Universidad Nacional del Comahue

Facultad de Ingeniería

Ingeniería en Petróleo

Cátedra de Perforación I

Trabajo Práctico Nº3

Calculo de Barras de Sondeo

Alumnos:

• La Gran Bestia
• Hierofante

Año: 2009

BARRAS DE SONDEO

Este es el componente principal, en términos de longitud de la sarta de perforación. Cada junta de tubería (llamada también ‘tubo’, ‘largo’, ‘sencillo’, etcétera) de perforación, hecha en acero, comúnmente tiene una longitud de 9 a 11 metros, con una caja de conexión (Tool Joint), macho o hembra, la cual está soldada en cada extremo de tal forma que se puedan enroscar entre sí una tras otra. El hombro alrededor de cada caja de conexión tiene un diámetro mayor pues así se ha dispuesto para dar mayor resistencia a las conexiones.

La tubería de perforación se consigue en varios diámetros (OD) aunque el más utilizado es el de 5” (127 mm). El diámetro interior de la tubería de perforación (Inside Diameter)(ID) varía de acuerdo al peso por unidad de longitud de cada tipo de tubo, entre mayor sea el peso, menor será su diámetro interior.

Una vez que ya se ha diseñado la herramienta de fondo, se necesita añadir la tubería de perforación para que en la superficie se pueda sostener el peso del trepano y la columna de BHA. También debe soportar las fuerzas de las cuñas sobre la tubería que tratan de aplastarla.

La mayor tensión sobre la sarta de perforación se presenta en el tramo superior cuando se llega a la máxima profundidad perforada.

Si usamos diferentes tuberías de perforación, la tubería más débil es la que va en el fondo y la tubería más fuerte en la parte superior

GRADO EN BARRAS DE SONDEO

El grado de la tubería de perforación describe la resistencia mínima a la cedencia del material. En la mayoría de los diseños de sarta de perforación, se opta por incrementar el grado del material (acero) en lugar de aumentar el peso del tubular.

Grados de la Tubería de Perforación

A diferencia de la tubería de revestimiento y la tubería de producción, que normalmente se usan nuevas, la tubería de perforación normalmente se utiliza ya usada. Por lo tanto tiene varias clases:

New: Sin desgaste. No ha sido usada antes

Premium: Desgaste uniforme y el espesor de pared remanente es por lo menos un 80% del tubular nuevo.

Class 2: Tubería con un espesor de pared remanente de al menos 65% con todo el desgaste sobre un lado con lo que el área seccional es todavía premium

Class 3: Tubería con espesor de pared de al menos 55% con el desgaste localizado sobre un lado.

Factores de Diseño para la Sarta de Perforación

Factor de diseño por Torsión, No se requiere un factor de diseño. Los acoples se ajustan hasta un 60% de su capacidad torsional y están diseñados para resistir hasta un 80 % de la capacidad de torsión del tubo. De esta forma si el diseño limita el apretado del acople, hay un factor de diseño adecuado construido dentro del sistema.

Factor de Diseño al Colapso, La capacidad en el cuerpo de la tubería es considerada inferior para tomar en cuenta la reducción en el esfuerzo a la tensión biaxial y en SLB se usa un factor de diseño al colapso, DFc entre 1.1 y 1.15

Factor de Diseño para el Estallido Se consideran estallidos simples sin tolerancia para efectos axiales. En SLB el factor de diseño al estallido, DFB = 1.0

Factor de Diseño Para Pandeamiento, DFb En pozos muy desviados es posible operar la tubería de perforación en compresión, siempre y cuando no esté pandeada. El factor de diseño al pandeamiento es análogo al factor para exceso de peso del BHA ya discutido, DFbha para pozos rectos o ligeramente desviados en el cual este factor tiene el efecto de alargar el BHA, el DFb reducirá el peso permitido para perforar pozos altamente desviados

Diseño para la Tensión

La sarta de perforación no está diseñada de acuerdo con la resistencia de cedencia mínima.

Si al tensionar la tubería de perforación se alcanza su punto de cedencia:

1. Tendrá una deformación total que es la suma de las deformaciones elástica y plástica (permanente).

2. El estiramiento permanente se quedará en la tubería de perforación (no desaparecerá al quitar la tensión aplicada)

3. Será difícil conservar la tubería recta

Margen de sobre tensión

El margen de sobre tensión es nominalmente de 50- 100 T o en el límite de la diferencia entre la carga máxima permisible menos la carga real.

Opciones del Margen de Sobre Tensión que se deben considerar

• Condiciones generales de perforación
• Arrastre de la sarta en el pozo
• Posibilidad de atrapamiento de la sarta
• Aplastamiento con las cuñas al asentarse sobre la MR
• Cargas dinámicas

Cálculo BARRAS DE SONDEO

CM=50T (Carga Marginal)

Esto se debe a que se considera trabajando un equipo grande . Si fuera chico, se toma 30T

• 1ra FASE (0-400m):

Barras E 75 clase 2.

