Diseño de Cañerias Completo CD - 1008

Técnicatura e INGENIERIA EN PERFORACIONES

1. Hacer el diseño de revestimiento superficial y de producción del Pozo “CD-1008”El gradiente de presión de la formación en el área es de 0.465 psi / pieSe utilizan los siguientes factores de diseño

Estallido: 1.0 Colapso: 1.125 Tensión: 2

Los datos del pozo para poder introducir ambas tuberías son:a) Para revestimiento superficial

Densidad del fluido = 9.5 ppg.Diámetro externo = 10.1/4”.Profundidad = 2997.4 piesSe dispone de las tuberías de grado J – 55 y H – 40

b) Para revestimiento de producciónDensidad del fluido = 9.76 ppg. Diámetro externo = 7 pulgadasProfundidad = 9380 piesSe dispone de las tuberías de grado N – 80

Solución:Diseño de la tubería de revestimiento superficial

a) Determinar todos los factores que intervienen en el diseño

Presión de formación (Pf)Pf = Gradiente de presión de formación * la profundidadPf = (0.465 psi / pies) * 2997.4 pies = 1394 psi

Presión hidrostática (Ph)Ph = 0.052 * W * profundidadPh = 0.052 * 9.5 ppg * 2997.4 pies = 1481 psi (Lb / pulg2)Presión de colapso (Pc)Pc = Ph * factor de diseño al colapsoPc = 1481 psi * 1.125 = 1666 psiPresión de estallido (Pe)Pe = Pf * factor de diseño al estallidoPe = 1394 psi * 1 = 1394 psiGradiente de colapso (Gc)Gc = Pc / profundidadGc = 1666 psi / 2997.4 pies = 0.556 psi / pie

b) Determinar en las tablas, que tipo de tubería resiste a la presión de colapso.


La tubería J – 55 de 40.5 lb / pie resiste 1730 psi, por lo tanto, esta tubería se puede usar por colapso. Las tuberías de más peso se pueden usar por colapso también, pero la tubería más pesada es más costosa e influirá mucho en el costo total del revestimiento

c) Determinar cuánto pesa la tubería si se fuera a introducir toda en el pozo

Peso de la tubería (Wt) = peso por pie de tubería * profundidadWt = 40.5 lb/pie * 2997.4 pies = 121395 librasLa tubería J – 55 de 40.5 lb / pie resiste por tensión 450000 libras (ver tablas de propiedades), y la resistencia del diseño a la tensión será: Resistencia de diseño = Resistencia a la tensión / factor de diseño a la tensión Resistencia de diseño = 450000 lb / 2 = 225000 lbs

Comparando valores vemos que el peso de la tubería (121395 libras), está por muy debajo a la resistencia de diseño, esto quiere decir que resistirá a la tensión

d) Determinar hasta que profundidad se puede introducir la tubería H – 40.Esta tubería tiene una resistencia al colapso de 880 psi (ver tablas de propiedades) y tomando esta resistencia como referencia se supondrá una profundidad base (Dsp) para iniciar el ensayo de:

Dsp = Resistencia al colapso / GcDsp = 880 psi / (0.556 psi / pie) = 1583 piesUsaremos 1500 pies para iniciar el ensayo

Si se supone que la tubería H – 40 se puede introducir hasta 1500 pies, entonces la primera sección será:

J – 55 desde 2997.4 hasta 1500 pies (1497.4 pies)Los 1497.4 pies pesaran = 1497.4 pies * 40.5 lb / pie = 60645 libras Pero este peso esta aplicado a la tubería H – 40, por lo tanto el esfuerzo será (E)

E = peso aplicado / área plana


E = 60645 libras / 9.178 pul2 (ver tablas)E= 6608 lb / pulg2

La relación de esfuerzos (R), será:

R = E / Punto mínimo cedenteR = 6608 psi / 40000 psi = 0.165

De la elipse de esfuerzos Bi – Axiales, para un R = 0.165 se determina que la resistencia efectiva de la tubería es de 90.6 % del valor original, por lo tanto la resistencia efectiva (Recp) será:

Recp = Resistencia al colapso / %Recp = 880 psi / 0.906 = 797 psiY finalmente la profundidad calculada (Dcd) será:

Dcd = Recp / GcDcd = 797 psi / (0.556 psi / pie) = 1433 pies

Como asimismo 1500 pies y el cálculo dio 1433 pies, ósea, una diferencia de 67 pies (un error de 4.7 %). Es necesario hace un nuevo ensayo y se recomienda ensayar con la profundidad calculada

Dsp = 1430 piesJ – 55 desde 2997.4 hasta 1430 pies (1567.4 pies)Los 1567.44 pies pesaran = 1567.4 pies * 40.5 lb / pie = 63480 libras Pero este peso esta aplicado a la tubería H – 40, por lo tanto el esfuerzo será (E)E= 63480 lb / 9.178 pul2 = 6917 psiR = 6917 psi / 40000 psi = 0.173De tabla obtenemos para un R = 0.173 (Interpolando); el porcentaje efectivo es de 90.06 y la resistencia efectiva será:

Recp = 880 psi * 09006 = 793 psiDcp = 793 psi / (0.556 psis / pie) = 1426 piesEntonces 1430 – 1426 = 4 pies (equivale a un error del 0.28 %)

La tubería H – 40 se puede introducir por colapso hasta una profundidad de 1430 pies y tendremos la primera sección:J – 55 desee 2997.4 hasta 1430 pies (1567.4)


La nueva tención será:(1567.4 pies * 40.5 lb / pie) + (1430 pies * 32.75 lb / pie) = 110312.5 lb.

La tubería H – 40 de 32.75 lb / pie, tiene una resistencia de tensión de 205000 libras (ver tablas)Tensión = 205000 / factor de diseñoTensión = 205000 / 2 = 102500 libras

Como toda la tubería pesa 110313.5 libras, la tubería H – 40 de 32.75 lb / pie, no resistirá la tensión, por lo tanto no se puede introducir los 1430 pies de H – 40. Ahora se debe determinar que longitud de tubería H – 40 se puede introducir desde 1430 pies hacia la superficie, o sea, que longitud de su propio peso, ella resiste. La resistencia de diseño a la tensión es de 102500 libras, de esta resistencia ya se tiene ocupada el peso de la sección J – 55

Long. H – 40 = (102500 – 63480) Lb / (32.75 lb. / Pie) = 1191 piesLa tubería H – 40 se puede introducir desde 1430 hasta 239 pies (1191 pies). Faltando 239 pies para alcanzar la superficie. Desde este punto es más importante la tensión que el colapso, por lo tanto se diseña por tensión.La tubería J – 55 tiene una resistencia de diseño a la tensión de 225000 lb. Y se puede usar una longitud de:

Long. J – 55 = [(25000 lb – 63480 lb) – (1191 pies * 32.75 lb/pie)] / [40.5 lb / pie]Long. J – 55 = 3025 piesSolo se requiere 239 pies para alcanzar la superficie, se completara con J -55

El programa queda de la siguiente manera:Intervalo Grado Peso (lb /

pie)Longitud

(pies)0 – 239 J – 55 40.5 239

239 – 1430 H – 40 32.75 11911430 – 2997.4 J – 55 40.5 1567.4

Diseño de la tubería de revestimiento de producción a) Determinar todos los factores que intervienen en el diseño

Presión de formación (Pf)


Pf = Gradiente de presión de formación * la profundidadPf = (0.465 psi / pies) * 9380 pies = 4362 psi

Presión hidrostática (Ph)Ph = 0.052 * Dens * profundidadPh = 0.052 * 9.76 LPG * 9380 pies = 4762 psi (Lb / pulg2)Presión de colapso (Pc)Pc = Ph * factor de diseño al colapsoPc = 4762 psi * 1.125 = 5357 psi

Presión de estallido (Pe)Pe = Pf * factor de diseño al estallidoPe = 4362 psi * 1 = 4362 psi

Gradiente de colapso (Gc)Gc = Pc / profundidadGc = 5357 psi / 9380 pies = 0.571 psi / pie

b) Determinar en las tablas, que tipo de tubería resiste a la presión de colapso.

La tubería N – 80 de 26 lb / pie resiste 5410 psi, por lo tanto, esta tubería se puede usar por colapso

c) Determinar cuánto pesa la tubería si se fuera a introducir toda en el pozo

Wt = 26 lb/pie * 9380 pies = 243880 libras

La tubería N – 80 de 28 lb / pie, resiste por tensión 519000 lb (ver tablas), y la resistencia de diseño a la tensión será:Resistencia de diseño = Resistencia a la tensión / factor de diseñoResistencia de diseño = 519000 lb / 2 = 259500 lb.Esto indica que la tubería seleccionada por colapso también resistirá por tensión

d) Determinar hasta que profundidad se puede introducir la tubería N – 80 de 23 lb / pie


Esta tubería tiene una resistencia al colapso de 3840 psi y tomando esta resistencia como referencia se supondrá una profundidad base para iniciar el cálculoDsp = resistencia al colapso / GcDsp = 3840 psi / (0.571 psi / pie) = 6725 piesEntonces usamos 6700 pies para iniciar el ensayo

Si se supone que la tubería N – 80 de 23 lb / pie se puede introducir hasta 6700 pies, entonces la primera sección será:

N – 80 de 23 lb / pie desde 9380 hasta 6700 pies (2680 pies)

Los 2680 pies pesaran: 26800 pies * 26 lb / pie = 69680 lb.Ese peso estará aplicado a la tubería N – 80 de 23 lb / pie, por tanto el esfuerzo (E) será:

E = peso aplicado / área planaE = 69680 lb / 6.656 pulg2 (de tablas)E = 10469 psi

La relación de esfuerzo (R) será:R = E / punto mínimo de cadenciaR = 10469 psi / 80000 psi (de tablas)R = 0.131

De la elipse de los esfuerzos Bi –Axiales para un R de 0.131 se determina que la resistencia efectiva es de 92.64 % del valor original, por lo tanto, la resistencia efectiva (Recp) será:

Recp = Resistencia al colapso * %Recp = 3840 psi * 0.9264 = 3557 psi

Y finalmente, la profundidad calculada (Dcd) será:Dcd = Recp / GcDcd = 3557 psi / (0.571 psi / pie) = 6229 piesComo asumimos 6700 pies y el cálculo dio 6229 pies o sea una diferencia de 471 pies, es necesario hacer un nuevo ensayo. Es recomendable ensayar con la profundidad calculada

Dsp = 6200 pies


DDsp = 9380 – 6200 = 3180 pies

Wt = 3180 pies * 26 lb / pie = 82680 lbE = 82680 lb / 6.656 pulg 2 = 12422 psiR = 12422 psi / 80000 psi = 0.155De R = 0.155 sacamos que el porcentaje efectivo es de 91.20 % y la Resistencia efectiva será: Recp = 3840 psi * 0.912 = 3502 psiDcd = 3502 psi / (0.571 psi / pie) = 6133 piesDDcd = 6200 – 6133 = 67 piesComo asumimos 6200 pies y el cálculo dio 6133 pies, o sea, una diferencia de 67 pies, es necesario hacer un nuevo calculo

Dsp = 6150 piesDDsp = (9380 – 6150) pies = 3230 piesWt = 3230 pies * 26 lb / pie = 83980 lbE = 83980 lb / 6.656 pulg 2 = 12617 psiR = 12617 psi / 80000 psi = 0.158

De tablas sacamos interpolando para un R = 0.158 el porcentaje de efectividad es de 91.02 % y la resistencia efectiva será:

Recp = 3840 psi / 0.9102 = 3495 psiDcd = 3495 psi / (0.571 psi / pie) = 6121 piesDDcd = (6150 – 6162) pies = 29 pies

La tubería N – 80 de 26 lb / pie se puede introducir por colapso hasta una profundidad de 6150 pies y tendremos la primera sección:

N – 80 de 26 lb / pie de 9380 hasta 6150 pies (3230 pies)

La nueva tensión será: T = (3230 pies * 26 lb/pie) + (6150 pies * 23 lb / pie) = 225430

La tubería N – 80 de 23 lb / pie tiene una resistencia de diseño a la tensión de 442000 lb (ver tablas)Entonces la tensión efectiva es Tensión de la tubería / factor de diseño = 442000 lb / 2 = 221000 lb


Como toda la tubería pesa 225430 lb, la tubería N – 80 de 23 lb / pie, no resiste la tensión, por lo tanto no se puede introducir los 6150 pies de N – 80 de 23 lb / pie. Ahora se debe determinar que longitud de tubería N – 80 De 23 lb / pie se puede introducir desde 6150 pies hacia la superficie, o sea, que longitud de su propio peso, ella resiste. La resistencia de diseño a la tensión es de 221000 lb, de esta resistencia ya se tiene ocupada el peso de la sección N – 80 de 26 lb / pie, como la diferencia será lo que resiste de su propio peso

Long. N – 80 de 23 lb / pie = (221000 – 83980) lb. / 23 lb / pie = 5957 pies

La tubería N – 80 De 23 lb / pie se puede introducir desde 6150 pies hasta 193 pies (5957 pies). Faltando 193 pies para alcanzar la superficie. Desde este punto es más importante la tensión que el colapso, por lo tanto se diseña por tensión

La tubería N – 80 De 26 lb / pie tiene una resistencia de diseño a la tensión de 259500 lb, y se puede usar una longitud de:

Long tubería N – 80 = [(259500 – 83980) lb] – [(5957 pies * 23 lb / pie)]/ (26 lb / pie) = 1481 piesComo solo se requiere 193 pies para alcanzar la superficie, se completaran con N- 80 de 26 lb / piesEl programa queda de la siguiente manera:

La sección de N – 80 de 23 lb / pie es de menor grado y menor peso. Esta sección hay que revisarla por estallido. La resistencia al estallido de N – 80 de 23 lb / pie, es de 6340 psi, y la presión máxima esperad de la formación es 4362 psi, por lo tanto resiste al estallido

Intervalo Grado Peso (lb / pie)

Longitud (pies)

0 – 193 N – 80 26 193193 - 6150 N – 80 23 59576150 9380 N – 80 26 3230

Diseño de Cañerias Completo CD - 1008

Documents

Transcript of Diseño de Cañerias Completo CD - 1008