Perforación: Pistoneo y achicamiento

Hidráulica de pozos. Hidrocarburos. Volumen. Caudal. Viscosidad. Presión

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  • Idioma: castellano
  • País: España España
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HIDRÁULICA DE POZOS

Asignatura:

PERFORACIÓN

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA DE INGENIERIA DE PETROLEOS

NEIVA

2001

HIDRAULICA DE POZOS

EJERCICIO No. 1

En el pozo PASOS SEGUNDO, se está perforando con broca de 8½; el CSG de 9 5/8 x 8.766, 435#, quedó a 1200´; actualmente se tiene una profundidad de 8800´ y se está usando 420´ de DC de 6 ½ x 2 7/8 con 150#, 360´ de HW de 5”x 2.996” con 50# y DP de 4´ x 3.66´ con 15#; se trabaja con un arreglo de superficie 4, WOB = 25000, RPM =120 y 120 SPM; utilizando broca compacta de 4 boquillas (12, 12, 13, 13)/32”. Las lecturas del viscosímetro FAN-35A indica: 58, 42, 30, 24, 12, 10; Densidad lodo = 10.2 LPG; se tienen 3 tanques estándar llenos el 70% y se está usando una bomba tríplex de 6” x 12” con eficiencia del 91%. ¿Si la presión máxima de la bomba es 3000 Psi es posible trabajar con estas condiciones?.

Para la solución es necesario determinar la presión de la bomba a estas condiciones, así:

Pp = Ps + Pi + Pa + Pb

Donde: Pp presión de la bomba

Ps presión de superficie

Pi pérdidas de presión internas

Pa pérdidas de presión anulares

Pb presión en la broca

  • Determinación del modelo:

Modelo plástico de Bingham R2 = 0,966 *

Modelo de Ley de Potencia R2 = 0,965

  • Cálculo del caudal:

Volumen Bomba Vp = 0,0009714 * D2 * L * n

Vp = 0,0009714 * (62) * 12/12 * 0,91 = 0,09546 BB / STK

Caudal Q = Vp * RPM

Q = 0,09546 BB / STK * 120 STK = 481,118 GPM

  • Viscosidad plástica

VP =θ600 - θ300

VP = 58 - 42 = 16 cp

  • Yield Point

YP = θ300 - VP

YP= 42 - 16 = 26 lb/100 ft

  • Presión de superficie

Ps = E * p0.8 * Q1.8 * VP0.2 Arreglo 4: E = 4,2 * 10-5

Ps = 4,2 *10-5 * (10.20.8) * (481.1181.8) * (16 0.2) = 31,55 Psi

  • Caída de presión en la broca

Pb = 156,5 * Q * p / ( J12 + J22 + ... + Jn2 )2

Pb = 156,5 * (481,118) * (10,2) / ( 122 + 122 + 132 + 132 )2

Pb = 942,9 Psi

  • Caídas de Presión interna y anular:

SECCIÓN

LONGITUD

( Ft )

VELOCIDAD

(Ft/min)

V crítica

(Ft/min)

FLUJO

P (Psi)

1

7120

879,944

486,988

TURBUL

940,601

2

360

1343,530

497,805

TURBUL

131,319

3

420

1426,073

499,541

TURBUL

176,775

4

420

392,913

469,126

LAMINAR

35,653

5

360

249,468

431,531

LAMINAR

10,662

6

5920

209,563

420,907

LAMINAR

111,579

7

1200

153,800

413,612

LAMINAR

13,620

Δ Presión Interna = 940,601 + 131,319 + 176,775 = 1248,695 Psi

Δ Presión Anular = 35, 653 + 10,662 + 111,579 + 13,620 = 171,514 Psi

  • Δ Presión en la Bomba

Pp = 942,9 + 31,55 + 1248,695 + 171,514 = 2394,659 Psi

Con el cálculo anterior es posible deducir que se puede trabajar con la bomba sin problemas ya que esta puede resistir estas presiones.

EJERCICIO 2

Voy a perforar el pozo PICI-1 con brocas de 12 1/4” y 8 1/2” el csg de 9 5/8 x 8.976” x 43.5# queda @ 3800`; se perforó actualmente @ 8800` usando 420`μ D.VC. de 6 1/2”x2 1/2” de 176 #; 480` de Hw S”r3”, SO# y DP 3 1/2 x 2.992,13# se trabajó con WOB = 20.000, RPM = 90, RP = 8 PPH y SPm = 120, usando broca compacta de 4 boquillas (10, 2(11), 12)/32”. Las lecturas del viscometro FAM -35ª indica: 3.8, 18, 30, 42, 54 ƒ=10.1 Lpg, banda triplex 16”x12) n= 91%, 3 tanques estándar llenos el 70%.

