforación para evitar alcanzar este límite teórico.
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Introducción Para que el fluido realice algunas de sus otras funciones (como la
de arrastrar los ripios a la superficie), la bomba del fluido deberá ser capaz de vencer las pérdidas acumuladas de presión asociadas con el equipo superficial, la sarta de perforación, la mecha y el anular. La bomba también deberá ser capaz de enviar un caudal, a esa presión antes mencionada, que sea suficiente como para transportar los ripios hacia arriba y fuera del pozo. Estas pérdidas de presión también afectan la presión total ejercida por la columna de fluido sobre la cara del pozo, potencialmente aumentando la pérdida de circulación, el control de arremetidas y otros asuntos relacionados con la estabilidad del pozo.
Una vez que las propiedades reológicas para un fluido han sido determinadas y modeladas para predecir el comportamiento del flujo, los cálculos de hidráulica son realizados para determinar el efecto que este fluido en particular tendrá sobre las presiones del sistema.
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Sistema de Circulación
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El sistema de circulación de un pozo de perforación consta de varios componentes o intervalos, cada uno de los cuales está sujeto a una caída de presión específica. La suma de las caídas de presión de estos intervalos es igual a la pérdida total de presión del sistema o a la presión medida del tubo vertical.
Perdidas de Presión en Superficie
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Las pérdidas de presión superficiales incluyen las pérdidas entre el manómetro del tubo vertical y la tubería de perforación. Esto incluye el tubo vertical, la manguera del kelly, la unión giratoria y el kelly o la rotaria viajera. Para calcular la pérdida de presión en las conexiones superficiales, utilizar la fórmula para tuberías de API para la pérdida de presión en la tubería de perforación.
Perdidas de presión en Sarta de Perforación
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La pérdida de presión en la sarta de perforación es igual a la suma de las pérdidas de presión en todos los intervalos de la sarta de perforación, incluyendo la tubería de perforación (Drill Pipe), las botellas (Drill Collar), los motores de fondo, las herramientas de MWD/LWD/PWD o cualquier otra herramienta de fondo.
La pérdida de presión a través de las herramientas de MWD y LWD varía considerablemente según el peso del lodo, las propiedades del lodo, el caudal, el diseño de la herramienta, el tamaño de la herramienta y la velocidad de transmisión de datos. La pérdida de presión a través de los motores y las turbinas no se puede determinar con precisión usando fórmulas; sin embargo, estos datos de pérdida de presión también pueden ser obtenidos de los proveedores.
Perdida de Presión en La Broca
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Además de la pérdida de presión en la broca, varios cálculos de hidráulica adicionales son usados para optimizar el rendimiento de la perforación. Éstos incluyen cálculos de la potencia hidráulica, de la fuerza de impacto y de la velocidad del chorro.
Perdida de Presión en el Espacio Anular
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La pérdida de presión para cada intervalo debe ser calculada separadamente y sumada para obtener la pérdida total de presión total del intervalo anular.
DENSIDAD EQUIVALENTE DE CIRCULACIÓN (ECD) La presión en una formación durante la circulación es igual al
total de las pérdidas de presión de circulación anular desde el punto de interés hasta el niple de campana, más la presión hidrostática del fluido. Esta fuerza se expresa como la densidad del lodo que ejercería una presión hidrostática equivalente a esta presión. Este peso equivalente del lodo se llama Densidad Equivalente de Circulación (ECD).
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CÁLCULO PERDIDAS DE PRESIÓN
Continua….