208219515 Hidraulica de Perforacion

8/10/2019 208219515 Hidraulica de Perforacion

1/54

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N1HIDRULICADE LA PERFORACINPrograma de EntrenamientoAcelerado para IngenierosSupervisores de PozoHIDRULI CA DE LA PERFORACI N2Reologa Reo = Flujo Logos = Estudio La Reologa es el estudio del flujo de fluidos.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N3Razones para estudiar la ReologaSe requiere la Reologa para predecir: Qu tan bueno es el transporte los recortes afuera del pozo Qu tan buena es la limpieza de los ripios en la cara de labarrena. Cules son las prdidas de presin en el sistema. Cmo se comporta el sistema de fluido con los regmenes deflujo que se emplean en el pozo.

En otras palabras se necesita entender la hidrulica de losfluidos de perforacin.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N4 Caracterizacin de los FluidosReologaAFv + dvv-La fuerza de resistencia o arrastre es el esfuerzo de cortante-La diferencia en las velocidades dividido entre la distanciase llama la velocidad de cizallamiento.

ReologaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N5El esfuerzo cortante y la velocidad de cizallamiento: Esfuerzo Cortante : Unidad : Lbf / 100 ft2Fuerza que causa el corterea superficial de la lmina

Velocidad de cizallamiento: Unidad : 1 / seg (segundorecproco)Diferencia de velocidad entre 2 lminasDistancia entre 2 lminas

ReologaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N6222 248 . 30sec980 454*


2/54

100 1001

,_

,_

,_

ftcmcmlbfgftlbfftlbfEn Unidades del sistema internacional de medidas, S.I.:2 22

2 79 . 4sec*79 . 41001cmDynecmcm gmftlbf

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N7Viscosidad La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluiry se define como la Razn del Esfuerzo cortantea la velocidad de cizallamiento.Poisecmdyne


3/54

> 2secgt La unidad Poise es al

o

rande, por lo que seprefiere expresar la viscosidad en Cen

ipoise quees 1/100 de 1 Poise.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N8Fluidos New

onianosLos fluidos New

onianos son aquellos en los cuales la viscosidad permanece cons

an

epara

odas las velocidades de cizallamien

o siempre y cuando la

empera

ura y la presinpermanezcan cons

an

es.Ejemplos de Fluidos New

onianos son: el a

ua, la

licerina y el acei

e li

ero.El esfuerzo cor

an

e es direc

amen

e proporcional a la velocidad de cizallamien

o:gt

EsfuerzoCortanteVelocidad deCizallamientoHIDRULI CA DE LA PERFORACI N9Los fluidos no newtonianos no muestran una proporcionalidad directa entre elesfuerzo de cortante y la velocidad de cizallamiento. La mayora de los fluidosde perforacin son no newtonianos.La grfica que se muestra es un ejemplo un fluido no Newtoniano. La viscosidad de un fluido no Newtoniano se conoce como la viscosidad

efectiva y para obtener su valor se debe especificar una velocidad decizallamiento especfica.Fluidos NewtonianosHIDRULI CA DE LA PERFORACI N10Modelo Plstico de BinghamSe han desarrollado varios modelos matemticos para simular la reologa de losfluidos de perforacin. El que se usa ms ampliamente en el campo es el ModeloPlstico de Bingham.Este modelo supone un comportamiento lineal de la relacin entre el esfuerzocortante y la velocidad de cizallamiento, pero la lnea no cruza el ori

gen comosucede con los fluidos Newtonianos.EsfuerzoCortanteVelocidad deCizallamientoHIDRULI CA DE LA PERFORACI N11La ecuacin del modelo plstico de Bingham est dada por:Esfuerzo


4/54

CortanteVelocidad deCizallamientoy p t g t + La intercepcin con el eje y se conoce como el Punto de Cedenciay es el esfuerzo que se requiere para hacer que el fluido se pongaenmovimiento.La pendiente de la curva se conoce como la Viscosidad Plstica.ytPendien

e = PVIn

ercepcin = YPPun

o de CedenciaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N12Viscosidad Pls

ica, PV:Los lodos de perforacin normalmen

e es

n compues

os por una faselquida con

inua en la cual es

n dispersos los ma

eriales slidos. LaViscosidad Pls

ica es la resis

encia al flujo relacionada con la friccinmecnica que es causada por:

La concen

racin de slidos.El

amao y forma de los slidos.La viscosidad de la fase lquida.En el campo la PV se considera como una

ua para el con

rol de slidos.Se incremen

a conforme el porcen

aje volum

rico de slidos se incremen

ao si el porcen

aje volum

rico permanece cons

an

e pero el

amao depar

culas disminuye.Por lo

an

o, la PV se puede reducir al reducir la concen

racin de slidos odisminuyendo el rea superficial.Modelo Pls

ico de Bin

hamHIDRULI CA DE LA PERFORACI N13Pun o de Cedencia, YP - El pun o de cedencia es la resis encia inicial al

flujo debida a las fuerzas elec

roqumicas en

re las par

culas. Es

as fuerzasson causadas por las car

as localizadas en la superficie de las par

culasdispersas en la fase fluida. El pun

o de cedencia depende de:Las propiedades superficiales de los slidos en el lodo.La concen

racin volum

rica de los slidos.El ambien

e inico del lquido que rodea a los slidos.El YP se puede con

rolar por medio de un

ra

amien

o qumico adecuado.Las car as posi ivas en las par culas se pueden neu ralizar por laadsorcin de

randes iones ne

a

ivos. Es

os pueden ser apor

ados porproduc

os qumicos como:

aninos, li

ni

os, li

nosulfona

os, e

c.En caso de con

aminacin de iones como calcio o ma

nesio, es

os se

pueden remover como precipi

ados insolubles.La dilucin con a

ua

ambin puede reducir el YP. Sin embar

o, si laconcen

racin de slidos es demasiado elevada no va a ser efec

iva.Modelo Pls

ico de Bin

hamHIDRULI CA DE LA PERFORACI N14Medicin de la Reolo

aLas propiedadesreol icas de losfluidos de perforcin


5/54

se de

erminan enequipos como elmos

rado aqu,llamado Reme ro oViscosme

roRo

acionalLminasparalelasinfini

asHIDRULI CA DE LA PERFORACI N15Reome

ro (Viscosme

ro Ro

acional)Esfuerzo de Cor an e = f (Lec ura observada)Velocidad de cizallamien

o = f (RPM de la cubier

a)Esfuerzo de Cor

an

e = f (Velocidad de Cizallamien

o)) ( f g t CILINDROCubiertafluido(GAMMA), la velocidad de cizallamientode(TAU), el esfuerzo cortante, depende del valorgt

