Formulario de Hidraulica de Perforacion y Optimizacion Hidraulica(1)

1

FORMULARIO DE HIDRAULICA DE PERFORACION

Presión de la Bomba (Psi)

Pb = ∑∆Pf = ∆Pf C.S. +∑ ∆Pf Int.-hta. + ∆Pf Htas. Especiales + ∆Pf Bit + ∑∆Pf E.A

Potencia de la Bomba (Hp)

HHPb = Pb∗Qb

1714

Modelo Exponencial para el cálculo de las Perdidas de Presión por Fricción

n = 3,32 log( L600

L300)

k = L300

511n

VP = L600 – L300

YP = PC = L300– VP

HIDRAULICA EN EL INTERIOR DE LA SARTA

Velocidad Media (ft/min)

V = 24,5∗Q b

ID2

Velocidad Critica (ft/min)

VC = [ 5.82∗104∗kpL ]

12−n

* [( 1.6ID )∗( (3n+1)

4 n )]n

2−n

Si V <¿ VC Régimen de Flujo Laminar

Si V >¿ VC Régimen de Flujo Turbulento

Perdida de Presión para Flujo Laminar (Psi) Perdida de Presión para Flujo Turbulento (Psi)

JUAN 3: 16 “Porque de tal manera amo Dios al mundo, que ha dado a su hijo unigénito, para que todo aquel que en él cree, no se pierda mas tenga vida eterna.” DIOS TE AMA

C/ Venezuela # 54

Donde: L300 = Lectura del reómetro a 300 rpm L600 = Lectura del reómetro a 600 rpm n = Índice de flujo k = Índice de consistencia VP = Viscosidad Plástica (cp) YP = PC = Punto Cedente (lbs/ 100ft2)

2

∆Pf = [( 1.6∗VID )∗( (3n+1 )

4 n )]n

* k∗L300∗ID

∆Pf= 2.27∗10−7∗pL

0.8∗V 1.8∗VP0.2∗LID1.2

HIDRAULICA EN EL ESPACIO ANULAR

Velocidad Media (ft/min)

V = 24.5∗Qb

DH2−OD P2


VC = [3.878∗104∗kpL ][

12−n ]

* [( 2.4(DH−OD P))∗( (2n+1)

3n )][n

2−n ]

Si V <¿ VC Régimen de Flujo Laminar

Si V >¿ VC Régimen de Flujo Turbulento

Perdida de Presión para Flujo Laminar (Psi)

∆Pf = [( 2.4∗V(DH−OD P))∗( 2n+1

3n )]n

*k∗L

300∗(DH−ODP)

Perdida de Presión para Flujo Turbulento ( Psi)

∆ P f = 7.7∗10−5∗pL

0.8∗Qb1.8∗VP0.2∗L

(DH−ODP)3∗(DH +ODP)

1.8


C/ Venezuela # 54

3

HIDRAULICA EN EL TREPANO

Área de Flujo (pulg2¿

TFA = d1

2+d22+d3

2+...+dn2

1304 Donde d1

2 , d22 , d3

2, . .. ,dn2 son los diámetros de las boquillas

Velocidad en las boquillas del trepano (ft/seg)

VBit = 0.32∗Qb

TFA

Perdida de Presión en el Trepano (Psi)

∆ P fBit = pL∗V Bit2

1120

Fuerza de Impacto (lbs)

FI Bit = pL∗Qb∗V Bit

1932

Potencia Hidráulica en el Trepano (Hp)

HHPBit = ∆ Pf Bit∗Qb

1714

Fuerza de Impacto Especifica (lbs /pulg2¿

SFI = 1.273∗FIØBit

2

Potencia Especifica en el Trepano ( Hp / pulg2¿

SHPOB = 1.273∗HHPBit

DH2

Porcentaje de Presión de la Bomba en el Trepano


C/ Venezuela # 54

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%∆ P fBit = ∆ PfBitPb

∗100 %

Porcentaje de Limpieza de Recortes en el Espacio Anular

% Limpieza = V E . A .−V S

V E. A .

*

100%

POTENCIA EMPLEDA EN LA BOMBA “ PHBomba” (Hp)

PHBomba = PB∗Qb

1714

HIDRAULICA EN LAS CONEXIONES SUPERFICIALES (PSI)

Perdida de Presión por Fricción en Conexiones Superficiales (∆ P f C . S .)