  • Cual es la presión en la bomba y podemos trabajar en esas condiciones.

  • Si ocurre perdidas de circulación @ 8000; cuando se excede en 240 psi la presión de formación (Ph>0.1 lbgPf); perforando en las condiciones actuales puede ocurrir.

  • Halle las nuevas boquillas si el objetivo es mantener el modelo y ha excedido la presión de trabajo.

  • WOB = 20.000 lb.

    RPM = 90

    RP = 8 ft/h.

    STK - Spm = 120

    Boquilla = (10, 11, 11, 13)

    γ = 10.1

    Bomba triplex = 6`x 12” n = 91%

    Tanques = 3 estándar.

    Reología = (54, 42, 30, 18, 8, 3)

    VP = 12

    VP = 30

    Q = 481.1 GPM

    Arreglo 3.

    E = 4.53 x 10-5

    Psp = 4.53 x 10-5 (10.1)9.8 (481.1)1.8 (12)0.2 = 318 psj

    Qpunp = 0.0009714 (6)2x12/12x0.91x120x3x42 = 481.1 GPM

    yP = θ300 - VP ⇒ 30

    Modelo a usar ⇒ r2 = 0.924 Binghan

    R2 0.956 Ley Potencia.

    Ley Potencia

    Sec

    L

    V

    n/K

    μ

    Nre

    Tipo flujo

    Fc

    P

    se

    1

    7900

    21.92

    0.362

    22.39

    34.25

    15729.7

    T

    3.390x10-3

    1689.23

    703.59

    2

    480

    21.80

    34.428

    15607.87

    T

    3.398x10-3

    101.22

    697.91

    3

    420

    31.40

    24.292

    26545.59

    T

    2.878x10-3

    186.638

    1205.99

    4

    420

    6.5

    0.573

    6.019

    43.983

    2483.95

    T

    9.662-3

    33.991

    471.09

    5

    480

    4.159

    67.036

    1790.24

    T

    0.0134

    12.416

    170.91

    6

    4100

    3.271

    86.445

    1561.84

    T

    0.0153

    52.772

    94.218

    7

    3800

    2.873

    94.989

    1367.12

    T

    0.0175

    39.352

    75.553

    Pbit

    Arco

    Vbit

    1548.9

    0.372

    414.069

  • Psist = Ppunp = Pi + Pa + Pbit

  • = 1918 + 138.531 + 1548.9 = 3605.431 psi.

    Pmax punpp = 3000 psi no puede trabajar porque el sistema requiere 600 psi +

  • Si ocurre perdida de circulación @ 8000` cuando se excede en 240 psi la presión formación (Ph > 0.1 lbg pf) perforando en las condiciones actuales puede ocurrir.

  • Ph = 0.052 ƒh ρlodo=10.1 -0.1=10

    = 0.052(10.1)(8000)=4201. psi

    Ph = 0.052 (10)(8000)=4160 psi

    Ppc = Pf c 8000 + Pexede pf

    =4160 +240 = 4400 psi

    ***Psup = =8800 - hzc- hHW

    =7900 para llegar a 8000 son 100ft Pc=Hw

    Psup = = 2.586 psi

    = 2.586 +52.772 + 39.352

    = 94.71

    Pcequi = Ph+

    =4201.6 + 9471

    =4296.31 psi

    4296.31(Pceq) <4400(Ppc) no hay problema

  • Hallar nuevas boquillas si el objetivo es mantener el modelo y no exceda Ptrabajoo

  • HHP =

    HHP =

    Q

    Area=

    2.96

    J1=12

    J2=12

    J3=12

    J4=12

    2) Pf

    Pf= 0.052 (10).8000=4160

    Ppc=Pf+240=4400 psi

    Psup = ==2.586

    2.86 + 52.772 + 34352

    = 94.878

    Pce=Ph+

    =4201.6 + 94.878 =4296.31 psi

    Si la presión hidrostática es mayor que la calculada anteriormente, ocurrirá la pérdida de fluido hacia la deformación.

    (6 1/2 x 2 7/8 - 420`)

    (5” x 2.962” - 480`)

    8 1/2

    (4 x 3.66 )

    1200`

    (9 5/8 X 8.766 )

    3

    2

    4

    5

    6

    1

    7

    7900 ´

    7

    1

    6

    5

    4

    2

    3

    (9 5/8) X 8.976, 43.5#)

    3800`

    (3 1/2 x 2.992,13#)

    8 1/2

    (5” x 3” x 50#) 480`

    (6 1/2 x 2 1/2, 176#) 420`

    0.65 para max HHP

    0.42 para max -impacto H

    0.59 para HHP