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N16Viscosme

ro Ro

acional La plomada y el cilindro es

n dispues

os de

al forma quecuando las RPM vis

as en la escala, al ser mul

iplicadas poruna cons

an

e (1.7)

ienen unidades de se

undos recprocos. La lec

ura observada x 1.0678 = (lb/100f

2)o mul

iplicado por 5.11 ( 1.0678 x 4.79 )lo convier e a dinas/cm2Poise

SeccmDinasTiene unidades deLec

ura x- 12xRPM de la Camisa x 1.71.0678 x 4.79HIDRULI CA DE LA PERFORACI N17

RPM seg

13 5.116 10.22100 170200 340300 511600 1022RPM x 1.703 = seg

1


6/54

Remetro Caso baseHIDRULI CA DE LA PERFORACI N18Velocidades de Cizallamiento tpicas en un PozoLoclizacin Velocidad de Cizallamiento (sec

1)Tub. de Perf. 100

500Lastra barrena 700

3000Toberas de la barrena 10,000 100,000Eapacio Anular 10

500Presas de Lodo 1

5HIDRULI CA DE LA PERFORACI N19De Regreso al Modelo Plstico de BinghamHIDRULI CA DE LA PERFORACI N20PV =Pendiente, YP = Interseccincp Unidades PV Pendientex xx x Pendientes Centipoise en Poise de unidades tendr esta

x Pendiente- ---\--300 600

100 3300300 6001007 . 111 . 5300 600 300 6007 . 111 . 5300 600 300 600f f

f ff ff fPENDIENTEINTERCEPTO21003000 0 300


7/54

1007 . 111 . 50 300 0 300pielb

UnidadesPV YpYpPVx x Pendiente- \- --fff ff fHIDRULI CA DE LA PERFORACI N

21Limitaciones del Modelo Plstico de BinghamLos

luidos de per

oracin tpicos tienen valores ms bajos avelocidades de cizallamiento bajas. Por lo tanto, el modeloplstico de Bingham no

unciona para predecir la reologa del lodoen el espacio anular por ejemplo.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N22Otros Parmetros que se Miden con el Viscosmetro Fann VGLSRYP: Low Shear Rate YPPunto de cedencia a baja velocidad de cizallamiento Medida dela viscosidad del lodo a baja velocidad de cizallamiento. Mide lacapacidad del lodo para transportar recortes en el espacio anular.

Mientras ms grandes sean los recortes ms elevado ser elvalor LSRYP requerido. Se calcula con la expresin:6 ) 2 3 ( f f - x LSRYPComo una regla prctica el LSRYP debe estar cerca al dimetrodel pozo en pulgadas.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N23Fuerza de Gel Fuerzas de Gel de 10 seg y 10 minutos indicanlas fuerzas de atraccin desarrolladas en el fluido cuando seencuentra bajo condiciones estticas durante dichos intervalos detiempo. Los valores excesivos son una indicacin de que hay unaalta concentracin de slidos. La grfica muestra los tipos defuerza de gel.

Otros Parmetros que se Miden con el Viscosmetro Fann VGHIDRULI CA DE LA PERFORACI N24Viscosidad Efectiva =N Ne f 300


8/54

Viscosidad aparente =2600600600 300 ff aSe usa para encontrar la viscosidad real a unas RPM dadas.Es un indicador de que individualmente o en forma simultneael YP y la PV estn incrementandoOtros Parmetros que se Miden con el Viscosmetro Fann VGHIDRULI CA DE LA PERFORACI N25Ejemplo de clculo Dadas las lecturas del Viscosmetro Fann V G de:64 @ 600 RPM40 @ 300 RPMCalcular la PV, el YP y la Viscosidad Aparente a 600 y laviscosidad efectiva a 300 RPMPV = 600 - 300 = 64 40 = 24YP = 300 PV = 40 24 = 16

Visc. Ap.@ 600 = 300 x lectura@ 600/rpm= 300x64/600 = 32Visc. Efect.@ 300 = 300 x lectura@300/300 = 40f ffHIDRULI CA DE LA PERFORACI N26NewtonianoModelo de la Ley de PotenciaModelo de la Ley de Potencia Se utiliza para simular el comportamiento de

luidos de per

oracin basados en polmeros que no tienen un es

uerzo decedencia. (por ejemplo las salmueras transparentes viscosi

icadas).La ecuacin general para este modelo es:

nKg t K es el ndice de consistencia, n es el ndice de comportamiento deflujo. 0 < n < 1.0 Tanto K como n son particulares para cada fluido.velocidad decizallamientoEsfuerz

oCortante


9/54

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N27nKg t n se puede obtener de :300600log 32 . 3ff ny sus unidades son adimensionales.K se puede obtener de :nK511300 * 511 fy sus unidades estn en centipoise.Otros Modelos de Reologa Otros Modelos de ReologaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N28Modelo de la Ley de Potencia Modificado = Modelo Herschel-BulkleyModelo usado para simular el comportamiento de la mayora de

los fluidos de perforacin. Toma en cuenta el esfuerzo de cedenciapara iniciar el flujo, que tiene la mayora de los fluidos.Velocidad de CizallamientoEsfuerzoCortanteNewtonianoModelo de Ley de Potencia Modificadony Kg t t + Otros Modelos de Reologa Otros Modelos de ReologaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N29

ny Kg t t + Los valores para K y n se obtienen en la misma forma quepara el modelo de la ley de potencia para flujo en tubera; sinembargo varan ligeramente para flujo anular. Esto se va amostrar posteriormente.Otros Modelos de Reologa Otros Modelos de ReologaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N30 rea de la lmina superior = 20 cm2 Distancia entre lminas = 1 cm

Fuerza requerida para moverla lmina superior a 10 cm/s= 100 dynes. Cul es la viscosidad del fluido?Ejercicio para Fluido Newtoniano( Ejercicio 4.16 del Libro de texto Applied Drilling Engineering)HIDRULI CA DE LA PERFORACI N31poise 5 . 0 5 . 0105


10/54

2 - cm s dina1 -2seg 10/1 dinas/cm 20 / 100//Corte de Velocidad tan c esfuerzo L V A F te orcp 50 SOLUCIN AL EJERCICIO 4.16HIDRULI CA DE LA PERFORACI N32Fluido Plstico Binghamrea de la lmina superior= 20 cm

2Distancia entre las lminas= 1 cm 1. Fuerza Min. Para hacer mover la lmina = 200 dinas 2. Fuerza para mover la lmina a 10 cm/s = 400 dinas Calcular el Punto de Cedencia y la Viscosidad PlsticaEjercicio para Fluido Plstico Bingham( Ejercicio 4.17 del libro de texto ADE )HIDRULI CA DE LA PERFORACI N33 Punto de cedencia:2 2 1020