Resistencia a la tracción: 141 T

Longitud de barras de sondeo necesaria = 400 m – BHA_FASE1

= 238 m

P_{B AGR} = R_T – (P_BHA1 + CM)

R_T: Resistencia a la tracción de la barra de sondeo.

P_{B AGR}: Peso de barras a agregar.

P_BHA2: Peso del BHA de la FASE 2

CM: Carga marginal.

P_{B AGR} = 141 T – ( 50 T + 29.41 T ) = 61.6 T

L_{B AGR} = P_{B AGR}/peso x metro

L_{B AGR}: Longitud de barras a agregar

L_{B AGR} = 61600kg/(30 kg/m) = 2053.33 m

Como se puede agregar 2053,33 m de barras E75 C2, que verifican la carga marginal y la resistencia a la tracción y el peso del BHA, y solo se necesitan 238 m, se concluye para esta fase se utilizan solo barras de este grado y clase.

Cantidad de barras de sondeo E75 C2 para la 1º FASE:

Nº barras E75 C2 FASE 1 = 26 barras

Peso barras E75 C2 FASE 1 = 7140 kg

• 2da FASE (400m-2000m):

P_{B AGR} = R_T – (P_BHA2 + CM+P_F1 )

P_F1: Peso barras fase 1

R_T: Resistencia a la tracción de la barra de sondeo.

P_{B AGR}: Peso de barras a agregar.

P_BHA2: Peso del BHA de la FASE 2

CM: Carga marginal.

L_{B AGR} = P_{B AGR}/peso x metro

L_{B AGR}: Longitud de barras a agregar

1. Barra de sondeo E75 C2.

P_{B AGR} = 141 T – (29.41T + 50T + 7,14T) = 54,.45T

L_{B AGR} = 54450kg/(19.5 x 1.49kg/m) = 1815 m

• La longitud de barras de sondeo necesaria para la 2da FASE es:

Como se puede agregar 1815 m de barras E75 C2, que verifican la carga marginal, la resistencia a la tracción ,el peso del BHA y el peso de barras de sondeo de la primera fase y como se necesitan 1600m , se concluye para esta fase se utilizan solo barras de este grado y clase.

Cantidad de barras de sondeo E75 C2 para la 2da FASE:

Nº barras E75 C2 FASE 2 = 175 barras

Peso barras E75 C2 FASE 2 = 48000 kg

• 3ra FASE (2000m-3500m):

1. Barras de sondeo E75 C2

P_{B AGR} = R_T – (P_BHA2 + CM+P_F1+ P_F2)

P_F1: Peso barras fase 1

P_F2: Peso barras fase 2

R_T: Resistencia a la tracción de la barra de sondeo.

P_{B AGR}: Peso de barras a agregar.

P_BHA3: Peso del BHA de la FASE 3.

CM: Carga marginal.

L_{B AGR} = P_{B AGR}/peso x metro

L_{B AGR}: Longitud de barras a agregar

P_{B AGR} = 141 T – (29,41T+ 50T+48T+7,14T) = 6,45T

L_{B AGR} = 6450kg/(19.5 x 1.49kg/m) = 215 m

Nº barras E75 C2 FASE 3 = 23 barras

Peso barras E75 C2 = 6450 kg

2. Barras de sondeo G105 C2

Longitud requerida: 3500m-BHA_F3 -L_{barras sondeo F1} -L_{barras sondeo F2}-L_{barras sondeo F3 E75C2}=

=3500-198-238-1600-215=1249m

P_{B AGR} = R_T – (P_BHA2 + CM+P_F1+ P_F2+ P_F3E75)

P_F3E75: Peso barras E75 en la fase 3

P_F1: Peso barras fase 1

P_F2: Peso barras fase 2

R_T: Resistencia a la tracción de la barra de sondeo.

P_{B AGR}: Peso de barras a agregar.

P_BHA3: Peso del BHA de la FASE 3.

CM: Carga marginal

L_{B AGR} = P_{B AGR}/peso x metro

L_{B AGR}: Longitud de barras a agregar

P_{B AGR} = 179 T – (29,41T + 50T + 7,14T+48T+6,45) = 38T

L_{B AGR} = 38000kg/(19.5 x 1.49kg/m) = 1266,67 m

Como se puede agregar 1266,67 m de barras G105 C2, que verifican la carga marginal, la resistencia a la tracción ,el peso del BHA y el peso de barras de sondeo de la primera, segunda y tercera fase (esta última con 23 barras E75 C2 ) y como se necesitan 1249m , se concluye para esta fase se utilizan 23 barras E75 C2

Y el resto G105 C2

Nº barras G105 C2 FASE 3 = 137 barras

Conclusion:

Se utilizaran 224 barras E75 C2 y 137 Barras G105 C2

Este trabajo fue corregido y aprobado por la cátedra de Perforación I de la facultad de ingeniería de la universidad nacional del comahue.