Manual de Calculos Para Operadores

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BJ Services S. A. J. J. Lastra 3260, (8300) Neuquen, Argentina

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Volumen interior de la tubería

Volumen bbl = )(0009714.02 ftdprofundidaID

E.g. ¿Que volumen (bbl) tiene 12,500ft de tubería contínua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Volumen bbl = bblft 96.19500,120009714.0282.1 2

Volumen del anular

Volumen bbl = )(0009714.022 ftdprofundidaODID

E.g. ¿Que volumen (bbl) anular tiene 12,500ft de tubería 3 1/2" (ID = 2.992") con

12,500ft de tubería contínua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Volumen bbl = bblft 4.81500,120009714.05.1.992.2 22

Velocidad del fluido en la tubería

Velocidad ft/min =

min/0009714.0

min)/(2

ftID

bblCaudal

E.g. ¿Que velocidad (ft/min) tenemos si bombeamos agua a 2 bbl/min a traves de

tubería contínua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Velocidad ft/min =

min/253,10009714.0282.1

min/22

ftbbl

Velocidad del fluido en el anular

Velocidad ft/min =

min/0009714.0

min)/(22

ftODID

bblCaudal

E.g. ¿Que velocidad (ft/min) anular tenemos si bombeamos a 2 bbl/min entre tubería de

3 1/2" (2.992") y tubería contínua 1 1/2" (ID = 1.282")?

Velocidad ft/min =

min/3070009714.05.1992.2

min/222

ftbbl

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Peso de la tubería Peso de la Tubería lbs = )()/( ftLongitudftlbPeso

E.g. ¿Que peso tiene 12,500 ft de tubería contínua de 1 1/2" (1.623 lb/ft)? Peso de la Tubería lbs = lbsftftlb 288,20500,12/623.1

Presión hidrostática Presión Hidrostática psi = verticalftdprofundidagallbDensidad )()/(052.0

E.g. ¿Que presión hidrostática ejerce 12,500 ft vertical de agua (8.34 lb/gal)? Presión Hidrostática psi = psiftgallb 421,5500,12/34.8052.0

Presión hidrostática diferencial Presión Hidrostática diferencial psi = BpsicaHidrostátiApsicaHidrostáti )()(

E.g. ¿Cual es la presión hidrostática diferencial entre una columna de agua (8.34 lb/gal)

en la tubería contra una columna de lodo (9.2 lb/gal) en el anular con un profundidad de 12,500 ft?

Presión Hidrostática "A" psi (lodo) = psiftgallb 980,5500,12/2.9052.0

Presión Hidrostática "B" psi (agua) = psiftgallb 421,5500,12/34.8052.0

Presión Hidrostática diferencial psi = psipsipsi 559421,5980,5

Potencia requerida Potencia (HHP) = )(min)/(02448.0 psipresiónbblCaudal

E.g. ¿Cuanto potencia de bombeo es necesario para poder bombear un fluido a 7,500

psi en 15 bbl/min? Potencia (HHP) = HHPpsibbl 754,2500,7min/1502448.0

Propiedades de Nitrógeno

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1 galón líquido (Nitrógeno) = 6.74 lb 1 galón líquido (Nitrógeno) = 93.6 scf 1 galón líquido (Nitrógeno) = 3.785 litros 1 litro líquido (Nitrógeno) = 28.32 scf 1 scf de Nitrógeno gas = 0.0724 lb/scf (0.0096785 lb/gal) Por eso se puede ver que 1,128 scf de gas es igual que 81.7 lbs )128,10724.0(

*Nota: El factor de volumen para el Nitrógeno es una relación de compresibilidad usando una temperatura y presión conocida. Se puede encontrar este número en el Engineering Handbook de BJ Services. Densidad de Nitrógeno (gas)

Densidad =

42

/0724.0)/( scflbbblscfFactor

E.g. 3,500 psi presión promedio @ 150

0F temperatura promedia (factor de volumen

1,055 scf/bbl):

Densidad =

gallbscflbbblscf

/82.142

/0724.0/055,1

Presión Hidrostática (gas)

Presión Hidrostática psi =

)(052.042

/0724.0)/(ftdprofundida

scflbbblscffactor

E.g. 3,500 psi presión en la boca del pozo @ 150

0F temperatura promedia (factor de

volumen 1,055 scf/bbl). ¿Cual es la presión hidrostática de nitrógeno y el presión total en 12,000 ft?

