UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

“Omnium, Potentior Est, Sapientia”

FACULTAD DE INGENIERÍA EN GEOLOGÍA, MINAS, PETRÓLEOS Y AMBIENTAL

CARRERA DE INGENIERÍA EN PETRÓLEOS

PERFORACIÓN II

NOMBRE : Andrés Daniel Loja Sarzosa FECHA DE ENVÍO : 2015-05-25

PROFESOR : Ing. Ángel Fernando Ushiña Puma

MSc.

SEMESTRE : Séptimo

PARALELO : Único CALIFICACIÓN :

FECHA DE ENTREGA: 2015-06-02

TEMA : Descripción Cualitativa y Cuantitativa.

- Corrección del Examen del Primer

Hemisemestre de Perforación II (25/05/2015).

HEMISEMESTRE: Segundo

DEBER N° 2

OBSERVACIONES :

AULA : I-1

Estrategia para realizar tarea: Investigación y revisión colectiva y personal de bibliografía establecida desde el inicio del semestre, hasta lo que se ha visto hasta este momento, integrando los conocimientos de manera simultánea y acumulativa.

1. OBJETIVOS.

1.1. Objetivo General

1.1.1. Investigar, conocer, interpretar y entender el funcionamiento de los componentes básicos de un programa de perforación y específicamente del procedimiento general y básico para la Cementación de Pozos Petroleros.

1.2. Objetivos Específicos

1.2.1. Conocer acerca de los Componentes del Equipo de Perforación, o Taladro de Perforación y el BHA, relacionando este equipo como prescindible en la fase de Perforación de un Pozo Petrolero, dentro del contexto de la Cementación de Pozos Petroleros, Volúmenes necesarios para la Cementación, Procedimientos, etc.

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1.2.2. Entender el porqué es necesario tomar en cuenta los parámetros de evaluación para la selección del cemento adecuado a utilizarse en la Cementación de un Pozo Petrolero, así como los cálculos a realizarse para que el mismo se realice bajo óptimas condiciones.

1.2.3. Sintetizar y profundizar en los conocimientos acerca de la Cementación de un Pozo Petrolero para verificar su posterior y óptimo desempeño en el campo. Siendo conscientes de que la óptima Cementación de un Pozo Petrolero nos ayudará a mejora la productividad del mismo de una manera sostenible y sustentable.

2. EJERCICIO.

2.1. Planteamiento del Problema.- Para el esquema del pozo presentado en la Fig. 1., se pide determinar y realizar los cálculos pertinentes para obtener los siguientes literales:a). Tiempo de Circulación desde la Superficie.b). Procedimiento para Cementación Casing 9 5/8”.c). Altura de cemento de 15.9 LPG en el espacio anular desde el zapato.d). Altura total del cemento bombeado en el espacio anular.e). Presión Hidrostática en el Collar Flotador al parar la Circulación.

Nota: Utilice datos del pozo “SACHA 206-D” (en caso de ser necesario).

Tomar en cuenta los datos que se proporcionan en el esquema (pág., sig.) y los datos que se encuentran a continuación:

EQUIPO: CCDC 28 FECHA: 13-Abr-2013 TIPO DE POZO: “J” MODIFICADO

- Volúmenes para cementar:

Lechada removedora= 40 BLS de 12.5 LPG. Lechada de relleno= 200 BLS de 13.5 LPG. Lechada Principal= 60 BLS de 15.9 LPG.

- Fluido de Perforación preparados= 600 BLS de 9.8 LPG.

Datos proporcionados por el diagrama:

Tubo Conductor 20” @ 46 ft.

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Revestidor 13 3/8”; 109 juntas; 68 LPP; K-55; BTC, R-3. Zapato de 13 3/8 @ 4028 ft MD., y @ 3757 ft. TVD. Revestidor 9 5/8” 2 juntas, 47 LPP, C-95 y 244 juntas 47 LPP, N-80, BTC, R-3 Zapato de 9 5/8” @ 8969 ft MD., y @ 7647.516 ft TVD. Collar flotador de Casing de 9 5/8” @ 8924 ft MD., y @ 7609.708 ft TVD. Pto. De Casing de 9 5/8” @ 8975 ft MD., y @ 7652.557 ft TVD. Inclinación Máxima del Pozo= 32.84°, e Inclinación en el fondo @ 10084 ft TVD= 6,29° KOP= 700 ft TVD, RTE= 877.5 ft, GLE= 841.5 ft.

