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Perforacin Petrolera II: Clculos Bsicos de Ingeniera de Pozos 1

1. Con los siguientes datos:

Casing CSG: 1600 [m] de Profundidad, 3813 '' de

Dimetro Interno 323 [mm].

Dimetro del Pozo (Trpano): 250.8 [mm] 7

89 '' .

Tubera de Perforacin T. P.: 4000 [m] deProfundidad, 5 ''de Dimetro Externo o 127 [mm] y108.6 [mm] de Dimetro Interior.

Drill Collar D. C.: 4200 [m] de Profundidad, 185[mm] de Dimetro Externo y 72 [mm] de DimetroInterno.

Sistema de Superficie: 2 Piscinas, cada una de 4 [m]de Profundidad, 3 [m] de ancho y 10 [m] de largo.Cada una tiene 2.5 [m] de lodo con la Sarta dePerforacin en el agujero.

Lodo Base Agua: Gravedad especfica de 1.50 su

equivalencia 31500 kg m .

Bombas de Lodo Trplex: 152.4 [mm] de Dimetro y

304.8 [mm] la Longitud de la Camisa, [ ]110 StkMin y una eficiencia del 90%.

a. Capacidad total del sistema de superficie en m3y m3/m.

SOLUCINLa Capacidad total del Sistema de Superficie CTotalen [m3] ser:

( ) ( )2 2 3 10 4Total ncho argo rofundidad C A L P= = 3

240TotalC m =

La Capacidad total del Sistema de Superficie CParcialen [m3/m] ser:

240

4

TotalParcial

rofundidad

CC

P

= = 3

60Parcial

mCm

=

b. El volumen total de lodo en el sistema de superficie en m3.

SOLUCIN

2.5 60Lodo Lodo ParcialV H C= = 3

150Lodo

V m =

c. El volumen total de lodo en el agujero sin la sarta de perforacin en el agujero.

SOLUCIN

1000 [m]

2000 [m]

3000 [m]

4000 [m]

5000 [m]

1600 [m]

4200 [m]

DP

V1

V4

V3

D. C.

T. P.

CSG

V2

V4

V5 V5

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El Volumen de Lodo contenido dentro de la Tubera de Revestimiento V1ser:

[ ] [ ]2 31

1273000

CSG CSGDI mm L m

V m

= = 2

3

1

323 1600131.13

1273000V m

= =

El Volumen de Lodo contenido dentro del Agujero Abierto V2ser:

[ ] [ ]2 32

1273000

P PD mm L m

V m

= = 2

3

1

250.8 2600128.47

1273000

V m

= =

Por tanto, el Volumen Total de Lodo en el Agujero sin la Sarta de Perforacin ser:

1 2 131.13 128.47LodoV V V= + = +

3259.6LodoV m =

d. El volumen total de lodo en el agujero con la sarta de perforacin en el agujero.

SOLUCINSegn la grfica:

[ ] [ ]2. . . . 31

1273000

T P T PDI mm L m

V m

= =

2

3

1

108.6 400037.06

1273000

V m

= =

[ ] [ ]2 . . . . 32

1273000

D C D CDI mm L m

V m

= = 2

3

2

72 2000.81

1273000V m

= =

[ ] [ ][ ]

2 2

. . 3

3 . .1273000

P D C

D C

D mm DE mmV L m m

= =

2 2

3

3

250.8 185200 4.50

1273000V m

= =

[ ] [ ][ ]

2 2

. . 3

41273000

P T PD mm DE mm

V L m m

= = 2 2

3

4

250.8 1272400 88.18

1273000V m

= =

[ ] [ ][ ]

2 2

. . 3

51273000

CSG T P

CSG

DI mm DE mmV L m m

= =

2 2

3

5

323 1271600 110.85

1273000V m

= =

Por tanto, el Volumen Total de Lodo en el Agujero con la Sarta de Perforacin ser:

1 2 3 4 5TotalV V V V V V = + + + +

37.06 0.81 4.50 88.18 110.85TotalV = + + + + 3

241.4TotalV m =

e. El volumen total de circulacin del sistema.