Presión Hidrostática psi =

psiftscflbbblscf

135,1000,12052.042

/0724.0/055,1

Presión total = cahidrostátipsipresiónbocapsipresión )()(

Presión total = psipsipsi 635,4500,3135,1

Presión de Circulación y Desplazamiento (gas)

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E.g. Desplazar agua (8.34 lb/gal) desde la tubería de producción 3 1/2" hasta una profundidad de 15,000 ft. Temperatura promedia es 180

0F. ¿Cual es la cantidad de

Nitrógeno necesario y cual será la presión en la boca después?

Volumen de la tubería 3 1/2": )(0009714.02 ftdprofundidaID

Volumen de la tubería 3 1/2": bblft 4.130000,150009714.0992.2 2

Presión Hidrostática de la agua: verticalftdprofundidagallbDensidad )()/(052.0

Presión Hidrostática de la agua: psiftgallb 500,6000,15/34.8052.0

Factor de Volumen "A" para Nitrógeno en 6,500 psi @ 180

0F es: 1,567 scf/bbl

Presión Hidrostática "A":

)(052.042

/0724.0)/(""ftdprofundida

scflbbblscfAfactor

Presión Hidrostática "A":

psiftscflbbblscf

107,2000,15052.042

/0724.0/567,1

Presión "B" = psipsipsi 393,4107,2500,6

Factor de Volumen "B" para Nitrógeno en 4,393 psi @ 1800F es: 1,180 scf/bbl

Presión Hidrostática "B":

)(052.042

)(0724.0)/(""ftdprofundida

scflbbblscfBfactor

Presión Hidrostática "B":

psiftscflbbblscf

587,1000,15052.042

/0724.0/180,1

Presión de la Boca = 2

))()(()(

BcaHidrostátiAcaHidrostátifluidopsicaHidrostáti

Presión de la Boca = )(653,42

)587,1107,2(500,6 menteaproximadapsi

psipsipsi

Factor de Volumen "C" para Nitrógeno en 4,653 psi @ 180

0F es: 1,230 scf/bbl

Nitrógeno Necesario = scfbblscfbbl 392,160/230,14.130 aproximadamente

Desplazamiento de Gasoductos y Tanques con Nitrógeno

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E.g. Un gasoducto tiene un diámetro interno de 6" y una longitud de 185,000 ft. ¿ Cual es el volumen del Nitrógeno necesario para desplazar la linea completa con una presión final de 500 psi? Temperatura promedia es 60

0F.

Factor de Volumen para Nitrógeno en 500 psi @ 60

0F es: 194 scf/bbl

Volumen del gasoducto de 6": bblft 470,6000,1850009714.062

Nitrógeno Necesario: scfbblbblscf 180,255,1470,6/194

E.g. Un tanque presurizado con Nitrógeno a 250 psi tiene un diámetro interno de 96" y

una longitud de 40 ft. ¿ Cual es el volumen de Nitrógeno necesario para levantar la presión hasta una presión final de 1,750 psi? Temperatura promedia es 60

0F.

Volumen del tanque de diámetro 96": bblft 358400009714.0962

Factor de Volumen para Nitrógeno en 1,750 psi @ 60

0F es: 669 scf/bbl

Factor de Volumen para Nitrógeno en 250 psi @ 600F es: 97 scf/bbl

Nitrógeno Necesario: scfbblscfbblbblscfbbl 776,204)/97358()/669358(

Multiplicador del Volumen de Espuma

Se puede calcular el multiplicador del volumen asi: )1( Q

Q

= Multiplicador

E.g. 3,500 psi presión promedio @ 150

0F temperatura promedia con una calidad de

espuma anticipado de 75% (factor de volumen 1,055 scf/bbl).¿Cual es la relación de Nitrógeno a fluido?

Multiplicador: 3%)751(

%75

Relación: dormultiplicabblscffactor )/( bblscfbblscf /165,33/055,1

Relación de Espuma

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Es la relación volumétrica entre el caudal Nitrógeno y el caudal de fluido. Utilizamos esta relación para calcular el caudal de bombeo para Nitrógeno y fluido cuando bombeamos fluido energizado.

Relación de espuma: bblscffluidobblCaudal

NscfCaudal/

min)/(

min)/( 2

E.g. ¿Cual es la relación de espuma entre un caudal de Nitrógeno de 950 scf/min y un

caudal de agua de 0.5 bbl/min?