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POZO SACHA 372 DEQUIPO: CCDC 28 FECHA: 13-Abr-2013 TIPO DE POZO: “J” MODIFICADO

CSG 20” – Casing Conductor

Zapata @ 46´

Revestidor 13 3/8” 109 JUNTAS, 68 LPP, K-55,

BTC, R-3

ZAPATO DE 13 3/8”

ZAPATO DE 9 5/8”

KOP

4028´

8968´ MD

C.F. @ 8924´ MD

INCL. MAX. 32.84°

RTE: 877.5 PIESGLE: 841.5 PIES

TVD

700´

3757´

7609.708´

7646.676´7652.557´

10084´

Lechada Removedora40 bbls, 12.5

LPG

Lechada De relleno

200 bbls, 13.5 LPG

Lechada Cemento60 bbls, 15.8

LPG

Lodo de

perf.600bbls, 9.8 LPG

Tapón duro

3. CÁLCULOS.

Se esquematiza nuestro pozo realizando el dimensionamiento del mismo en este caso tenemos un pozo direccional, el cual por el diagrama presentado en la pág., anterior presenta los siguientes datos esquematizados en el diagrama:Por ende se tiene que longitud total del hoyo o longitud total medida al punto de asentamiento del Casing de 9 5/8”= 7652.557piesPara obtener la longitud del tramo X e Y se deben aplicar relaciones trigonométricas utilizando el ángulo máximo de desviación de 25,49°, es así como tenemos lo siguiente:

Longitud X=8975−700=8275 pies

cos (32,84)= YX,donde X=8275 pies ; por endeY=cos32,84∗8275=6952,557 pies

Luego Z=(6952,557+700 )=7952,557que vendría a ser nuestroT .V . D .

Por otro lado sabemosque lalongitud del BHA esde 851 pies entonces para obtener lalongitud

De Drill Pipe hacemos la siguiente operación: Longitud Drill Pipe = (5180+400)-851=4729 piesCon esta información procedemos a realizar los demás cálculos de obtención de volúmenes de sarta y de anular, que serán utilizados para cálculos posteriores:

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ZAPATO DE 9 5/8”

8975´ MD

TVD

700´

3757´

7609.708´

7646.676´7652.557´

10084´

Ángulo Máximo = 32,84°

CSG 20” @ 46 FT – Tubo Conductor 46 pies

K.O.P. = 700 pies

K.O.P. = 700 FT

X = 8275 pies Z=7652.557 pies

3.1. Fórmulas a utilizarse:

3.1. Fórmulas a utilizarse:

Capacidad Tubería Interna (Casing oTubing )= ID2

1029.4(bbls / ft ) … (1)

VolumendeTubería Interno (CasingoTubing )= ID2

1029.4∗Longitud (bbls ) … (2)

Capacidad enel Anular= ID2−OD2

1029.4 ( bblsft ) … (3)Volumenenel Anular= ID2−OD2

1029.4∗Longitud (bbls ) …(4)

Númerode stroke= volumensalidabomba

…5)Tiempode Circulación= stroke

SPM …(6)

Altura (h )= Volumen (bbls )

Capacidad ( bblsft )=Altura ( ft )… (7 )

Volumennecesario paracementar (bbls )=Capacidad ( bblsft )∗Altura ( ft )…(8)

Presión Hidrostática=MW∗0,052∗TVD …(9)

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Sección 9 5/8” @ 7652.557 ft M.D. – Punto de CSG

Y=6952.557 pies

Tiempode CirculaciónTotal=Ti empohasta el fondo+TiempoFondos Arriba…(9)

3.2. Resolución de los literales del Examen:

3.1.1. Procedimiento para cementar Casing 9 5/8”

En forma general se detallan a continuación los pasos para una adecuada cementación de la sección mencionada, tomando en cuenta como principales los que se detallan con resaltador:

3.1.1.1. Reunión de seguridad y procedimiento a seguir.3.1.1.2. Chequear zapato, elevar el primer tubo para la instalación del zapato.3.1.1.3. Colocar el collar flotador (Perforable).3.1.1.4. Armar el landing (perforable).3.1.1.5. Ensamblar y bajar centralizadores de acuerdo al programa de diseño.3.1.1.6. Continúa bajando tubos y llenar con lodo los mismos cada 10 tubos.3.1.1.7. Instalar tubo de maniobra.3.1.1.8. Una vez llegado al punto de Casing, armar la cabeza e instalar líneas de

cementación.3.1.1.9. Probar líneas de cementación con presión de 4000 a 5000 psi, de

acuerdo a programa de la Cia. Cementadora.3.1.1.10. Circular colchón lavador o lechada removedora, utilizando 40 bbls de 12,5

LPG, seguido de esto, cargar y soltar tapón suave o de desplazamiento.3.1.1.11. Mezclar y bombear lechada de relleno, utilizando 200 bbls de cemento de

13.5 LPG, seguido de lechada principal utilizando 60 bbls de 15.8 LPG.3.1.1.12. Cargar y soltar tapón duro, desplazando el cemento con lodo de

perforación, utilizando 600 bbls.3.1.1.13. Chequear asentamiento del tapón, al hacer contacto con el collar flotador,

al momento de liberar la presión y comprobar su variación en superficie.3.1.1.14. Esperar fraguado del cemento, luego, desarmar cabeza y líneas de

cementación.

3.1.2. Altura de cemento de 15.8 LPG en el espacio anular desde el zapato.

3.1.2.1. Se tiene que este cemento corresponde al último que ingresará por el espacio anular, impulsado o empujado por el lodo de perforación, el cemento fraguará desde el collar flotador pasando por el zapato del Casing e ingresando al espacio anular entre el hoyo de 12 ¼” y el Casing de 9 5/8”, por tanto procedemos de la siguiente manera:

3.1.2.1.1. Cálculo de Capacidad del Casing de 9 5/8”.

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Utilizamos la ecuación 1 y reemplazando datos tenemos:Capacidad Tuber í a∫ erna¿ bls/ft

3.1.2.1.2. Cálculo del Volumen entre el collar flotador y el Pto de Casing de 9 5/8”.

Utilizamos la Ecuación 2., y reemplazando datos tenemos:VolumendeCasing 9 5/8 Interno left (Casing o Tubing right ) = {{(8,681)} ^ {2}} over {1029.4} * left (8975-8924 right ) = 3,754 ~3,8 bbl

Por tanto el volumen de cemento que ascenderá por el espacio anular será:Volumende cementode15.8 LPG=(60−3,754 )=56,2bbls

3.1.2.1.3. Cálculo de la Capacidad del espacio anular:

Utilizamos la Ecuación 3., y reemplazando datos tenemos:Capacidad enel Anular=

(12,250)2−(9,625)2

1029.4=0,0557819bls / ft

Sabemos el volumen de cemento que asciende por el espacio anular, por ende si sabemos la capacidad, realizamos una simple división y obtenemos, mencionada altura.3.1.2.1.4. Cálculo de la altura a la que llega desde el zapato el cemento de 15.8 LPG.

Utilizando la Ecuación 7, y reemplazando datos se tiene:Altura (h )= 56,2

0,0557819=1007,495 ft

Esta altura es considerada si se toma la misma desde el Punto de Casing de 9 5/8”, pero nos pide desde el zapato por ende la altura TVD desde el zapato sería:Alturadesdeel zapato (h )=( 1007,495−(8975−8968 ) )=1000,495 ft

Pero al tener un pozo inclinado debemos corregir esta altura:Altura realque asciendeel cementodesde el zapato deCSG9 5/8 =cos left (32,84° right ) *1000,495=840,604 ft TV

8

Respuesta: El cemento de 15.8 LPG asciende 840,604 ft TVD desde el zapato de 9 5/8”, el mismo que se encuentra a 7646,676 ft TVD, o a su vez el cemento de 15.8 LPG se encuentra @ 6806,072 ft TVD.

Altura que asciende el cemento de 15.8 LPG desde el zapato M.D. 1000,495 ftAltura que asciende el cemento de 15.8 LPG desde el zapato T.V.D. 840,604 ftProfundidad a la que se encuentra el cemento de 15.8 LPG desde la superficie M.D.

