hidráulica2

• Velocidad del fluido de perforación en el interior de la tubería vp, (ft/s):

• Velocidad del fluido de perforación en el espacio anular vA, (ft/s):

21

408.0

D

Qvp

21

22

408.0

DD

QvA

Hidráulicas anulares

Donde, Q = Tasa de flujo, (gln/min) D1 = Diámetro interno de la tubería, (pulg)

D2 = Diámetro del hueco, (pulg)

• Indice de comportamiento de flujo, n:

Relación numérica entre el esfuerzo de corte y la velocidad de corte de un fluido en un gráfico “log/log”. Este valor describe el grado de comportamiento adelgazante por corte de un fluido.


3

3005.0

LognA

300

60032.3

Lognp

• Indice de comportamiento de flujo n, (adimensional):



• Indice de consistencia, k:

Se refiere a la viscosidad de un fluido que fluye, de idéntico concepto que VP.

pn1022

5.11 600p

An511

5.11 300A

• Factor de consistencia k, (lbs-seg2/100ft2):

Donde, n = Indice de comportamiento de flujo, (adimensional)



• Viscosidad efectiva, μ:

La viscosidad usada para describir el fluido que fluye a través de una geometría particular; al cambiar las geometrías del pozo, también cambia µe.

196

100

pn

ppp D

v

1

12

144100

An

AAA DD

v

• Viscosidad efectiva μ, (cp):

Donde, k = Factor de consistencia, (lbs-seg2/100ft2)v = Velocidad del fluido de perforación en la tubería y anular, (ft/s) n = Indice de comportamiento de flujo, (adimensional)D = Diámetros interno de la tubería y del hueco, (pulg)



• Número de Reynolds, Re:

Un término numérico adimensional decide si un fluido circulante estará en flujo laminar o turbulento. La práctica recomendada por API supone número de Reynolds mayor a 2,100 marcará el comienzo de flujo turbulento y menor o igual a 2,100 flujo laminar.

• Número de Reynolds Re, (adimensional):

pn

p

pp

pp

n

n

Dv

4

13

928Re

An

A

AA

AA

nn

DDv

312

928Re 12


• Tipo de flujo:

n13703470Re

Laminar:

Transicional:

nn 13704270Re13703470

Turbulento:

n13704270Re


• Velocidad critica, (ft/s):

nA

n

n

A

AAA

c A

A

DDDD

nn

n

v

2

1

1

1212

144928

312

10013703470

Donde, vc = Velocidad anular crítica, (ft/s)


• Caudal crítico, (gln/min):

Qc = (2.45)vc(D22 – D1

2)

Donde, Qc = Tasa de flujo crítica, (gln/min)



• Factor de fricción de Fanning, f:

Este término adimensional es definido para fluidos de la ley de la potencia en flujo turbulento y relaciona el número de fluido de Reynolds con un factor de “aspereza” de la tubería.

• Factor de fricción de Fanning f, (adimensional):

Laminar en la tubería:

ppf Re

16

AAf Re

24

Laminar en el anular:


pp

bp

ppp nnn

anf

13703470

16

13703470

16

13704270800

13703470Re

Transicional en la tubería:


50

93.3 pLogna

7

75.1 pLognb

Donde,


Transicional en el anular:


AA

bA

AAA nnn

anf

13703470

24

13703470

24

13704270800

13703470Re

50

93.3 ALogna

7

75.1 ALognb

Donde,



Turbulento en la tubería:

bp

p

af

Re

50

93.3 pLogna

7

75.1 pLognb

Donde,



Turbulento en el anular:

bA

A

af

Re

50

93.3 ALogna

7

75.1 ALognb

Donde,


• Caída de presión en la tubería y en el anular ∆P, (psi/ft):

D

fP ppp 1.25

2

12

2

1.25 DD

fP AAA


• Pérdida de presión en el interior de la tubería Pp, (psi):

Pp = ∆Pp X Longitud de la tubería

• Pérdida de presión en el espacio anular PA, (psi):

PA = ∆PA X Longitud del espacio anular


• Densidad equivalente de circulación ECD, (lpg):


La presión de la bomba es una medida de la presión de fricción total del sistema de circulación, sin embargo solamente se aplica la pérdida de presión del espacio anular contra la pared del pozo. Esta es una presión adicional a la presión hidrostática. Convirtiendo la pérdida de presión en el espacio anular a peso de lodo equivalente y sumando este valor al peso del lodo nos da la densidad equivalente de circulación (ECD).