Relación de espuma: bblscfbbl

scf/900,1

min/5.0

min/950

Caudal de Nitrógeno (conociendo el relación de espuma)

Caudal de Nitrógeno: fluidoNbblscfrelaciónfluidobblCaudal /)/(min)/( 2

E.g. ¿Cual es el caudal de bombeo de Nitrógeno cuando se esta bombeando fluido a

0.5 bbl/min con un relación de espuma de 1,900 scf/bbl? Caudal de Nitrógeno: min/950/900,1min/5.0 scfbblscfbbl

Caudal de Bombeo (conociendo el relación de espuma)

Caudal de Nitrógeno: fluidoNbblscfrelación

NscfCaudal

/)/(

min)/(

2

2

E.g. ¿Cual es el caudal de bombeo de fluido cuando se esta bombeando Nitrógeno a

950 scf/min con un relación de espuma de 1,900 scf/bbl?

Caudal de Nitrógeno: min/5.0/1900

min/950bbl

bblscf

scf

Caudal de Espuma (sin saber la calidad de espuma) El caudal de espuma es el caudal de la mezcla de Nitrógeno y fluido.

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Caudal de Espuma:

1

)/(

)/(min)/(

bblscffactor

bblscfrelaciónfluidobblCaudal

E.g. 0.8 bbl/min @ 150

0F temperatura promedia, 3,800 psi presión promedio con un

relación de espuma de 1,200 scf/bbl (factor de volumen 1,128 scf/bbl).

Caudal de Espuma: min/65.11/128,1

/200,1min/8.0 bbl

bblscf

bblscfbbl

Caudal de Espuma (conociendo la calidad de espuma) Caudal de Espuma: )()()( fluidoCaudalespumadormultiplicafluidoCaudal

E.g. 0.8 bbl/min con una calidad de 51.6% donde el multiplicador es: 066.1%)6.511(

%6.51

Caudal de Espuma: min/65.1min/8.0066.1min/8.0 bblbblbbl

Calidad de Espuma La calidad de espuma es el porcentage de Nitrógeno en el volumen total de la mezcla.

Calidad de espuma: min/)(

)/(

min)/)()/(

bblespumacaudal

volumenbblscffactor

bblfluidocaudalespumabblscfrelación

E.g. Usando el ejemplo de arriba: 0.8 bbl/min caudal de fluido, 1,200 scf/bbl relación de

espuma, 1,128 scf/bbl factor de volumen y 1.65 bbl/min caudal de espuma.

Calidad de espuma: %6.51min/65.1

/128,1

min)/8.0/200,1

bbl

bblscf

bblbblscf

Densidad de Espuma Densidad de espuma se define como:

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CalidadfluidogallbDensidad

bblscffactorCalidadNscflbDensidad

1)/(

42

)/()/( 2

E.g. Usando el ejemplo de arriba: 1,200 scf/bbl relación de espuma 1,128 scf/bbl factor de volumen 1.65 bbl/min caudal de espuma 51.6% Calidad de espuma

Densidad:

gallbgallbbblscfscflb

/04.5516.01/34.842

/128,1516.0/0724.0

Concentración de la arena en lechadas con espuma

Concentración en el fondo lb/gal:

)(1

)(

)/(

calidadQ

calidadQ

blendergallbiónConcentrac

E.g. ¿Cual es la concentración del fondo para una lechada de 65% calidad y con una

concentración de 5 lb/gal en el blender?

Concentración en el fondo lb/gal:

gallbgallb

/69.2

%651

%65

)/(5

Propiedades de las Tuberías Se puede identificar los grados de tuberías diferentes por las letras y números que usan: E.g. J-55 Aleación tipo "J", el punto de fluencia es 55,000 psi

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N-80 Aleación tipo "N", el punto de fluencia es 80,000 psi Y por lo tanto, para Tubería Contínua: QT-800 Aleación Quality (A606), el punto de fluencia es 80,000 psi HS-80 Aleación Precision (A606), el punto de fluencia es 80,000 psi Propiedades como límites de peso y presión son funciones del punto de fluencia y el área de la sección transversal. E.g. ¿Cuales son los límites de pesos para las siguientes tuberías?: 1 1/2" HS-80 Coiled Tubing 1.623 lb/ft, 1.282" I.D. 3 1/2" EUE J-55 Tubería 9.2 lb/ft, 2.992" I.D. 5 1/2" C-95 Casing, 23 lb/ft, 4.670" I.D.

Área Transversal: 22

4IDOD

Límite de peso: ltransversainAreapsiFluencia )()( 2 22

4)( IDODpsiFluencia

HS-80 Coiled Tubing: lbspsi 105,38282.15.14

000,80 22

J-55 Tubería: lbspsi 456,142992.25.34

000,55 22

C-95 Casing: lbspsi 796,629670.45.54

000,95 22

Nota Límite de peso para casing y tubería común depende en el tipo de conexión (rosca), no del grado de la tubería.