200cmdinascmdinasAFyy t2 2 79 . 4p 100

lbf1 erocmdinasiep 79 . 410y


11/54

\t 2p lbf/100 09 . 2 ieSOLUCIN AL EJECICIO 4.17HIDRULI CA DE LA PERFORACI N34SOLUCIN AL EJERCICIO 4.17cp 100 . e . ip poise 1 11010 202 -- \cm s dinap

,_

+ cm 1cm/s 10cm 20 dinas 200cm 20 dinas 4002 2

p Viscosidad plstica, pg t t p y+ por dado estHIDRULI CA DE LA PERFORACI N35 rea de la lmina superior = 20 cm2

Distancia entre lminas = 1 cm Fuerza sobre la lmina superior = 50 dinas si v = 4 cm/s Fuerza sobre la lmina superior = 100 dinas si v = 10 cm/s Calcular el ndice de consistencia (K) y el ndice de comportamiento de flujo (n)Ejercicio para Fluido de Ley de Potencia( Ejercicio 4.18 del libro de texto ADE)HIDRULI CA DE LA PERFORACI N36Solucin para el Ejemplo 4.18


12/54

v = 4 cm/s( )nnnKKK4 5 . 21420504 4

,_

g t rea de la lmina superior = 20 cm2 Dis

ancia en

re lminas = 1 cm Fuerza sobre la lmina superior= 50 dinas si V = 4 cm/s(i)HIDRULI CA DE LA PERFORACI N37Solucin al Ejemplo 4.18 v = 10 cm/s( )n

nn10 1010 K 5110K20100K

,

_

g t rea de la lmina superior = 20 cm2 Dis

ancia en

re lminas = 1 cm


13/54

Fuerza sobre la lmina superior= 100 dinas , si V = 10 cm/s(ii)HIDRULI CA DE LA PERFORACI N38Solucin al Ejemplo 4.18 Despejando K y sus

i

uyendo en iiencon

ramos que n es :5 . 2 lo

2 lo

45 . 2: .... nnK i de7565 . 0 n ( )nK 4 5 . 2 (i)(ii)( )n

K 10 5 HIDRULI CA DE LA PERFORACI N39Ejemplo de Solucin 4.18 De la Ecuacin (ii):poise eq. 8760 . 0105105K 7565 . 0 n \

cp. eq. 6 . 87 K ( )nK 10 5 (ii)HIDRULI CA DE LA PERFORACI N40Tipos de Flujo Tipos de FlujoReologa Flujo de TapnPerfil de Velocidad ( Movimiento en flujo de tapn)La velocidad es igual en el centro y en la pared.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N41Tipos de Flujo

Tipos de FlujoReologa Flujo LaminarPerfil de Velocidad ( Movimiento deslizante )La velocidad es mxima en el centroHIDRULI CA DE LA PERFORACI N42Tipos de FlujoTipos de FlujoReologa Flujo TurbulentoPerfil de Velocidad ( Movimiento en remolinos, pero un perfil plano)


14/54

Velocidad promedio de partculas es uniforme (no cerca de la pared).HIDRULI CA DE LA PERFORACI N43Flujo Turbulento o Laminar?Flujo Turbulento o Laminar?Reologa Velocidad CrticaFlujo TurbulentoFlujo LaminarVelocidad crticaPunto de transicinVelocidad de CizallamientoEsfuerzodec

ortanteHIDRULI CA DE LA PERFORACI N44Reologa Nmero de Reynolds El nmero de Reynolds toma en consideracin losfactores bsicos del flujo en la tubera: La tubera, el dimetro, la velocidad promedio, la

densidad del fluido y la viscosidad del fluido. Re = Velocidad x diam del tubo / dimetro del espacioanular x densidad / viscosidad efectiva del fluido Laminar < 2100 - Transicin - 3000 < TurbulentoEl rgimen de flujo particular de un fluido de perforacin durante laperforacin puede tener un efecto importante en parmetros talescomo prdidas de presin, limpieza del fondo y estabilidad del pozo.Flujo Turbulento o Laminar?Flujo Turbulento o Laminar?HIDRULI CA DE LA PERFORACI N45Hidrulica del Equipo de Perforacin Contenido:

Objetivos Introduccin a la hidrulica del equipo deperforacin Clculos hidrulicos Optimizacin de los aspectos hidrulicosHIDRULI CA DE LA PERFORACI N46ObjetivosAl final de este Mdulo USTED va podr entender:1. El sistema de circulacin


15/54

2. Ejemplos de clculos3. La optimizacin de la hidrulica de perforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N47 Sistema de Circulacin:Hidrulica de la PerforacinBombade lodosTubera dePerforacinEspacio AnularBarrenaLastra BarrenaAgujero AbiertoTubera de Revestimiento& cementoPresaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N48Presiones en el Sistema CirculanteP6PdpP

SuperfPdcPbarrenaPadpPadcPBombaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N49

Las cadas de presin en el sistema son:PBomba= PSuperf+ Pdp+ Pdc+ Pde barrena+Padp

+ PadcPrdidas de Presin Reacomodando:PBomba= Pbarrena+ (PSuperf.


16/54

+ Pdp+ Pdc+Padp+ Padc)Todas las prdidas de presin que estn del lado derecho de laprdida de la barrena con frecuencia se llaman las prdidasParsitas PT= Pbarrena+ PcHIDRULI CA DE LA PERFORACI N50Clculo de las Prdidas de Presin Prdidas de Superficie Prdidas en la Sarta Modelo Plstica de Bingham Prdidas en la Sarta Modelo de la Ley de Potencia

Cada de Presin a travs de la BarrenaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N51Prdidas de presin en los Equipos de SuperficieEn la prctica, nicamente hay slo cuatro tipos de Equipos deSuperficie. Cada tipo se caracteriza por las dimensiones del standpipe, el kelly, la manguera rotaria y la unin giratoria. La tabla quesigue resume los cuatro tipos de Equipo de Superficie y suequivalencia en longitud con una tubera de 3.826 pulgadas de ID.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N52 Prdidas en Superficie Prdidas de Sarta con el modelo Plstico de Bingham

Prdidas de Sarta de Ley de Potencia Cada de Presin a travs de la BarrenaClculo de las Prdidas de PresinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N53A. Flujo en la TuberaDetermine la velocidad promedio y la velocidad crtica ( y Vc):min / .....5 . 242 pieD Q

V min / ....2 . 8 97 97 2 2pieD YP D PV PVVcrr + +


17/54

Modelo Plstico de Bingham (Tubera)VHIDRULI CA DE LA PERFORACI N54Si V < Vc,el flujo es laminar; utilicepsiDYP LDV LP ..225*1500 2 + Si V > Vc,el flujo es turbulento; utilicepsi

vP ..d * 8624 L Qd * 1800 L4.750.25 1.75 75 . 01.250.25 75 . 1 75 . 0 r r Modelo Plstico de Bingham (Tubera)