SOLUCINEl Volumen Total de Circulacin del Sistema ser entonces el resultado de la suma entre el volumentotal de lodo en el sistema de superficie (b.) y el volumen de lodo total en el agujero incluyendo a lasarta de perforacin (d.):

150 241.4Circulacin Lodo TotalV V V= + = + 3

391.4CirculacinV m =

f. El tiempo total de circulacin del ciclo de lodo (De superficie a fondo y de fondo asuperficie).

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SOLUCINEl Caudal de la Bomba es:

[ ] [ ]2

424333

Camisa

Bomba

D mm L mmLtQ

Stk

= =

2152.4 304.8

0.9 15.01424333

BombaLtQ

Stk

= =

Entonces:3

110 15.01 1651.1 1.6511Stk Lt Lt m

Min Stk Min Min

= =

Por tanto, el tiempo total de circulacin del ciclo de lodo ser:

[ ]33

1241.4

1.6511

Minm

m

[ ]146.2T Min=

g. La velocidad anular de cada intervalo.

SOLUCINSegn la grfica:

1

1

BombaQ

v C=

Donde:

33

1 9.265 10 m

C m

=

3

31 3

1.6511

9.265 10

mMin

mm

v

=

1 178.21

mvMin

=

2

2

BombaQ

vC

= Donde:3

3

2 4.05 10 mC

m =

3

32 3

1.6511

4.05 10

mMin

mm

v

=

2 407.68

mvMin

=

3

3

BombaQ

vC

= Donde:3

3 0.0225 mC

m =

3

33

1.6511

0.0225

mMin

mm

v

=

3 73.38 mv

Min =

4

4

BombaQ

vC

= Donde:3

4 0.03674 mC

m =

3

34

1.6511

0.03674

mMin

mmv

=

4 44.94 m

v Min =

5

5

BombaQvC

= Donde:3

5 0.06928 mC

m =

3

35

1.6511

0.06928

mMin

mm

v

=

5 23.83 mv

Min =

h. La presin hidrosttica en el fondo debido a la densidad del lodo de perforacin.

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SOLUCIN

[ ]10.2

P

hH Bar

= = Si:

[ ]

:

:

kgLt

h m

1.5 4200

10.2PH

=

[ ] [ ]617.65 8957.94PH Bar PSI= =

2.

Calcular la presin hidrosttica en PSI si: La densidad del fluido M W=1.15 g/cm3, la alturaH=10000 pies.

SOLUCIN

[ ]1.42PH h PSI= = Si:[ ]

3:

:

g

cm

h m

Donde si:[ ] [ ]

[ ] [ ]

1 30.48

10000 3048

ft cm

ft m

=

=

[ ]1.42 1.15 3048 4977.38PH PSI= = [ ]4977.4PH PSI=

3. Si la presin hidrosttica es 12354 PSI, la densidad del fluido 10 LPG Cul es la

profundidad del pozo en pies?

SOLUCIN

[ ]0.052PH h PSI= = Si:[ ]

[ ]

:

:

LPG

h ft

Entonces:0.052

PH

h

=

[ ]12354

23757.690.052 10

h ft= =

[ ]23758h ft=

4. Cul es la densidad del fluido, si la profundidad del pozo es 9999 m y la presin

hidrosttica es 19999 PSI?

SOLUCIN

[ ]0.052PH h PSI= = Si:[ ]

[ ]

:

:

LPG

h ft

Entonces:0.052

PH

h =

[ ]19999

11.720.052 32805.12

LPG = =

[ ]11.72 LPG =

5. Si las medidas de las camisas de una bomba trplex son 6 de dimetro y 10 de longitud

Cul ser la capacidad de la bomba en Galones/Embolada considerando un 95% deeficiencia?