Límite de Presión

Límite de presión se define como: 12

Fluencia = psi

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Donde: 22

22

IDOD

IDOD

E.g. ¿Cuales son los límites de presiónes para los ejemplos de arriba?:

HS-80 Coiled Tubing:

42.6282.15.1

282.15.122

22

psi

psi471,11

142.642.6

000,80

2

J-55 Tubería:

43.6992.25.3

992.25.322

22

psi

psi875,7

143.643.6

000,55

2

C-95 Casing:

16.6670.45.5

670.45.522

22

psi

psi145,14

116.616.6

000,95

2

Nota Límite de la presión para casing y tubería común depende en el tipo de conexión (rosca), no del grado de la tubería.

Límite del Torque: Límite del torque es la cantidad del torque suficiente para poner una tensión en la superficie externa hasta el punto de fluencia.

Límite de Torque se define como: OD

JlbsftTorque

6)(

Donde = Punto de fluencia de corte segun la teoria de Máxima Energía de Distorsión.

)(577.0 psifluencia

Donde J = Momento de inercia: 44

32IDODJ

E.g. ¿Cual es el límite de torque para la tubería contínua de 1 1/2" tipo HS-80 con un ID

de 1.282"?

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232.0282.15.132

1415.3 44 J

psipsi 160,46000,80577.0

Límite de Torque:

lbsft

psi

190,1

5.16

232.0160,46

Nota Los cálculos de torque se cálculan solamente el límite de torque del caño y no del conexión ni tampoco del estilo de la rosca.

Colapso de Tubería: Presión externa que pueda causar el colapso de la Tubería. Basado en la teoria de Von Mises y Hencky (teoria de Máxima Energía de Distorsión) sin incluir carga axial (lbs de peso).

Límite de Colapso:

2

22

OD

IDODfluencia

E.g. ¿Cual es el límite del colapso para la tubería contínua de 1 1/2" tipo HS-80 con un

ID de 1.282"?

Límite de Colapso:

psi782,105.1

282.15.1000,805.0

2

22

Nota Los cálculos de colapso se cálculan solamente el límite de colapso del caño y no del conexión ni tampoco del estilo de la rosca.

Elongación de Tubería: Cuando la tubería tiene una fuerza de peso aplicada sobre su sección transversal, se tendría una elongación por elasticidad. La ley de Hooke dice que la elongación es directamente proporcional a la fuerza (peso) mientras que la tensión no pasa el punto de fluencia del material. La cantidad de elongación para tuberías no es dependiente del

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grado de la tubería. El grado de la tubería solamente cambia el límite de elasticidad, o sea, hasta cuando se puede elongarla.

La ley de Hooke es: AE

LFL

12

L = Elongación (pulgalas.) F = Fuerza aplicada (lbs) L = Longitud (ft)

E = Modulus de elasticidad (psi) psiE 61030

A = Área de la sección transversal 22

4IDOD

E.g. 12,000ft de tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282") que está en un pozo.

¿Cual es la elongación de la tubería cuando una fuerza de 23,000lbs es aplicado en la superficie?

222 4763.0282.15.14

inA

ft

in

in

lbslbsL 3.19

12

78.231

4763.01030

12000,12000,2326

Punto libre de una tubería aprisiónada:

Según la ley de Hooke: 12

F

ALEL

L = Elongación (pulgalas.) F = Fuerza aplicado (lbs) L = Profundidad de la punto libre (ft)


A = Área de la sección transversal 22

4IDOD

E.g. Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282") está 9,500 ft en un pozo y aprisiónada. ¿Cual es el punto libre de la tubería si aplicamos 14,000 lbs sobre los pesos normales y tenemos 111.7 inches (9.31 ft) de elongación?

222 4763.0282.15.14

inA

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ftlbs

inL 500,9

12000,14

7.1114763.01030 6

Punto libre = 9,500 ft Punto Libre de una Tubería tipo "tapered" E.g. Tubería contínua (1 3/4" HS-80, ID es tapered) esta 11.300 ft en un pozo y pegado.

¿Cual es el punto libre de la tubería si aplicamos 14,000 lbs sobre los pesos normales y tenemos 111.7 inches (9.31 ft) de elongación? Datos de la sarta son los siguientes:

8,795 ft espesor 0.125" ID = 1.500" 8,795 ft total 1,255 ft espesor 0.134" ID = 1.482" 10,050 ft total 1,845 ft espesor 0.145" ID = 1.460" 11,895 ft total 1,710 ft espesor 0.156" ID = 1.438" 13,605 ft total Espesor de la tubería promedio:

"128.0300,11

"145.0050,10300,11"134.0255,1"125.0795,8

ft

ftftftft

222 652.0494.175.14

inA

ftlbs

inL 254,10

12500,16

8.103652.01030 6

Punto libre = 10,254 ft Flotabilidad: Es la tendencia de un cuerpo para subir o flotar cuando está submergido en un fluido. La reducción del peso por flotabilidad es igual al peso del fluido desplazado por el cuerpo.