7967,505 ft

Profundidad a la que se encuentra el cemento de 15.8 LPG desde la superficie T.V.D.

6806,072 ft

9

6806,072 ft TVD 7967,505 ft MD

3.1.3. Altura total del cemento bombeado en el espacio anular.

Del literal anterior conocemos los siguientes datos que nos serán de gran utilidad para el cálculo de esta respuesta. Volumen entre el collar flotador y el Punto del Casing de 9 5/8” = 3,8 bbls Capacidad entre el hoyo de 12 ” y el Casing de 9 5/8” =0,0557819¼ bbls/ft

3.1.3.1. Cálculo del Volumen total de cemento bombeado al espacio anular.

Volumen total bombeadode cementoal espacioanular=(200+40+60 )=300bbls

Teniendo este valor, se puede proceder de diversas maneras para calcular esta altura, una de ellas; sería calcular el volumen de cemento necesario para cementar desde Punto de Casing de 9 5/8” hasta el Zapato del Casing de 13 3/8”, luego en el caso de haber sobrante de cemento, calcularíamos la capacidad entre el Casing de 13 3/8” y el Casing de 9 5/8” y sabiendo el volumen sobrante (en caso de existir el mismo), determinaríamos la altura a la que llega el mismo. Finalmente se sumaría esta altura a la existente desde el Punto de Casing de 9 5/8” hasta el zapato de 13 3/8”; obteniéndose de esta manera la altura total, a la que llega todo el cemento bombeado.3.1.3.2. Cálculo del Volumen necesario para cementar el espacio anular entre el

Punto de Casing de 9 5/8” y el Zapato de 13 3/8”.

Diferencia dealtura=PtodelCSG 95 /8 - Zapato de CSG 13 3/8 = (8975−4028 )=4947 ft

Utilizando la Ecuación 8, y reemplazando datos se tiene:Volumennecesario paracementar (bbls )=0,0557819∗4947=275,953 276bbls

Si existe volumen de cemento sobrante, el cual servirá para cementar la sección entre el CSG de 13 3/8” Y EL CSG de 9 5/8”, por ende el siguiente paso, es calcular la capacidad existente entre los dos revestidores mencionados.3.1.3.3. Cálculo de la capacidad entre el CSG de 13 3/8” y el CSG de 9 5/8”.

Utilizando la Ecuación 3, y reemplazando datos se tiene:10

Capacidad enel Anular=(12,347)2−(9,625)2

1029.4=0,0580997bls / ft

Procedemos a calcular la altura a la que llega el cemento con el volumen restante, para esto debemos considerar el volumen que ya se ocupó para cementar el espacio existente entre el collar flotaro y el punto del Casing de 9 5/8”.3.1.3.4. Cálculo de la altura total de cemento bombeado en el espacio anular.

Utilizando la Ecuación 7, y reemplazando datos tenemos:Altura (h )=¿¿

Sabiendo esta altura calculamos la altura verdadera a la que se encuentra el cemento, sabiendo que 348,487 ft sube a partir del zapato de 13 3/8” y sabiendo que el mismo está a una profundidad de 4028 ft MD, por ende corregimos el valor, y obtenemos la altura.Alturaverdadera (h )=cos (32,84 ° )∗348,487=292,795 ft TVD

Alturaa laque se encuentrael zapato de13 3 /8 =(700+( cos(32,84°)*(4028-700))= 3496,147 f

Alturadel cementobombeadodesdela superficie (h )=3496,147−292,795=3203,351 ft TVD .

Alturadel cementobombeado desde el Pto deCasingde 95 /8 = 7652,557-3203,351 = 4449,206 ft TV

Respuesta: La altura del cemento bombeado desde la superficie se encuentra @ 3203,35 ft TVD, o la altura que ascendió el cemento bombeado desde el Punto de Casing de 9 5/8” es de 4449,21 ft T.V.D.

Altura del cemento bombeado por el espacio anular M.D. 5295,487 ftAltura del cemento bombeado por el espacio anular T.V.D. 4449,206 ftProfundidad del cemento bombeado por el espacio anular M.D. 3679,513 ftProfundidad del cemento bombeado por el espacio anular T.V.D. 3203,350 ft

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3203,350 ft TVD 3679,51 ft MD

3.1.4. Presión hidrostática en el Collar Flotador al parar la Circulación.

Datos Adicionales:

MW = 9,8 LPG3.1.4.1. Cálculo de la profundidad total del Collar Flotador.