∆ P f C . S . = C * pL*( Q b

100 )1.86 Donde :

C = Coeficiente o Factor de Fricción para el Tipo de Conexiones superficiales

Longitud Equivalente de los distintos tipos de Equipos Superficiales

Densidad equivalente de Circulación (ppg)

pE.D.C . = pL+ ∑ ∆ Pf E . A .0.052∗TVD

Parámetros utilizados :

ID = Diámetro Interno de la Herramienta (pulg)

ODP= Diametro Externo de la Herramienta (pulg)


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Donde:V E. A .=¿ Menor Velocidad en el espacio anular (Zona más ancha) [ ft /min ]V S = Velocidad de caída de los recortes [ ft /min ]

Caso(Tipo de

Equipo en Superficie)

Tubo Vertical Manguera Unión Giratoria , etc.

Kelly Long. Eq. 3,826-pulg. ID

C

1 40 pies de largo3-pulg. ID

45 pies de largo2-pulg. ID


40 pies de largo2.25-pulg. ID

2600 pies 1.0





946 pies 0.36





610 pies 0.22





424 pies 0.15

5

Si pE.D.C .@zap ¿ pFIT Se fractura la formación

Si pE.D.C .@fondo ¿ pfractura Se fractura la formación

Presión Hidrostática @ condiciones estática

PH = 0.052 * pL*TVD

Presión de fondo @ condiciones dinámicas (Psi)

Pfondo = PH+ ∆ P f E . A .

Pfondo = 0.052 *pE.D.C . *TVD

DH = Diámetro del agujero de la zona analizada (pulg)

L = Longitud de la sección (ft)

pL= Densidad del lodo (ppg)

ØBit = Diámetro del trepano (pulg)

TVD = Profundidad vertical verdadera (ft)

PH = Presion Hidrostatica (Psi)

Qb = Caudal de Boma (GPM)

FORMULARIO DE OPTIMIZACION HIDRAULICA

Caudal Máximo (GPM)

Qmax = 1714∗HHPbPmax .trab.

Caudal Mínimo (Zona más ancha del Espacio Anular)

Qmin=V min∗(DH 2−ODP

2)24.5

Velocidad Mínima en el Espacio Anular (ft/min)

V min= 2 * V S

Velocidad de caída de los recortes (ft/min)

V S=0.45∗¿

Donde U a=VP (cp) para lodos Bentonitico

U a = VP + 300 * YP∗Ø rx

V A

Ø rx= Diametro de las partículas (pulg)

V A = Velocidad Media del lodo en el E. A. de la sección o área de flujo mas grande

YP = PC = Punto Cedente


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Caudal Critico (GPM) (Zona más angosta del Espacio Anular)

Qc = V c∗(DH2−OD P

2)24.5

Velocidad Critica (ft/min) (Zona más angosta del Espacio Anular)

VC = [ 3,878∗104∗kpL ][

12−n ]* [( 2,4

(DH−OD P))∗( (2n+1)3n )][

n2−n ]

OPTIMIZACION HIDRAULICA MEDIANTE LOS DISTINTOS METODOS

Pendiente

m= log ( PC2

PC1)

log(Q2

Q1)

METODO CARGA MAXIMA (o METODO MAXIMA POTENCIA)

Caída de Presión optima en el sistema excluyendo al trepano

PCoptimo= ( 1m+1 )∗Pmax.trab .

Caudal Optimo de Circulación

Qoptimo = Antilog( logQ2−1m

log( PC2

PCoptimo

))

METODO MAXIMO IMPACTO

Caída de Presión optima en el sistema excluyendo al trepano


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PCoptimo= ( 2m+2 )∗Pmax.trab .


Qoptimo = Antilog( logQ2−1m

log( PC2

PCoptimo

))

METODO MAXIMA VELOCIDAD EN LAS BOQUILLAS


Qoptimo = Qmin

Caída de Presión Optima en el Sistema excluyendo al trepano

PCoptimo = Antilog( logPC2−m∗log( Q2

Qoptimo))

Caída de Presión Optima en el trepano

PNoptimo = Pmax .trab. - PCoptimo

Velocidad Optima en las boquillas del trepano

V Noptimo = √ 1120∗PNoptimo

pL


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Área de flujo optima para el trepano

TFAoptimo = 0.32∗Q optimo

V N optimo

Boquillas optimas ( Combinar con tabla)


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OTPIMIZACION HIDRAULICA

Tabla de TFA

NUMERO DE BOQUILLAS

9

APLICACIONES DE LA HIDRAULICA


C/ Venezuela # 54

D

I

A

M

E

T

R

O

D

E

B

O

Q

U

I

L

L

A

S

(#/32)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4 0,0123 0,0245 0,0368 0,0491 0,0613 0,0736 0,0859 0,0982 0,1104 0,1227