Factor de Flotabilidad: acerogallbdensidad

fluidogallbdensidad

)/(

)/(1

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E.g. ¿Cual es el factor de flotabilidad de un fluido con una densidad de 9.2 lb/gal?

Factor de Flotabilidad: 8595.0/5.65

/2.91

gallb

gallb

Diferencia de Peso (fluidos iguales) E.g. Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta 9,500 ft en un pozo

circulando fluido de 9.2 lb/gal. ¿Que peso la tubería si el pozo y la tubería están llenos con el mismo fluido?


/2.91

gallb

gallb

Peso de tubería lbs: lbsftftlb 419,15500,9/623.1

Peso submergido lbs: lbslbs 253,138595.0419,15

Diferencia: lbslbslbs 166,2253,13419,15

Diferencia de Peso (fluidos más pesado en el anular) E.g. Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta 9,500 ft en un pozo

lleno con agua 8.34 lb/gal. ¿Cual es el peso la tubería si el pozo está lleno con fluido de 9.2 lb/gal y la tubería está vacía?


/2.91

gallb

gallb


Peso con flotabilidad lbs: lbslbs 253,138595.0419,15

Volumen gals: galsbblft 6374217.15500,90009714.0282.1 2

Tubería con fluido: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /86.0/34.8/2.9

Diferencia por densidad: lbgallbgal 548/86.0637

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Peso de la tubería total: lbslbslbs 705,12548253,13

Tubería vacía: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /2.9/0/2.9

Diferencia por densidad: lbsgallbgal 860,5/2.9637

Peso de la tubería total: lbslbslbs 393,7860,5253,13

Diferencia de Peso (fluidos más pesado en la tubería) E.g. Una Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta 9,500 ft en un

pozo lleno con agua 9.2 lb/gal. ¿Que peso la tubería si el pozo esta lleno con fluido de 8.34 lb/gal?


/34.81

gallb

gallb


Peso con flotabilidad lbs: lbslbs 456,138727.0419,15

Volumen gals: galsbblft 6374217.15500,90009714.0282.1 2

Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /86.0/34.8/2.9

Diferencia por densidad: lbgallbgal 548/86.0637

Peso de la tubería total: lbslbslbs 004,14548456,13

Con el Anular vacío: Diferencia de densidad: gallbgallbgallb /2.9/0/2.9

Diferencia por densidad: lbsgallbgal 860,5/2.9637

Peso de la tubería total: lbslbslbs 279,21860,5419,15

Cambios en longitud por temperatura

Cambios en longitud por temperatura se define como: AE

LFL t

L = Elongación (ft) L = Longitud (ft)

T = Cambia de temperatura (0F)

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

Ft = Fuerza aplicado (lbs) TIDODFt

22

4207


A = Área del sección transversal 22

4IDOD

E.g. Una Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) esta circulando en el

fondo de un pozo (12,000 ft); la temperatura de circulación es 2000F y la

temperatura en la superficie es 800F. ¿Cual es el cambio de longitud?

lbsFt 832,1180200282.15.14

207 22

222 4763.0282.15.14

inA

ftin

ftlbsL 93.9

4763.01030

000,12832,1126

Cambio total por temperatura = 9.93 ft Estres Triaxial Estres triaxial es un sumatoria de las fuerzas que se aplican a tubería contínua: fuerzas axiales, radiales y superficiales. Se afecta los límites de presión (interno y colapso) y tambien el límite de peso.

32312132

22

12

PPPPPPPPPtriax

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

Donde: AxialP 1

lSuperficiaP 2

RadialP 3

Cuando no aplica estres de torque, los estreses Axial, Radial y superficial puede ser calculado por los siguientes ecuaciones:

Axial: A

FA

Donde: A = 22

4IDOD

F = Fuerza de peso aplicado (lbs)

Superficial: 2

2222

22

ddd

PP

dd

dPdP

io

oi

io

ooii

H

Radial: 2

2222

22

ddd

PP

dd

dPdP

io

oi

io

ooii

R

Donde: Pi = Presión interno Po = Presión externo di = Diámetro interno do = Diámetro externo d = Diámetro E.g. Una Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está en un pozo

circulando con un presión de bombeo de 5,000 psi y tensión de 20,000 lbs aplicado. ¿Cual es el estres triaxial aplicado a la tubería?