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N55B. Flujo Anularmin / ....) ( 2 . 6 97 97 22pieD YP D PV PVVcee

rr + +min / .....5 . 2422 pieOD D Q


18/54

Vh -donde: De= Dh- ODDetermine la velocidad promedio y la velocidad crtica ( y Vc):VModelo Plstico de Bingham (Tubera)HIDRULI CA DE LA PERFORACI N56Si V > Vc,el flujo es turbulento; utiliceSi V < Vc,el flujo es laminar; utilice) ( 200 ) () ( 1000 1 2

21 2 d dYP Ld d V LP-+- ( )

psivP ..d d * 1396 L1.251 20.25 75 . 1 75 . 0- rModelo Plstico de Bingham (Espacio Anula

)HIDRULI CA DE LA PERFORACI N

57 P

didas en Supe

ficie P

didas de Sa

ta Plstica de Bingham P

didas de Sa

ta con la Ley de Potencia Modificado Cada de p esin a t avs de la Ba enaClculo de las P

didas de P

esinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N58El modelo de la Ley de Potencia Modificado o Modelo deHe

schel

Bulkley es el modelo matemtico que desc

ibe mejo


19/54

el compo

tamiento de los fluidos de pe

fo

acin.P

didas de Sa

ta con la Ley de Potencia ModificadoHIDRULI CA DE LA PERFORACI N59Facto

de f

iccin de FanningP

didas de P

esin dent

o de la Tube

aHIDRULI CA DE LA PERFORACI N60D = Dimet

o inte

no del tubo (pulgadas)P

didas de P

esin dent

o de la Tube

aHIDRULI CA DE LA PERFORACI N61P didas de P esin en el Espacio Anula HIDRULI CA DE LA PERFORACI N62P

didas de P

esin en el Espacio Anula

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N63 Cuando se calculan las p

didas de p

esin utilizando elmodelo de la Ley de Potencia modificado, la siguientesecuencia se debe usa

pa

a cada uno de los inte

valos detube

a y de espacio anula

, utilizando las ecuaciones pa

a eltubo y el espacio anula

de mane

a co

espondiente:1. De

ive las lectu

as q600 y q300 de PV & YP.

2. Derive la lectura q100 de las lecturas q600 y q300.3. Encuentre los parmetros n y k4. Obtenga la velocidad global promedio5. Encuentre la viscosidad efectiva ( e)6. Encuentre el nmero de Reynolds. ( Nre)7. Obtenga el factor de friccin de Fanning.8. Calcule la prdida de friccin para la seccin especificada.Clculos HidrulicosHIDRULI CA DE LA PERFORACI N

64 Prdidas de Superficie Prdidas de Sarta Plstica de Bingham Cada de Presin a travs de la BarrenaClculo de las Prdidas de PresinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N65 Prdida de Presin a travs de las Toberas de la Barrena;Pb, Prdida de presin en la barrena en psiQ , Velocidad de bombeo en gpmN

n, Dimetro de toberas en 1/32 de pulgadar , densidad de lodo en ppg2224 . 104) lg ( min

,


20/54

_

tbxAQPpu TFA de os ter Enr22 232221 ....51 . 12) " 32 / 1 ( min

,_

+ + +nbN N N N Q

Pavos Toberas de os tr EnrClculo de la hid

ulica en la Ba

enaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N66 Velocidad de chorro o tobera.23 . 418nD

QVnS donde: Vn, velocidad en la tobera en pies/seg Q, velocidad de bombeo en gpm .S D


21/54

n2,suma de los dimetros de la toberaal cuadrado en 1/32 de pulgada.rbn PV 4 . 33Nota: Aunque se puede correr ms de un tamao de tobera en una barrena,la velocidad de tobera va a ser la misma para todas la toberas:Otra ecuacin para la velocidadde las toberas es:nVQA 32 . 0 El rea de flujo totalse puede obtener de :Clculo de la hidrulica en la BarrenaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N

67121/4 pozo = 9000 pies13 3/8 a = 7980 pies 72# P110Q = 500 gpmPeso de Lodo = 17.5 lb/galPV = 40YP = 303 RPM lectura = 8Tubera de Perforacin = 5 ( 4.276 ID )Collares de perforacin = 8 ( 3 ID ) , 350 piesPresin de bombeo mxima = 3500 psiEquipo de Superficie Caso 3.Calcule: 1. Las prdidas de presin totales

2. Perd de P. en la barrena3. Tamaos de tobera 4. ECDUSE AMBOS MODELOS, DE BINGHAM Y EL DE LEY DE POTENCIA MODIFICADOClculos Hidrulicos Ejercicio #1HIDRULI CA DE LA PERFORACI N68En general, los aspectos hidrulicos de la barrena se optimizan paramejorar la velocidad de perforacin; sin embargo, hay muchos factores queafectan la velocidad de perforacin: Tamao de la barrena Tipo de la barrena Caractersticas de la barrena Tipo y resistencia de la formacin

Aspectos hidrulicos de la barrenaEl objetivo de la optimizacin hidrulica es obtener un buen equilibrio encontrolar las presiones en el pozo, el gasto o tasa de bombeo, la limpiezadel pozo, la presin de bombeo, ECD y la cada depresin a travs de labarrena.La presin y la velocidad de circulacin mximas son restriccioneslimitadas ligadas a las capacidades del equipo de perforacin.Hidrulica de la PerforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N


22/54

69Clculos Hidrulicos Ejercicio #2Si la profundidad total de la seccin de pozo de 12 est a14,000 pies, y el objetivo era perforar toda la seccin con unabarrena, qu tamao de toberas escogera? (suponga que latasa de bombeo y la reologa del lodo permanecenconstantes).HIDRULI CA DE LA PERFORACI N70En general la meta es usar del 50% al 65 % de la presin decirculacin mxima permisible en la barrena. Se considera que el sistema est optimizado para fuerzade impacto cuando la prdida de presin en la barrena seaproxima al 50 % Se considera que el sistema est optimizado parapotencia hidrulica cuando la prdida de presin en labarrena se aproxima a 65 %.Hidrulica de la PerforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N71La siguiente grfica tomada del manual de MIDF ilustra la diferencia entreoptimizar para potencia hidrulica y para fuerza de impacto.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N72

Clculos de Presin Ejercicio #3Cul es el porcentaje de cada de presin a travs de labarrena en los ejercicios 1 y 2?Si el ejercicio # 2 fuera continuado, cul sera la presin debombeo al perforar a 9000 pies ? Qu podra usted hacerpara aprovechar esta situacin?HIDRULI CA DE LA PERFORACI N73 Potencia Hidrulica; HHP en la barrena = (PbQ ) / 1714 Donde;