Se sabe que el collar flotador está a 8975 ft MD y por tanto se corrige esta profundidad de la siguiente manera:Prof . delCollar FlotadorTVD=¿

A esta profundidad se calcula la presión Hidrostática, utilizando la Ecuación 9, y reemplazando datos tenemos:Presión Hidrostática=9,8∗0,052∗7609,708=3877,907 3878PSI

Respuesta: La Presión hidrostática en el collar flotador al parar la circulación es de 3878 PSI.

3.1.5. Tiempo de Circulación desde la Superficie.

Se tienen los siguientes datos adicionales, tomados del Reporte de Perforación en la que se perforó la sección de 9 5/8”.12

SPM= 92Salida de la bomba= 5,12

galSTK

∗1 B

42gal=0,121905

bblsSTK

3.1.5.1. Cálculo de Volumen Interno del CSG de 9 5/8”.

Vo lumen∫ .CSG9 5/8 = ( {{8,681} over {1029,4}} ^ {2} *8924´

Volumen∫ .CSG9 5/8 = 653,303388 bbl

3.1.5.2. Cálculo de Volumen en el Espacio Anular.

Volumen en el espacio anular = (Volumen C.F. – Pto. CSG 9 5/8”) + (Volumen Pto. CSG 9 5/8” – Zapato CSG 13 3/8”) + (Volumen Zapato CSG 13 3/8” – Superficie)Reemplazando datos tenemos:Volumen en el espacio anular = ( 8,6812

1029,4∗(8975´−8924 ´ ))+( 12,2502−9,6252

1029,4∗(8975´−4028´ ))+( 12,3472−9,6252

1029,4∗(4029 ´−700´ ))+( 12,3472−9,6252

1029,4∗(700´ ))

Volumen en el espacio anular= (3,733581+275,952997+193,413749+40,669758)=513,770085~513,77 bbls.3.1.5.3. Cálculo de STK desde la superficie hasta el fondo.

Utilizamos la Ecuación 5, y reemplazando datos tenemos:Númerode strokes (Superficie−fondo )=volumen interior delCSG 9 5/8} over {salida bomba} = { 653,303388 bbls} over {{0,121905 bbls} over {STK}} =5359,118884 ST ¿

3.1.5.4. Cálculo de STK fondos arriba.

Utilizamos la Ecuación 5, y reemplazando datos tenemos: Númerode strokes (fondos arriba )= volumenenel espacioanular

salidabomba=513,770085bbls

0,121905bblsSTK

=4214,511993STK

3.1.5.5. Cálculo de tiempo de circulación hasta el fondo.

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Utilizamos la Ecuación 6, y reemplazando datos tenemos:Tiempode Circulación=5359,118884 STK

92STKmin

=58,25min

3.1.5.6. Cálculo de tiempo de circulación fondos arriba.

Utilizamos la Ecuación 6, reemplazando datos tenemos:Tiempode Circulación=4214,511993 STK

92STKmin

=45,81min

3.1.5.7. Cálculo de tiempo de circulación desde la superficie.

Utilizando la Ecuación 9, y reemplazando datos tenemos:Tiempode CirculaciónTotal=(58,25+45,81 )min=104,06

min∗1h60min

=1hora ,14min .

Respuesta: El tiempo de Circulación desde superficie es de 1 hora y 14 min.

4. CONCLUSIONES.

4.1. Se puede concluir, que el conocimiento de los volúmenes que conciernen o involucran el proceso de cementación son de gran importancia para que el proceso anterior se desarrolle con un buen desempeño.

4.2. El conocer los datos que se encuentran en los Reportes Diarios de Perforación y que involucran el desarrollo de los ejercicios son de relevancia para que no exista errores al tratar de cementar y/o controlar el pozo.

4.3. Es de vital importancia el tener un conocimiento acumulado y bien fundamentado, en lo que concierne a volúmenes internos, entre revestidores y entre hoyo y revestidor; ya que de esto dependerá el desempeño óptimo de nuestras funciones en el área hidrocarburífera.

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