Axial: 222 4763.0282.150.14

inA

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

psiin

lbsA 990,41

4763.0

000,202

Superficial: psipsipsipsipsi

H 100,325.1282.15.1

0000,5

282.15.1

5.10282.1000,5 2

2222

22

Radial: psipsipsipsipsi

R 000,55.1282.15.1

0000,5

282.15.1

5.10282.1000,5 2

2222

22

000,5100,32000,5990,41100,32990,41000,5100,32990,41 222 triax

Estres Triaxial = 42,909 psi

Calculaciones de Cemento Agua de mezcla: La cantidad de agua total necesaria para todos los productos en la

mezcla de cemento (saco u tonelada). Rendimiento: Es la sumatoria de los volúmenes absolutos de todos los productos y

el agua de mezcla en un volumen de cemento conocido (saco u tonelada).

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

Densidad: Es la sumatoria de peso de todos los productos y el agua de mezcla en un volumen de cemento conocido (saco u tonelada) dividido por el rendimiento.

Unidades API Un saco de Cemento peso 94 lbs 1 ft

3 1 saco

Un saco de Ceniza peso 74 lbs E.g. ¿Cual es la cantidad de agua para mezclar cemento clase "A" + 4% bentonita con

un densidad de 14.2 lb/gal (4% de 94 lbs = 3.76 lbs)? Material lb/ft

3 X gal/lb = Gal/ft

3

Cemento clase "A" 94 X 0.0382 = 3.5908

Bentonita 3.76 X 0.0453 = 0.1703

Agua z X 0.1199 = 0.1199z

Totales 97.76 + z 3.7611 + 0.1199z

zftgalgallbzftlb 1199.0/7611.3/2.14/76.97 33

zftlbzftlb 7026.1/4076.53/76.97 33

zftlb 7026.0/3524.44 3

)(/886.160)(76.97)(126.63)(/126.63 33 totalftlbproductosaguaaguazftlb

333 /33.11)(/569.7)(/7611.3 ftgalaguaftgalproductosftgal

Agua: 33 /569.7/569.7/1199.0/126.63 ftgalsacogallbgalftlb

Rendimiento:

sacoftftgal

ftgalftgal/51.1

/4805.7

/57.7/7611.3 3

3

33

Densidad: gallbftgal

ftlb/2.14

/33.11

/886.1603

3

Unidades Metrico 1 tonelada de Cemento tiene un volumen bulk de 0.664 m

3/t

1 tonelada de Ceniza tiene un volumen bulk de 0.996 m3/t

1 tonelada de agua tiene un volumen de 1,000 litros 1,000 kilogramos E.g. ¿Cual es la cantidad de agua necesaria para mezclar cemento clase "A" + 4%

bentonita con un densidad de 1.680 kg/l (4% de 1 kg = 0.040 kgs)?

Material Kg l/kg

Cálculos Básicos


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Cemento clase "A" 1 X .317 = 0.317

Bentonita 0.040 X .380 = 0.0152

Agua Z X 1.000 = z

Totales 1.040 + z 0.3322 + z

zl

zkgllkg

3322.0

/040.1/680.1

)3322.0(/680.1040.1 zllkgzkg

zz 680.1558.0040.1 z680.0482.0 totalaguazkgtotalaguazl )(709.0)(709.0

Rendimiento: lll 0412.1709.03322.0

Densidad:

lglkgl

kgkg/680,1/680.1

0412.1

709.0040.1

Tapónes Balanceado Para balancear un tapón de cemento hidrostáticamente, se debe bombear la misma cantidad antes del tapón que después. E.g. 5 bbls antes del tapón y 5 bbls después. Unidades API E.g. El cliente quiere bombear un tapón de 300 sacos con espaciadores de 6.3 bbls de

agua antes y después del tapón utilizando la mezcla diseñada arriba. El calibre del pozo es 8.625" y tiene barras de sondeo instalados hasta un profundidad de 9,843 ft (barras: 16.60 lb/ft, 4 1/2" OD, 3.825" ID). Calcula los siguientes datos:

Cálculos Básicos


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Cantidad de lechada (ft3)