HHP , potencia hidrulica .Pb, prdida de presin en la barrena en psi Q , gasto o caudal de la bomba en gpm HHP en la bomba = (PtQ) / 1714 Donde; HHP , potencia hidrulica Pt, prdida de presin total en psi ( SPP)

Q , gasto o caudal de la bomba en gpmHidrulica de la PerforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N74Potencia hidrulica por pulgada cuadrada de rea de la barrena ( HSI )Hay un trmino

ue se usa en la hidrulica de perforacin para teneruna mejor idea de la magnitud de la potencia hidrulica. A este trminose le llama potencia hidrulica por pulgada cuadrada de rea de cara dela barrena (H.S.I, por sus siglas en ingls) y bsicamente se obtiene aldividir la potencia hidrulica entre el rea del dimetro del pozo

ue est


23/54

perforando la barrena.H.S.I = HHP disponible en la barrena/rea de la cara de la barrenaHidrulica de la PerforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N75Clculos de Presin Ejercicio #4Calcule la Potencia Total, la Potencia en la Barrena y el H.S.I.para el Ejercicio1, 2 y la segunda pregunta del ejercicio 3.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N76Fuerza de Impacto del Chorro; La fuerza

ue ejerce el fluido al salir por debajo dela barrena. Se expresa como:1930 rni QVF Donde:Fi, la fuerza del impacto de chorro en librasQ, gasto o tasa de bombeo en gpm,

Vn, velocidad del chorro en las toberas en pies/segr , densidad de lodo en ppgClculos de la hid

ulica en la Ba

enaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N77Clculos de P

esin Eje

cicio #5Calcule la fue

za de impacto de cho

o pa

a loseje

cicios 1, 2 y la segunda p

egunta del eje

cicio 3.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N78Clculos de P esin Eje cicio #6

Realice el eje

cicio 1 utilizando d

illing office de tal mane

a que: Se ealicen dos co idas de ba ena. Cada co

ida de ba

ena se optimice pa

a H.S.I.Cules son las configu

aciones de tobe

a en cada co

ida y aqu p

ofundidad se debe

ealiza

el viaje pa

a cambia

lastobe as?HIDRULI CA DE LA PERFORACI N79Fin del MduloHIDRULI CA DE LA PERFORACI N80P

incipios sob

eHid

ulica de Pe

fo

acin

P

og

ama de Ent

enamientoAcele

ado pa

a Supe

viso

esHIDRULI CA DE LA PERFORACI N81Contenido: Objetivos Conceptos bsicos de Hid

ulica P

didas de P

esin y Densidad Equivalente deCi culacin Seleccin de Tobe

as pa

a la Ba

ena


24/54

Optimizacin Hid

ulicaHid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N82Objetivos: Al final de esta p

esentacin USTED PODRA: Entende

los conceptos bsicos de la hid

ulica de lape

fo

acin, Desc

iba va

ias p

didas de p

esin Facto

es que afectan la DEC Seleccione las tobe

as de la ba

ena pa

a optimiza

lahid

ulica de la ba

enaHid ulica de la Pe fo acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N83Ci

culacin de Fluidos: La ci

culacin del fluido tiene que disea

se pa

a

emove

los

eco

tes con eficiencia y tambin pa

aenf

ia

la ca

a de la ba

ena, Estos

eque

imientos pueden satisface

se alaumenta

el caudal o gasto de la bomba, Sin emba

go, el inc

emento en la velocidad debombeo del fluido (gasto) puede causa

unae

osin excesiva de la ca

a y una falla p

ematu

a

de la ba

ena.Hid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N84Ba

ena de Conos de Rodillo: La velocidad de penet

acin es funcin de muchos pa

met

osincluyendo: Peso Sob

e la Ba

ena, WOB, Velocidad de Rotacin de la ba

ena, RPM, P

opiedades del Lodo, Pa a evita un influjo de fluidos desde la fo macin al aguje o,la p

esin hid

osttica del lodo debe se

lige

amente ms altaque la p esin de la fo macin (ma gen de segu idad),

Eficiencia Hid

ulica.Hid ulica de la Pe fo acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N85Eficiencia Hid

ulica :Los efectos del aumento de caballaje hid ulico en laba

ena son simila

es a su efecto sob

e las ba

enas deconoEl fab

icante con f

ecuencia

ecomienda un caudal de flujomnimo en un intento po asegu a que la ca a de la ba enase mantenga limpia y la tempe

atu

a del co

tado

semantenga al mnimoEste

eque

imiento pa

a la tasa de flujo puede tene

un

afecto adve

so sob

e la optimizacin del caballaje hid

ulicoen la ba

ena, HHP.Hid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N86Impo

tancia de una buena Hid

ulica pa

a pe

fo

a

: Remocin de

eco

tes en el espacio anula

P

esin hid

osttica pa

a balancea

la p

esin del po

o yp eveni que se colapse el aguje o del pozo DEC (Densidad Equivalente de Ci

culacin)


25/54

P

esiones de Su

gencia / suaveo du

ante los viajes deent

ada y salida de la sa

ta en el pozo Limitacin de la capacidad de bombeo Optimizacin del p oceso de pe fo acin (Max HHPconsumido en la ba

ena o Max Impacto del Cho

o) Efectos de P

esin y Tempe

atu

aHid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N87Limpieza del Aguje

o: Velocidad Anula

Velocidad de penet

acin (ROP) Viscosidad Angulo del Aguje

o Densidad del Lodo Ensanchamiento del Aguje

o po

e

osin (lavado)Hid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N88Hid

ulica de la Pe

fo

acinSistema de Ci

culacin:Bombade lodosTube

a de

Pe

fo

acinEspacio Anula

Ba

enaLast

a Ba

enaAguje

o Abie

toTube

a de Revestimiento& cementoP

esaHIDRULI CA DE LA PERFORACI N89P didas de P esin en el Sistema Ci culante: P

dida de p

esin en el equipo de la supe

ficie De la bomba al stand pipe, mangue a ota ia, Kelly o

Top D

ive, hasta la pa

te supe

io

de la tube

a depe fo acin P

dida de p

esin a t

avs de la sa

ta de pe

fo

acin P

dida de p

esin en las he

amientas del fondo: PDM / Tu

binas Abso bedo es de impacto / Ma tillos de Pe fo acin MWD / LWD P

dida de p

esin a t

avs de las tobe

as en la ba

ena P

didas de p

esin en el espacio anula

Hid ulica de la Pe fo acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N90Ma

gen Ope

ativo de las P

esiones del Lodo:

P

esinP

ofundid


26/54

adP

esin de po

osDECP

esin de F

actu

aP

esin Hid

osttica del LodoHid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N91Conceptos Bsicos de Hid

ulica; Velocidad p

omedio del fluido Velocidad del fluido a t

avs del espacio anula

Vf(pies/min);v Qd df -24 5122

12. Velocidad del fluido a travs de la sarta de perforacin Vf(pies/min):v Qdf 24 51

2. Q = Gasto o tasa de bombeo (gal/min, gpm), d2 = Dimetro del agujero (pulgadas), d1 = Dimetro externo de la sarta de perforacin (pulgadas), d = Dimetro interno de la sarta de perforacin (pulgadas).Hidrulica de la PerforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N92Nmero Reynolds (para flujo en el espacio anular):( ) [ ] '' 2

2 2300 * 69 . 8 * * / * 69 . 43 NNq N Dp DhDp Dh QE MW R -


27/54

1]1

-Q -Laminar si RN < 2000Transicin RN est entre 2000 y 3000Turbulento si RN >3000Donde:RN, Nmero Anular de Reynolds (sin dimensin)MW, Densidad del Lodo (lbs/gal)EqQ300Lectura del Viscosmetro Fann a 300 RPMDh, Dimetro del Agujero (pulgadas)Dp, Dimetro de la tubera (pulgadas)

N', valor n en la Ley de Potencia = log (Q600/Q300) / log (600/300)Hidrulica de la Per

oracinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N93Clculos para el Flujo Crtico: La velocidad de bombeo (gasto) a la cual el per

il de

lujo en elespacio anular ms pequeo pasa de laminar a turbulento. Es importante mantener el

lujo en laminar al per

orar a travs de

ormaciones mecnicamente inestables.

{ }nnNCc) Dp Dh ( . .R) Dp Dh (

-1]1

-- 213002 269 8 64 43 rq


28/54

Qc,Gasto o tasa de bombeo ,gpmRNC, Nmero Reynolds crtico , usualmente 2,000Dh , dimetro del agujero en pulgadasDp , dimetro de la tubera en pulgadasn, valor n de la Ley de Potencia = log (Q600/Q300) / log (600/300)Q300, lectura del viscosmetro Fann a 300 RPM.Hidrulica de la Per

oracinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N94Prdidas de Presin en el Espacio Anular Flujo Laminar: Si la tasa de bombeo (gasto) est por debajo del NmeroReynolds crtico en el espacio anular el clculo de prdidade presin en psi/1000

t. es:n

nDp Dh

Dp Dh APL 1]1

+- +

) ( 69 . 8) /( 75 . 3 1 2300qQ,,,Gasto o tasa de bombeo, gpmAPL, prdida de presin en el espacio anular psi/1000 ft.Dh , dimetro del agujero en pulgadasDp , dimetro de la tubera en pulgadasn, valor n en laLey de potencia = log (Q600

/Q300) /log (600/300)Q300, lectura del viscosmetro Fann a 300 RPMHIDRULI CA DE LA PERFORACI N95Prdidas de Presin en el Espacio Anular Flujo Turbulento: Si el gasto de

lujo est por arriba del nmero Reynolds crtico, el clculo


29/54

de prdida de presin del espacio anular en psi/1000

t. ser:2 32) ( ) ( 67 . 163Dp Dh Dp Dh R

APLNC - - rQ,,Gasto o tasa de bombeo ,gpmAPL, p

dida de p


en psi/1000 pies.Dh , dimet

o del aguje

o en pulgadasDp , dimet

o de la tube

a en pulgadasRNC, Nme

o Reynolds c

tico , usualmente 2,000r densidad del lodo en lbs/galHid

ulica de la Pe

fo

acin

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N96Densidad Equivalente de Ci

culacin Densidad Equivalente de Ci

culacin (DEC): (DEC): DEC es la suma de p

didas de p


dividida(p

ofundidad x facto

). En unidades de campo se exp

esa como:oaTVD PDEC r +S

052 .DEC, Desnsidad Equivalente de Circulacin en lbs/galpa, Prdida de la presin en el espacio anularTVD, Profundidad vertical verdadera en piesroDensidad del l d en el p z en lbs/galHidrulica de la Perf

racinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N97

Fact

res que afectan la DEC: Densidad del l

d

. Prdidas de presin en el espaci anular Pa. Ge

metra del agujer

, visc

sidad efectiva,temperatura, presin, gast tasa de b mbe , Vel

cidad de penetracin y tama

s de l

srec rtes, Eficiencia de la limpieza del agujer

Densidad Equivalente de Circulacin Densidad Equivalente de Circulacin (DEC): (DEC):


30/54

Hidrulica de la Perf

racinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N98qDensidad Equivalente de Circulacin (E.C.D)qSi una may

r presin en el f

nd

del h

y

existiese generadap

r una may

r densidad del fluid

, p

dra pr

ducirse un retras

c

nsiderable en la vel

cidad

tasa de penetracin (ROP)qEst significa, que si existe una c ndicin dinmica, existiruna may

r presin en el f

nd

ejercida p

r una densidaddinmica del fluid

de perf

racin, de all el c

ncept

de E.C.D(Equivalent Circulati

n Density)qSe c n ce c m E.C.D, a la densidad existente dentr delh y cuand se realiza la actividad de circulacin de un fluid y referida al f

nd

la densidad que se ejerce en c

ntra de laf

rmacin que se esta atravesand

CLCULO DEL E.C.DHIDRULI CA DE LA PERFORACI N99qDensidad Equivalente de Circulacin (E.C.D)qAl existir la circulacin en el pr ces de perf racin laspr

babilidades de arremetidas

amag

s s

n men

res quecuand

se esta realizand

l

s viajes c

n la tubera, est

representa un ventaja para las c

ndici

nes dinmicasqEl clcul del E.C.D en el f nd del p z , se p dr btener

p

r la siguiente ecuacin:E.C.D =?

+[ S ?P anular ]0.052 x TVD? : Densidad riginal del fluid , ppgS?P anular: Sumat

rias de las prdidas de presin p

r friccinanular, psiTVD: Pr

fundidad Vertical Verdadera, piesCLCULO DEL E.C.DHIDRULI CA DE LA PERFORACI N100Prdida de presin dentr de la tubera: Sup

niend

fluj

turbulent

dentr

de la sarta de perf

racin

el nmer Reyn lds > 2100.