• Densidad equivalente de circulación ECD, (lpg):

TVD

PECD A

052.0

Donde, ∑PA = Sumatoria de las pérdidas de presión anulares, (psi)TVD = Profundidad vertical verdadera, (ft) ρ = Densidad del fluido de perforación, (lpg)



• Pérdidas de presión en superficie PSuperficie, (psi):

2.08.18.0 VPQEPSuperficie

Donde, E = Constante que representa a los cuatro tipos de equipo de superficie empleados en el taladro ρ = Densidad del fluido de perforación, (lpg)Q = Tasa de flujo, (gln/min)VP = Viscosidad plástica, (cp)

Clasificación E

Sistema inglés Sistema métrico

1 2,5 x 10-4 8,8 x 10-6

2 9,6 x 10-5 3,3 x 10-6

3 5,3 x 10-5 1,8 x 10-6

4 4,2 x 10-5 1,4 x 10-6





PSuperficie = 0,35 x Factor x Densidad del lodo x Tasa de flujo

Factor de conexión de superficie. Este valor puede oscilar entre 0,2 y 0,5, siendo éste último el valor por omisión que se utiliza normalmente

Hidráulicas de brocas

• Área total de flujo At, (pulg2):

8.1303

... 223

22

21 n

t

JJJJA

Donde J = Dimensión de la boquilla en 32avos de pulgada.

tn A

Q

117.3

• Velocidad en las boquillas vn, (ft/s):

Donde, Q = Tasa de flujo, (gln/min) At = Área total de flujo de las boquillas, (pulg2)


• Pérdida de presión en la broca Pn, (psi):

222156

n

nJ

QP

Donde ρ = Densidad del fluido de perforación, (lpg)Q = Tasa de flujo, (gln/min) J = Dimensión de la boquilla en 32avos de pulgada.



• Potencia hidráulica de la broca, HHP:

Es el poder usado por la acción de chorro de la broca.

• Potencia hidráulica de la broca HHP, (HP):

1714nQP

HHP

Donde, Q = Tasa de flujo (gln/min) Pn = Caída de presión en la broca (psi)



• Potencia hidráulica de la broca por in2 HHP/in2, (HH/in2):

2

2732.12/

D

HHPinHHP

Donde, HHP = Potencia hidráulica de la broca, (HP) D = Diámetro del hueco o broca, (in)


• Fuerza de impacto hidráulico, Fi:

Es la fuerza ejercida en la formación debido a la acción del fluido que sale por las boquillas.

• Fuerza de impacto hidráulico, Lbs:

1932n

i

QF

Donde, ρ = ppg Q = Tasa de flujo (gln/min)

vn = ft/s


Selección de Jets

• Área total de flujo requerida At, (in2):

2/15.1238

96.2

CP

QAt

Donde Q = Tasa de flujo, (gln/min) P = Presión disponible en el stand pipe, (psi)ρ = Densidad del fluido de perforación, (lpg)C = Constante; 0.65 para máximo HHP

0.48 para máxima fuerza de impacto 0.59 para intermedio HHP – Fuerza de impacto

Selección de Jets

• Algoritmos para tamaños de jets, (1/32 in):

2/1

1

797.1303

tAN

J

2/121

2 797.13031

797.1303

JA

NJ t

2/122

21

3 797.13032

797.1303

JJA

NJ t

Selección de Jets


2/123

22

21

4 797.13033

797.1303

JJJA

NJ t

2/124

21

3 797.1303

...

4

797.1303

N

tN

JJAJ

2/123

21

2 797.1303

...

3

797.1303

N

tN

JJAJ

Selección de Jets


2/122

21

1 797.1303

...

2

797.1303

N

tN

JJAJ

2/121

21

797.1303

...

1

797.1303

N

tN

JJAJ

Donde N = Número de jets deseado J1, J2. etc. = Tamaño de los jets en 32avos de in

hidráulica2

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