Agua para mezclar

Agua total

Lodo para desplazarlo

Longitud y altura del tapón

Cantidad de lechada: 33 453300/51.1 ftsacosacoft

Agua para mezclar: bblsgal

sacosacogal 1.5442

271,2300/57.7

Agua total: bblsbblsesespaciadorbbls 7.661.54)(3.6

Factores de volumen: Sondeo 332 /07984.0005454.0826.3 ftft

Pozo ftft /29528.0005454.05.4625.8 322

Longitud del tapón: )()(

)(33

3

pozoftftsondeoftft

ftlechadaft

ftftftftft

ftft 208,1

/29528.0/07984.0

4533

3

Altura del tapón: ftftft 635,8208,1843,9

Lodo para desplazarlo: bblbblbblft

ftftftft 8.12118.122

/6146.5

4.689/07984.0635,8

3

33

Unidades Metrico E.g. El cliente quiere bombear un tapón de 8,500 kg con espaciadores de 1 m

3 de agua

antes y después del tapón utilizando la mezcla diseñada arriba. El calibre del pozo es 219 mm y tiene barras de sondeos instalados hasta un profundidad de 3,000 m (barras: 24.70 kg/m, 114.3 mm OD, 97.1 mm ID). Calcular los siguientes datos:

Cantidad de lechada (m3)

Agua para mezclar

Agua total

Lodo para desplazarlo

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

Longitud y altura del tapón

Cantidad de lechada: 3

3908.8

/000,1

908,8500,8/048.1 m

ml

lkgkgl

Agua para mezclar: 3

3086.6

/000,1

086,6500,8/716.0 m

ml

lkgkgl

Agua total: 333 086.8086.62)(1 mmesespaciadorm

Factores de volumen: Sondeo mm /00741.0104

1.97 362

Pozo mm /02741.0104

3.114219 3622

Longitud del tapón: )()(

)(33

3

pozommsondeomm

mlechadam

mmmmm

mm 8.255

/02741.0/00741.0

908.833

3

Altura del tapón: mmm 2.744,28.255000,3

Lodo para desplazarlo: 3233 3.1913.20/00741.02.744,2 mmmmmm

Desplazamiento Dínamico de la Tubería Nota: Cambios al caudal de bombeo que ocurren mientras bajando o sacando tubería

contínua. Los ejemplos bajando y subiendo usan tubería contínua de 1 1/2". Bajando

Caudal actual bajando: min)/(min)/(0009714.02 bblCaudalftVelocidadOD

Caudal actual bajando: min/3.1min/2.1min/450009714.05.1 2 bblbblft

Subiendo

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Caudal actual subiendo: min)/(0009714.0min)/( 2 ftVelocidadODbblCaudal

Caudal actual subiendo: min/1.1min/450009714.05.1min/2.1 2 bblftbbl

Restricción de Flujo en la Completacion (Choking) Nota: Problema que puede causar erosion de la tubería de producción o tubería

contínua. Tambien puede facilitar el pegamiento de la tubería contínua en el pozo.

Si CTCTAn AODID

22

4

"Choking" puede ocurrir

Si CTCTAn AODID

22

4

Condiciones normales

AnID2 = Diámetro interno de la tubería de producción

CTOD2 = Diámetro externo de la tubería contínua

CTA = Área transversal del ID de la tubería contínua CTID2

4

E.g. Tubería contínua (1 1/2" HS-80, ID es 1.282", 1.623 lb/ft) está en un pozo que tiene

tubería de 3 1/2" (2.992" ID, niple de 2.65" ID) y tubería de 2 3/8" abajo el Packer (1.998" ID, niple de 1.78" ID).¿Cuales son los condiciones a traves de las tuberías y las niples?

CTA CTID2

4

CT

2282.14

= 1.291in

2

Área transversal de 3 1/2":

CTAn

22 5.1992.24

5.264 in

2

Área transversal con niple "A":

CTAn

22 5.165.24

3.748 in

2

Área transversal de 2 3/8":

CTAn

22 5.1998.14

1.368 in

2

Área transversal con niple "B":

CTAn

22 5.178.14

0.721 in

2

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

Tubería de 3 1/2" (2.992" ID): 5.264 in2 > 1.291in

2 Condiciones normales

Tubería con un niple de 2.65": 3.748 in2 > 1.291in


Tubería de 2 3/8" (1.998" ID): 1.368 in2 > 1.291in


Tubería con un niple de 1.78": 0.721 in2 < 1.291in

2 "Choking" puede ocurrir

Cálculos de Arena Volumen verdadero: El espacio ocupado por las partículas de arena sin incluir el

espacio entre las partículas. Volumen bulk: El espacio ocupado por las partículas de arena incluyendo el

espacio entre las partículas. Densidad verdadero: El peso de una unidad de volumen verdadero. Densidad bulk: El peso de una unidad de volumen bulk. Usamos volumen y densidad verdadero para calcular los propiedades de lechadas con arenas mientras que usamos volumen y densidad bulk para calcular el espacio ocupado por la arena. Cambios en la densidad durante trabajos para lavar arena, deben ser calculados por densidad y volumen bulk. E.g. Tipo de Arena: 20/40 común Densidad Verdadero: 22.1 lb/gal 0.04525 gal/lb Volumen Verdadero Densidad Bulk: 14.3 lb/gal 0.06993 gal/lb Volumen Bulk Cantidad de Arena para llenar tubería/casing:

Cantidad:

42

0009714.0

1

)/(

2ID

bulkgallbDensidad

E.g. ¿Cuantos libras de arena (tipo 20/40 común) cabe en un pie de tubería 3 1/2"

(2.992" ID) si el densidad "Bulk" es 14.3 lb/gal?