SOLUCIN2

33

4

D L innQStk

= =

233 6 10

0.95 805.824

innQStk

= =

Donde si:[ ]

3 3

3

1 1728

1 7.48

ft inn

ft Gal

=

=

3.49 GalQ Emb =

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6. Qu peso de lodo se debe tener para mantener a los fluidos a una presin de 4300 PSI auna profundidad de 10000 pies? (Asuma un factor de seguridad de 200 PSI).

SOLUCINPor un lado sabemos que: Pero adems:

P FH P P= + [ ]0.052PH h PSI= = Si:

[ ]

[ ]

:

:

LPG

h ft

4300 200PH = + [ ]4500

8.650.052 0.052 10000

PH

LPGh

= = =

[ ]4500PH PSI= [ ]8.65 LPG =

7. En el ejercicio 6. si despus de 10 aos la presin desciende a 2000 PSI Cul ser la nuevadensidad del lodo?

SOLUCINPor un lado sabemos que: Pero adems:

P FH P P= + [ ]0.052PH h PSI= = Si:

[ ]

[ ]

:

:

LPG

h ft

2000 200PH = + [ ]2200

4.230.052 0.052 10000

PH

LPGh

= = =

[ ]2200PH PSI= [ ]4.23 LPG =

8. Se tiene un V1=5 m3con una densidad de 1.20 g/cm3, un V2=15 m3con una densidad de1.40 g/cm3. Determinar la densidad resultante.

SOLUCIN

( ) ( )1 1 2 21 21 2 1 2

FF

F

V Vm m m

V V V V V

+ += = =

+ + Donde:

3 3

3 3

1.20 1.20

1.40 1.40

g Tncm m

g Tncm m

=

=

( ) ( )

3

1.20 5 1.40 151.35

5 15F

Tnm

+ = = +

31.35Fg

cm

=

9. Describa los sistemas que conforman el equipo de perforacin:

SOLUCINUn equipo moderno de perforacin, consiste bsicamente de 7 sistemas o componentes principales:

Broca de perforacin y sarta de perforacin o tambin denominado equipo de manejo de tuberas.

Sistema de circulacin del fluido de perforacin.

Sistema de movimiento de la sarta de perforacin.

Sistema de suministro de energa.

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Sistema de vlvulas preventoras (B. O. P.s).

Sistema de Izado o Izaje.

Sistema de Resistencia.

10.Cul es la diferencia entre un lodo base agua (MWB) y un lodo base aceite (MOB)?

SOLUCIN

La diferencia principal entre este tipo de lodos, consiste bsicamente en que en un lodo base agua(MWB) la fase continua se encuentra formada aproximadamente por un 60% y 90% de agua; en cambio, enun lodo base aceite (MOB) esta misma fase se encuentra formada aproximadamente por un 40% al 70% deaceite.

Otras diferencias entre estos tipos de lodos se presentan tambin en la composicin de la fasediscontinua; puesto que en un lodo base agua (MWB) los aditivos y polmeros integran aproximadamente el7%, los slidos un 27 % y los lquidos lubricantes un 3%; mientras que en un lodo base aceite (MOB) lassalmueras ocupan entre el 10% al 20%, los aditivos alrededor del 6% y los slidos aproximadamente entre

un 15% y 30%.

11.Explique las principales funciones del fluido de perforacin Cul es la ms importante?

SOLUCIN

Existen muchas formas en las cuales el fluido de perforacin ayuda a la operacin, y de hecho, es unelemento vital para la perforacin exitosa de un pozo; ya que:

Enfra y lubrica la broca de perforacin y la sarta de perforacin con el fin de minimizar su desgaste,prolongar su vida y reducir costos.

Remueve los fragmentos de roca perforados o los cortes que vienen del pozo; esto no slo mantiene elespacio anular limpio, sino que permite el anlisis de los recortes en superficie para la evaluacin de laformacin que se atraviesa.

Ayuda a balancear las presiones altas de fluido que se pueden presentar en algunas formaciones y,minimizar de esta manera el potencial de patadas o reventones.

Ayuda a estabilizar el dimetro interior del pozo y las formaciones que ya han sido perforadas.