LDV fP p pp 81 . 252rP

p, P

dida de p

esin en la tube

a en psifp, Facto de f iccin pa a la tube ar Densidad del lodo en lbs/galVp, Velocidad de p omedio dent ode la tube a en pies/segD, Dimet

o inte

no de la tube

a en pulgadas


31/54

L, Longitud de la tube

a en piesHid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N101P

dida de f

iccin en las Tobe

as de la Ba

ena:[ ]2 22156nbDQPS rPb, Prdida de presin en la barrena en psiQ , Gasto o tasa de bombeo en galones por minuto, gpmDn, Dimetro de las toberas en 1/32 de pulgada

r , Densidad del lodo en ppgHid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N102Caballaje Hid

ulico: HHP en la ba

ena = (PbQ ) / 1714 Donde; HHP , caballaje hidrulico, .Pb, prdida de presin en la barrena en psi,

Q , gasto o tasa de bombeo en gpm. HHP en la bomba = (PtQ) / 1714 Donde; HHP , caballaje hidrulico, Pt, prdida total de presin en el sistema, psi (SPP), Q , gasto o tasa de bombeo en gpm.Hidrulica de la PerforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N103

Velocidad del chorro en las Toberas: Se relaciona muy estrechamente con la accin de limpieza

ue se estdando en la barrena Puede llevar a la erosin del agujero a altas velocidades enformaciones frgiles Se expresa como:23 . 418nD


32/54

QVnS Donde: Vn, velocidad del chooro en la tobera en pies/seg Q, gasto o tasa de bombeo en gpm .SDn2,suma del cuadrado de los dimetros de las toberas en 1/32 de pulgHidrulica de la PerforacinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N104Fuerza de Impacto del Chorro: La fuerza ejercida por el fluido de salida por debajo de labarrena e expresa como:1930 rn

i QVF Donde:Fi, Fuerza de impacto del chorro en libras,Q, gasto o tasa de bombeo en gpm,Vn, velocidad del chorro en la tobera en pies/segr , Densidad del lodo en lbs/galHid ulica de la Pe fo acin

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N105 Ot

as Aplicaciones de la Hid

ulica; Pa

a calcula

o estima

las velocidades de asentamientode los

eco

tes pe

fo

ados con o sin ci

culacin Pa a calcula las p esiones de su gencia y de suabeo Pa

a calcula

velocidades segu

as en co

idas de sa

tasde pe

fo

acin y de

evestimiento Pa

a calcula

la mxima velocidad de penet

acin pa

aun g adiente de f actu a dadoHid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N106

Mximo Caballaje Hid

ulicoDebe adopta

se pa

a uso en fo

maciones blandas a medias. Mxima Fue

za de Impacto del Cho

oDebe adopta

se pa

a uso en fo

maciones medias a du

as. Mxima Velocidad del Cho oSe basa en la p

esin mxima pe

misible en la supe

ficie aun gasto o tasa de bombeo seleccionado.Optimizacin de la Hid

ulica en la Ba

enaClculo del flujo:1. Despus de dete

mina

el modelo de

eologa, calcule la capacidad


33/54

de t

anspo

te del fluido.2. Calcule la cada de p

esin pa

a el aguje

o usando ya sea el Max HHP o J IF3. Decida la combinacin de Tobe

as.4. Calcule los eque imientos de caballaje de la Bomba.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N107Aho

a USTED pod

: Entende

los conceptos bsicos de hid

ulica de lape

fo

acin Desc

ibi

y calcula

las p

didas de p

esin en elsistema Desc

ibi

los facto

es que afectan la DEC Entende el p oceso pa a optimiza la hid ulica dela ba

enaHid

ulica de la Pe

fo

acinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N108TEORA Y PROCEDIMIENTOSPARA LIMPIEZA DEL AGUJ EROP

og

ama de Ent

enamientoAcele

ado pa

a Supe

viso

esHIDRULI CA DE LA PERFORACI N1091. Los p

oblemas

elacionados con la limpieza ineficiente del

aguje

o incluyen:1. Disminucin de la vida de la ba

ena2. Velocidad de penet

acin ms lenta que

esulta devolve

a mole

los

eco

tes ya pe

fo

ados.2. Rellenos del hoyo ce

ca del fondo del aguje

o du

ante losviajes cuando la bomba de lodo est apagada.3. Fo

macin de puentes en el espacio anula

lo que puedeconduci

a pegamientos de la sa

ta.P

oblemas y Sntomas de Limpieza del Aguje

oHIDRULI CA DE LA PERFORACI N110Los p

oblemas

elacionados con la limpieza ineficiente delaguje o incluyen:

4. Aumento en la densidad del espacio anula

y, a su vez, en lap esin hid osttica del lodo en el anula . Este inc ementode la p

esin hid

osttica del lodo puede causa

la f

actu

ade una fo

macin dbil expuesta, lo que da po

esultadop

dida de ci

culacin.5. En la p ctica, la limpieza eficiente del aguje o se obtienep

opo

cionando suficiente velocidad de ci

culacin al lodo depe

fo

acin en el anula

y las p

opiedades deseables delfluido.P oblemas y Sntomas de Limpieza del Aguje oHIDRULI CA DE LA PERFORACI N111Puesto que no se est

acele

ando, la sumade las fue

zas es iguala ce

oVelocidad de cada de una pa

tcula slida en un fluidoLa fue za debida a la g avedadse ve cont

a

estada po

:

Fue

za de flotacin

A

ast

e viscoso al

ededo

de la pa tcula( )


34/54

( ) ) (18136cos23mudLEYDESTOKE gdVV ddgo s A

ast

eVi g V g Vmud pa

tsslipslip spmud pa

tpa

t pa

te pa

ter r

p p r rr r- - -HIDRULI CA DE LA PERFORACI N112Ley de Stokes Deslizamiento Newtoniano)( )r r 2

138 s mud

a tsli

dV -Expresada en unidades de campo:Aplicable donde el nmero Reynolds de la partcula es


35/54

mudmud part partslipmudmud partslippartefdVento eDeslizami VelocidadD Para sueltoVdfde Campo unidades Enrr rrr r--89 . 1

Re57 . 3 2( )223234 21*

4621**slippartmudmud partslip Mud partpmud part

Vdg fV ddgV AFtica EnergaCin Area Arrastre Viscoso Fuerza de


36/54

frr rrpp r rr-- slipVHIDRULI CA DE LA PERFORACI N114Para resolver la ecuacin:ento eDeslizami VelocidadD ynolds Friccin ento eDeslizami VelocidadD ReDeslizamient

en fluid

s Newt

nian

sHIDRULI CA DE LA PERFORACI N115Esfera Equivalente (Esfericidad)La esfericidad es el rea de una esfera que c

ntiene el mism

v lumen que la partcula dividida entre el rea superficial de la

partcula.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N116Ejempl 1 Qu tan rpid

se asentar en el agua una arenade dimetr

pr

medi

de 0.02 c

n una esfericidadde 0.81?HIDRULI CA DE LA PERFORACI N117Pr

cedimient

para la s

lucin1. Calcular una apr ximacin a la vel cidad de deslizamient utilizand

la Ley de St

kes.2. A partir de esa vel cidad, calcular el Fact r de Friccin y el

nmer

Reyn

lds y c

l

carl

s s

bre la grfica.3. Usar las lneas inclinadas para m verse hacia arriba de laEsfericidad de la partcula y para