5 0,0192 0,0383 0,0575 0,0767 0,0959 0,1150 0,1342 0,1534 0,1725 0,1917

6 0,0276 0,0552 0,0828 0,1154 0,1380 0,1656 0,1933 0,2209 0,2485 0,2761

7 0,0376 0,0752 0,1127 0,1503 0,1879 0,2255 0,2630 0,3006 0,3382 0,3758

8 0,0491 0,0982 0,1472 0,1963 0,2454 0,2945 0,3436 0,3926 0,4417 0,4908

9 0,0621 0,1242 0,1863 0,2485 0,3106 0,3727 0,4348 0,4969 0,5590 0,6212

10 0,0767 0,1534 0,2301 0,3067 0,3834 0,4601 0,5368 0,6135 0,6902 0,7669

11 0,0928 0,1856 0,2784 0,3712 0,4640 0,5567 0,6495 0,7423 0,8351 0,9279

12 0,1104 0,2209 0,3313 0,4417 0,5521 0,6626 0,7730 0,8834 0,9939 1,1043

13 0,1296 0,2592 0,3888 0,5184 0,6480 0,7776 0,9072 1,0368 1,1664 1,2960

14 0,1503 0,3006 0,4509 0,6012 0,7515 0,9018 1,0521 1,2025 1,3528 1,5031

15 0,1725 0,3451 0,5176 0,6902 0,8627 1,0353 1,2078 1,3804 1,5529 1,7255

16 0,1963 0,3926 0,5890 0,7853 0,9816 1,1779 1,3742 1,5706 1,7669 1,9632

17 0,2216 0,4433 0,6649 0,8865 1,1081 1,3298 1,5514 1,7730 1,9946 2,2163

18 0,2485 0,4969 0,7454 0,9939 1,2423 1,4908 1,7393 1,9877 2,2362 2,4847

19 0,2768 0,5537 0,8305 1,1074 1,3842 1,6610 1,9379 2,2147 2,4916 2,7684

20 0,3067 0,6135 0,9202 1,2270 1,5337 1,8405 2,1472 2,4540 2,7607 3,0675

21 0,3382 0,6764 1,0146 1,3528 1,6910 2,0291 2,3673 2,7055 3,0437 3,3819

10

SWAP PRESSURE ( PRESION DE SUABEO) “PSwap (Psi)”

PSwap (Psi)= PH(Psi) - ∑∆Pf E.A(Psi)

Si : PSwap<PFormacion Amago de Descontrol

SURGE PRESSURE (PRESION DE SURGENCIA)

PSurge (Psi)= PH(Psi) + ∑∆Pf E.A (Psi)

Si : PSurge ¿ PFractura Perdida de Circulación

V a (ft /min )=1.5 [0.45+[ OD2

DH 2−OD2 ] ]∗v p Para Herramienta taponada

V a (ft /min )=1.5 [0.45+[ OD2−ID2

DH 2−OD2+ ID2 ] ]∗v p Para Herramienta abierta

v p Dato en (ft/min)


VC = [3.878∗104∗kpL ][

12−n ]

* [( 2.4(DH−OD P))∗( (2n+1)

3n )][n

2−n ]

Si : V a<¿ VC Régimen de Flujo Laminar

Si : V a>¿ VC Régimen de Flujo Turbulento

Perdida de Presión para Flujo Laminar (Psi)

∆Pf = [( 2.4∗V a

(DH−OD P))∗( 2n+13n )]

n

*k∗L

300∗(DH−ODP)

Perdida de Presión para Flujo Turbulento ( Psi)

∆ P f = 7.7∗10−5∗pL

0.8∗Qb1.8∗VP0.2∗L

(DH−ODP)3∗(DH +ODP)

1.8


C/ Venezuela # 54

De Velocidad Media (ft/min) despejo Q} rsub {b} ¿

Qb=Va∗¿ (DH 2−ODP

2)

24.5¿

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Conocimiento :

QB ( galmin )=vB(emb/min)*Despl .B(gal/emb) vB(emb/min) = QB ( galmin )

Despl .B (gal /emb)

-Triple Acción simple:

Despl .B(gal /emb) = 0.010206*dc2*LC* Eficiencia

-Duplex Acción doble:

Despl .B(gal /emb) =0.0068(2dc2-dV

2)*LC* Eficiencia


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