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