btener la Friccin y elNmer de Reyn lds c rrect 4. Calcular la vel

cidad de deslizamient

c

rrecta utilizand

la ecuacin de friccinHIDRULI CA DE LA PERFORACI N118Pas

1 : Clcul

apr

ximad

de la vel

cidad dedeslizamient( )( )736 . 0

1 02 . 0 33 . 8 33 . 8 * 6 . 213813822--


37/54

slipslips mud partslipVVdVr rHIDRULI CA DE LA PERFORACI N119Paso 2: Clculo del Facto

de F

iccin y del Nme

oReynolds

a

a la Velocidad a

oximada211 . 0 33 . 8 33 . 8 33 . 8 * 6 . 2736 . 0 02 . 057 . 357 . 322

--ffVdfmudmud partslip

partrr r114 1 02 . 0 * 736 . 0 * 33 . 8 * 928928ReReRe

NNd VNaParticle Slip mudrIng esa en la G fica f = 0.211 y Re = 114 y subiendo

o lalnea diagonal hasta la esfe

icidad de 0.81, se encuent

an los


38/54

valo

es co

ectos de F

iccin y del Nme

o de Reynolds:F. de F

iccin = 7

Nme

o de Reynolds = 20HIDRULI CA DE LA PERFORACI N120Paso 3: Clculo de la Velocidad Real de Deslizamientosec / 1278 . 0 33 . 8 ) 33 . 8 33 . 8 * 6 . 2 (*702 . 089 . 1ft VVsli

sli

-mudmud part partslipfd

Vrr r - 89 . 1HIDRULI CA DE LA PERFORACI N121Ejemplo 2 Si se detiene la circulacin durante 60 minutos,cunto relleno habr en el fondo si el fluido contiene el2% por volumen de la arena del Ejemplo 1?HIDRULI CA DE LA PERFORACI N122Sugerencias para la solucin

Calcular la partcula ms grande que puedeasentarse en 60 mins. Qu tan alta ser la pila de arena si tiene 40% deporosidad despus de que se asienta (es decir,60% de arena y 40% de agua) cuando suconcentracin era del 2% por volumen en lacolumna antes de asentarse (es decir, 2% de arenay 98% de agua)?HIDRULI CA DE LA PERFORACI N123Solucin al Ejemplo 2 La arena se asienta a 0.1278 ft/sec 7.67 ft.min En 60 minutos caer arena al fondo desde una altura de

460 pies (7.67 pies/min x 60min = 460 pies) Si el volumen de arena es inicialmente del 2%, y laporosidad de la arena asentada es del 40%, la altura delrelleno de arena desde el fondo del pozo se calculaigualando la cantidad de arena antes de parar la bomba ydespus de 60 minutos de asentamiento: Arena Suspendida en 460 pies = Arena asentada en 60 minutospiesxH


39/54

Alturax x3 . 154 . 0 1 02 . 0 460 ) 4 . 0 1 ( 02 . 0 460-- HIDRULI CA DE LA PERFORACI N124Problema propuesto Se requiere colocar un tapn de arena sobre un obturadordentro de una tubera de revestimiento de 7pulgadas 32#.El equipo permite bombear 5% por volumen de arena quees perfectamente esfrica de dimetro de 0.028 pulgadas.Si se quiere tener un tapn de 50 pies de altura, cuntovolumen de arena y salmuera hay qu bombear?Cunto tiempo se debe esperar antes de circular el aguapor arriba del tapn? Suponer que el tapn tendr 40% de porosidad, que laarena es de 2.65 de gravedad especfica y que el peso dela salmuera de 9 lbs/gal.HIDRULI CA DE LA PERFORACI N

125Una partcula de roca que caiga a travs del lodo slo se asentarsi puede vencer la resistencia gel del lodo. De no ser as, semantendr suspendida.Velocidad Deslizamiento No Newtoniana( )mud part s gel d r r t - 4 . 10 La fuerza de Gel del lodo requerida parasuspender partculas es proporcional altamao y a la densidad de la partcula. Una vez que se han quebrado los geles,la partcula se asentar lentamente por

el Flujo de Deslizamiento. No hay ningnmodelo para simular el Deslizamiento NoNewtoniano,HIDRULI CA DE LA PERFORACI N126Fuerza de Gel para Resistir el AsentamientoPara el problema del Tapn de Arena, a qu punto setiene que elevar la fuerza de gel si se quiere evitar elasentamiento?( )4 88 . 3 ) 33 . 8 33 . 8 6 . 2 ( 028 . 0 4 . 10 4 . 10

x x dgelmud part s gel- - tr r t


40/54

HIDRULI CA DE LA PERFORACI N127Velocidad de Deslizamien

o No New

onianoSi el fluido se es moviendo, la par cula se asen ar, con unavelocidad relacionada con la viscosidad y el

rado de

urbulenciaV

= Va- VsdondeV

= velocidad de

ranspor

eVa= velocidad anularVs= Velocidad de Deslizamien

oHIDRULI CA DE LA PERFORACI N128Razn de Transpor

e

Si la Velocidad Desprendimien

o = 0 Proporcin de Transpor

e =1(limpieza perfec

a) Si VDesprendimien

o= Vaen

onces FTser cero (no hay limpieza y no hayasen

amien

o) Si VDesprendimien

o> V

aen onces FTser ne

a

ivo (no hay limpieza, habrasen

amien

o)aslipaTTTVV

VVFnular VelocidadA e eTranspor VelocidadDF nspor

e RazndeTra- 1HIDRULI CA DE LA PERFORACI N


41/54

129Velocidad de Deslizamiento No NewtonianoExisten tres casos de Deslizamiento: El flujo relativo es Laminar (Nre< 3) El flujo relativo es Transicional (3< Nre< 300) El Flujo relativo es Turbulento (Nre> 300) Para saberlo, se debe calcular el nmero Reynolds de la partcula El problema es encontrar la viscosidad a la velocidad de flujo relativo(tasa de bombeo o gasto)aParticle Slip mud d VNr 928ReHIDRULI CA DE LA PERFORACI N

130Correlacin de Moore Se aplica la Ley de Potencia (n y K) para encontrarla viscosidad a la tasa ( gasto) de flujo, despusse aplica para calcular el nmero Reynolds de lapartculannaa nxV

d d K

,_

+

,_

-


42/54

-0208 . 012144) 1 (1 2Pa

a flujo de t

ansicin:Velocidad de Deslizamiento No Newtoniano( )300 39 . 2 3 / 1 3 / 13 / 2

208219515 Hidraulica de Perforacion

Documents

Transcript of 208219515 Hidraulica de Perforacion