Cálculos Básicos


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Cantidad: ftlbgallb

/222.5

42

0009714.0992.2

1

)/(3.14

2

Lechadas con Arenas: E.g. Un programa de fractura dice que la lechada tiene un concentración de 3 lb/gal de

fluido con arena común tipo 20/40. ¿Cuales son los propiedades de esta lechada? Volumen absoluto: verdaderolbgalVolumenlechadagallbiónConcentracgalVol )/()/().(

Volumen absoluto: gallbgalgallbgal 1358.1/04525.0/31

Relación: Arena/Fluido: absolutogalVolumen

galVolumen

)(

)(

Relación: Arena/Fluido: )%(04.888804.01358.1

1fluido

gal

gal

Relación: Fluido/Arena: (%)1 relación

Relación: Fluido/Arena: )%(96.111196.08804.01 arena

Relación: Arena/Lechada: (%))/( relacióngallbiónConcentrac

Relación: Arena/Lechada: gallbgallb /641.28804.0/3 (arena por galon de lechada)

Incrementos de densidad mientras está circulando: E.g. Está lavando la tubería de 3 1/2" con tubería contínua de 1 1/2". El pozo tiene

arena común tipo 20/40 y esta bombeando 1.2 bbl/min de agua. ¿Cual es el cambio al fluido de bombeo y la velocidad anular cuando está bajando en 25 ft/min?

Usando el ejemplo arriba: Arena colocado por minuto: min/55.130min/25/222.5 lbftftlb

Volumen de Arena colocado: min/13.9min/55.130/06993.0 gallblbgal

Cálculos Básicos


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Volumen de bombeo: min/4.5042min/2.1 galbbl

Volumen absoluto de bombeo: min/417.1/42

min/53.59min/13.94.50 bbl

bblgal

galgal

Relación: Arena/Fluido: )%(66.848466.0min/53.59

min/4.50fluido

gal

gal

Relación: Fluido/Arena: )%(34.151534.08466.01 arena

Densidad en el anular: gallbgallbgallb /25.9)1534.0/3.14()8466.0/34.8(

Velocidad anular (agua):

min/32.1840009714.05.1992.2

min/2.122

ftbbl

Velocidad anular (mezcla):

min/65.2170009714.05.1992.2

min/417.122

ftbbl

Calculaciones Varios Dilución de Acido

Agua Necesario =

DisponibleGrSpDisponible

requeridoGrSprequeridorequeridoVolrequeridoVol

..%

..)(%..

Sp.Gr = Peso Específico E.g. ¿Cuantos litros de agua son necesarios para hacer 1,000 litros de ácido 15%

(Sp.Gr. 1.0750) diluyendo ácido 34% (Sp.Gr. 1.1732)?

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

Agua Necesario =

ltslts 404

1732.134.

0750.115.1000000,1

Rendimiento de Acido Puro

Volumen Disponible =

DiluidoGrSpDiluido

PuroGrSpPuroPuroVol

..%

..)(%.

Sp.Gr = Peso Específico E.g. ¿Cuantos litros de ácido 15% (Sp.Gr. 1.0750) rinde 205 litros de ácido puro 34%

(Sp.Gr. 1.1732)?

Volumen Disponible =

lts507

0750.115.

1732.134.205

Volúmenes Parciales de Tanques Cilíndrico y Horizontal

Volumen gal:

hdh

hd

d

hdd

L

2

22cos004363.0

231

12

L = Longitud del tanque en pulgadas h = Altura del fluido (hasta la mitad) d = Diámetro intenro del tanque en pulgadas

E.g. Un tanque de combustible tiene un longitud de 48" y un diámetro interno de 20". La

altura del fluido en el tanque es solamente 6":¿Que volumen de gasoil hay?

Cálculos Básicos


Teléfono: (54-299) 445-0076/0077, 446-6861/5869 - FAX: (54-299) 446-6056

Volumen gal: gal33.2362062

6220

20

6220cos20004363.0

231

48 12

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